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MRI纹理特征评估乳腺癌脉管浸润及其对病理信息缺失的填充

姜剑榕 陈宋全 李毓安 黄清存 曾凤仙

姜剑榕, 陈宋全, 李毓安, 黄清存, 曾凤仙. MRI纹理特征评估乳腺癌脉管浸润及其对病理信息缺失的填充[J]. 分子影像学杂志, 2022, 45(3): 387-393. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2022.03.16
引用本文: 姜剑榕, 陈宋全, 李毓安, 黄清存, 曾凤仙. MRI纹理特征评估乳腺癌脉管浸润及其对病理信息缺失的填充[J]. 分子影像学杂志, 2022, 45(3): 387-393. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2022.03.16
JIANG Jianrong, CHEN Songquan, LI Yu'an, HUANG Qingcun, ZENG Fengxian. MRI texture feature on breast cancer vascular invasion assessment and missing histological information imputation[J]. Journal of Molecular Imaging, 2022, 45(3): 387-393. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2022.03.16
Citation: JIANG Jianrong, CHEN Songquan, LI Yu'an, HUANG Qingcun, ZENG Fengxian. MRI texture feature on breast cancer vascular invasion assessment and missing histological information imputation[J]. Journal of Molecular Imaging, 2022, 45(3): 387-393. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2022.03.16

MRI纹理特征评估乳腺癌脉管浸润及其对病理信息缺失的填充

doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2022.03.16
详细信息
    作者简介:

    姜剑榕,副主任医师,E-mail: ZY1103290@126.com

    通讯作者:

    曾凤仙,主治医师,E-mail: 120400622@qq.com

MRI texture feature on breast cancer vascular invasion assessment and missing histological information imputation

  • 摘要:   目的  探讨MRI纹理特征评估浸润性乳腺癌脉管浸润的价值,及其对缺失的乳腺癌分子分型和细胞角蛋白5/6基因表达信息的填充。  方法  将114例接受MRI检查并经病理确诊为乳腺癌的患者分为训练组(n=51)、内部验证组(n=30)、外部验证组(n=33)。根据临床病理特征与MRI征象观察脉管浸润独立危险因素,构建MRI征象模型和纹理特征模型,评估2种模型的诊断效能估。采取交叉验证支持向量机递归特征消除法进行纹理特征选择,结合乳腺癌患者病理信息,建立非负矩阵分解(NMF)模型与协同过滤模型,采取受试者工作特征曲线进行模型填充性能评价。  结果  3组患者瘤周胸肌前水肿、淋巴结转移状态差异具有统计学意义(P < 0.05),是影响脉管浸润的独立危险因素。纹理特征模型诊断乳腺癌脉管浸润的曲线下面积高于MRI征象模型(P < 0.05)。在缺失率为20%~40%时,NMF法的曲线下面积高于协同过滤法(P < 0.05);在特征数为140时,NMF模型的曲线下面积高于协同过滤模型(P < 0.05)。使用影像组学特征NMF模型的曲线下面积高于不使用影像组学特征NMF模型(P < 0.05)。  结论  MRI纹理特征可在术前有效预测乳腺癌脉管浸润,填充缺失的分子分型以及细胞角蛋白5/6基因表达信息。

     

  • 图  1  不同乳腺癌病理类型T2WI信号下的ADC值表现

    A: 女性, 54岁, 诊断为右乳粘液癌, ADC值较高, 约1.92×10-3 mm2/s; B: 女性, 57岁, 诊断为左乳浸润性导管癌, ADC值低, 约0.63~0.83×103 mm2/s; C: 女性, 33岁, 诊断为右乳浸润性导管癌合并高级别导管内癌, ADC值低, 约1.09×103 mm2/s; D: 女性, 52岁, 诊断为右乳浸润性微乳头状癌, ADC值稍低, 约1.30×103 mm2/s; E: 女性, 54岁, 诊断为高级别导管原位癌并伴局部微浸润, ADC值低, 约1.12×103 mm2/s.

    Figure  1.  ADC value under T2WI signal of different pathological types of breast cancer.

    图  2  MRI图像病灶分割过程

    注: 图中红色为病灶区域边缘.

    Figure  2.  MRI image lesion segmentation process.

    图  3  2种预测模型的ROC曲线

    A: 训练组; B: 内部验证组; C: 外部验证组.

    Figure  3.  ROC curves of two prediction models.

