基于CT图像影像组学的机器学习模型预测胰腺癌免疫细胞浸润及预后的初步研究
作者:解添淞;翁微微;刘伟;刘可夫;盛伟琪;周正荣;
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目的探讨基于CT图像组学的机器学习方法在预测胰腺癌CD8+T细胞浸润和预后中的价值。方法回顾性分析2011年12月至2017年1月在复旦大学附属肿瘤医院手术切除并经术后病理证实的150例胰腺癌患者。采用简单随机法,将患者按73%的比例分为训练组(n=105)和验证组(n=45)。通过免疫组织化学染色评估CD8+T细胞的浸润情况。以中位数为界,将患者分为高浸润组和低浸润组,共75例。对Kaplan-Meier法和log-rank检验的生存数据进行了比较。基于训练集术前静脉期增强CT图像,提取图像组学特征,采用最大相关和最小冗余方法选择最佳特征集合。在此基础上,构建了决策树、随机森林和极端随机树三种监督学习模型。验证集验证了它们在预测胰腺癌CD8+T细胞渗透状态方面的有效性。评价指标包括:受试者操作特征曲线以下的产品(AUC)、F1分数、准确度、准确度和召回率。结果高侵袭组和低侵袭组患者的总生存时间分别为875天和529天,差异有统计学意义(2=11.53,P<0.001)。在训练集中选择了10个图像组学特征。基于这十个最佳图像组学特征的决策树、随机森林和极端随机树模型在AUC分别为0.620、0.704和0.745,在F1分数分别为0.457、0.667和0.744,准确率分别为57.8%、68.9%和75.6%,准确率分别为66.7%、73.7%和80.0%,结论CD8+T细胞高浸润组的胰腺癌预后优于低浸润组。基于图像组学的极端随机树模式在预测胰腺癌CD8+T细胞渗透方面具有很高的价值。