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基于CT影像组学构建模型对实性肺结节鉴别的价值

孙新然 赵红 赵大海 祁闻 武江芬

孙新然, 赵红, 赵大海, 祁闻, 武江芬. 基于CT影像组学构建模型对实性肺结节鉴别的价值[J]. 中华全科医学, 2023, 21(1): 15-18. doi: 10.16766/j.cnki.issn.1674-4152.002801
引用本文: 孙新然, 赵红, 赵大海, 祁闻, 武江芬. 基于CT影像组学构建模型对实性肺结节鉴别的价值[J]. 中华全科医学, 2023, 21(1): 15-18. doi: 10.16766/j.cnki.issn.1674-4152.002801
SUN Xin-ran, ZHAO Hong, ZHAO Da-hai, QI Wen, WU Jiang-fen. The value of establishing a model in the differentiation of solid pulmonary nodules based on CT radiomics[J]. Chinese Journal of General Practice, 2023, 21(1): 15-18. doi: 10.16766/j.cnki.issn.1674-4152.002801
Citation: SUN Xin-ran, ZHAO Hong, ZHAO Da-hai, QI Wen, WU Jiang-fen. The value of establishing a model in the differentiation of solid pulmonary nodules based on CT radiomics[J]. Chinese Journal of General Practice, 2023, 21(1): 15-18. doi: 10.16766/j.cnki.issn.1674-4152.002801

基于CT影像组学构建模型对实性肺结节鉴别的价值

doi: 10.16766/j.cnki.issn.1674-4152.002801
基金项目: 

安徽省转化医学研究院科研基金项目 2021zhyx-c67

合肥市自然科学基金项目 2021037

安徽医科大学第二附属医院临床研究培育计划项目 2020LCZD12

详细信息
    通讯作者:

    赵红,E-mail:178331090@qq.com

  • 中图分类号: R814.42 R563.9

The value of establishing a model in the differentiation of solid pulmonary nodules based on CT radiomics

  • 摘要:   目的  探讨CT影像组学模型对实性肺结节良恶性的诊断效能。  方法  回顾性分析安徽医科大学第二附属医院2019年3月—2022年11月经手术、穿刺或临床证实的231例实性肺结节患者CT影像资料,选择典型的231个肺结节,按病理类型分为良性(98例)和恶性(133例)。采用InferScholar软件分别从二维、三维2个角度对病灶轮廓进行勾画,之后用软件提取影像组学特征,将入组病例以7∶ 3的比例分为训练集和测试集。通过Pearson相关系数、显著性检验、LASSO回归分析方法进行特征筛选。在训练集中分别构建二维、三维影像组学特征模型(模型Ⅰ、模型Ⅱ),用测试集来验证,利用ROC曲线下面积来评价模型的预测效能。  结果  从二维、三维2个角度分别提取出919、1 746个影像组学特征,经过筛选,分别得到12、20个最优影像组学特征,用机器算法构建影像组学模型Ⅰ和模型Ⅱ。训练集中模型Ⅰ的AUC为0.97,模型Ⅱ的AUC为0.98;测试集中模型Ⅰ的AUC、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率分别为0.94(95% CI:0.87~0.98)、83.9%、89.5%、86.7%、87.2%、87.0%;测试集中模型Ⅱ的AUC、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率分别为0.97(95% CI:0.94~0.99)、75.9%、97.5%、95.7%、84.8%、88.4%。  结论  基于CT影像组学构建的模型能够较好地预测实性肺结节的良恶性,从三维角度构建的模型Ⅱ的诊断效能优于二维角度构建的模型Ⅰ。

     

  • 图  1  CT图像上的肺结节轮廓勾画

    注:A为原始CT横断面肺窗厚层图像,右肺上叶实性肺结节;B为肺结节勾画示意图,从二维角度对病灶轮廓最大层面进行手动勾画;C~E为肺结节勾画示意图,从三维角度对病灶轮廓进行逐层手动勾画。

    Figure  1.  Outline of pulmonary nodules on CT images

    图  2  LASSO回归分析选择影像组学特征(二维)

    注:A为通过6-折交叉验证和均方误差筛选出LASSO回归模型中的最优log(λ)值;B中曲线代表最终入选的影像组学特征自变量系数的变化,虚线处对应筛选出的12个影像组学特征。

    Figure  2.  LASSO regression analysis for selecting radiomics features (2D)

    图  3  LASSO回归分析选择影像组学特征(三维)

    注:A为通过6-折交叉验证和均方误差筛选出LASSO回归模型中的最优log(λ)值;B中曲线代表最终入选的影像组学特征自变量系数的变化,虚线处对应筛选出的20个影像组学特征。

    Figure  3.  LASSO regression analysis for selecting radiomics features (3D)

    图  4  ROC曲线评估影像组学模型的诊断效能

    注:A为模型Ⅰ训练集及测试集预测SPN良恶性的ROC曲线;B为模型Ⅱ训练集及测试集预测SPN良恶性的ROC曲线。

    Figure  4.  Evaluation of diagnostic efficacy of the radiomics model by ROC curve

    图  5  模型Ⅰ及模型Ⅱ测试集的决策曲线

    注:A、B分别为模型Ⅰ和模型Ⅱ测试集的决策曲线,体现模型的预测效能。

    Figure  5.  Decision curves for the test group of model Ⅰ and model Ⅱ test sets

    表  1  2种预测模型在训练集与测试集的诊断效能

    Table  1.   Diagnostic efficiency of two predictive models in training and test sets

    模型 灵敏度(%) 特异度(%) 阳性预测值(%) 阴性预测值(%) 准确率(%) AUC
    模型Ⅰ 训练集 85.1 94.7 91.9 90.0 90.7 0.97
    测试集 83.9 89.5 86.7 87.2 87.0 0.94
    模型Ⅱ 训练集 89.9 93.5 91.2 92.6 92.0 0.98
    测试集 75.9 97.5 95.7 84.8 88.4 0.97
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  • 收稿日期:  2022-11-30
  • 网络出版日期:  2023-04-07

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