    表  1  3组患者MRI特征比较

    Table  1.   Comparison of MRI features of three groups [n(%)]

    指标 训练组(n=51) 内部验证组(n=30) 外部验证组(n=33)
    脉管浸润阳性(n=25) 脉管浸润阴性(n=26) P 脉管浸润阳性(n=12) 脉管浸润阴性(n=18) P 脉管浸润阳性(n=13) 脉管浸润阴性(n=20) P
    年龄(岁, Mean±SD 51.24±5.25 49.34±5.42 0.226 51.54±5.19 49.07±5.75 0.128 51.05±5.22 49.82±5.56 0.746
    肿瘤直径(cm, Mean±SD 2.74±0.62 2.56±0.64 0.330 2.66±0.61 2.51±0.58 0.388 2.58±0.64 2.49±0.57 0.282
    淋巴结转移 0.005 0.035 0.027
      是 16 6 8 5 9 6
      否 9 20 4 13 4 14
    瘤周胸肌前水肿 0.034 0.025 0.037
      是 17 11 9 6 10 8
      否 8 15 3 12 3 12
    强化方式 0.265 0.765 0.435
      均匀 11 16 6 10 6 12
      非均匀 14 10 6 8 7 8
    病灶类型 0.446 0.367 0.829
      肿块 10 12 4 9 6 10 0.746
      非肿块 15 14 8 9 7 10 0.282
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    表  2  MRI征象模型、纹理特征模型诊断效能分析

    Table  2.   Analysis of diagnostic efficacy of MRI sign model and texture feature model

    模型 训练组 内部验证组 外部验证组
    AUC 95% CI AUC 95% CI AUC 95% CI
    MRI征象模型 0.774 0.626~0.923 0.769 0.589~0.948 0.773 0.598~0.945
    纹理特征模型 0.846 0.726~0.967 0.847 0.682~0.995 0.852 0.722~0.951
    Z 3.125 3.835 2.886
    P < 0.001 < 0.001 < 0.001
    AUC: 曲线下面积.
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    表  3  不同缺失率病理信息填充结果

    Table  3.   Filling results of pathological information with different deletion rates

    缺失率(%) NMF法 CF法 P
    AUC 95% CI AUC 95% CI
    10 0.764 0.625~0.892 0.728 0.565~0.844 0.058
    15 0.754 0.612~0.887 0.702 0.642~0.825 0.062
    20 0.745 0.625~0.844 0.672 0.605~0.764 0.034
    25 0.732 0.608~0.815 0.624 0.518~0.723 0.006
    30 0.713 0.628~0.802 0.635 0.534~0.735 0.038
    35 0.695 0.602~0.785 0.594 0.504~0.683 0.008
    40 0.672 0.596~0.724 0.571 0.502~0.664 0.014
    NMF: 非负矩阵分解; CF: 协同过滤.
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    表  4  不同特征数病理信息填充结果分析

    Table  4.   Analysis of filling results of pathological information with different characteristic numbers

    特征数 NMF法 CF法 P
    AUC 95% CI AUC 95% CI
    40 0.755 0.645~0.862 0.722 0.615~0.834 0.054
    60 0.764 0.652~0.867 0.712 0.602~0.826 0.066
    80 0.776 0.665~0.854 0.738 0.645~0.814 0.074
    100 0.744 0.638~0.855 0.708 0.618~0.827 0.106
    120 0.763 0.648~0.882 0.705 0.614~0.831 0.056
    140 0.790 0.682~0.905 0.712 0.604~0.823 0.038
    160 0.772 0.665~0.884 0.711 0.592~0.837 0.066
    180 0.742 0.623~0.862 0.702 0.585~0.814 0.056
    200 0.778 0.658~0.891 0.715 0.605~0.828 0.071
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    表  5  使用和不使用影像特征的填充结果

    Table  5.   Filling results with and without image feature

    缺失率(%) 使用影像组学特征NMF模型 不使用影像组学特征NMF模型 P
    AUC 95% CI AUC 95% CI
    10 0.764 0.625~0.892 0.678 0.535~0.814 0.018
    15 0.754 0.612~0.887 0.662 0.634~0.792 0.022
    20 0.745 0.625~0.844 0.634 0.585~0.771 0.008
    25 0.732 0.608~0.815 0.609 0.508~0.713 0.012
    30 0.713 0.628~0.802 0.595 0.494~0.705 0.010
    35 0.695 0.602~0.785 0.584 0.486~0.673 0.015
    40 0.672 0.596~0.724 0.562 0.472~0.638 0.020
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-28
  • 网络出版日期:  2022-06-21
  • 刊出日期:  2022-05-20

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