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基于MRI影像组学在诊断前交叉韧带损伤分级中的应用

程琳 李逸凡 侯增浩 杜金浩 张炫宇 马智颖 王山山

程琳, 李逸凡, 侯增浩, 杜金浩, 张炫宇, 马智颖, 王山山. 基于MRI影像组学在诊断前交叉韧带损伤分级中的应用[J]. 分子影像学杂志, 2024, 47(2): 126-131. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.02.03
引用本文: 程琳, 李逸凡, 侯增浩, 杜金浩, 张炫宇, 马智颖, 王山山. 基于MRI影像组学在诊断前交叉韧带损伤分级中的应用[J]. 分子影像学杂志, 2024, 47(2): 126-131. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.02.03
CHENG Lin, LI Yifan, HOU Zenghao, DU Jinhao, ZHANG Xuanyu, MA Zhiying, WANG Shanshan. Application of MRI radiomics in classification diagnosis of anterior cruciate ligament injury[J]. Journal of Molecular Imaging, 2024, 47(2): 126-131. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.02.03
Citation: CHENG Lin, LI Yifan, HOU Zenghao, DU Jinhao, ZHANG Xuanyu, MA Zhiying, WANG Shanshan. Application of MRI radiomics in classification diagnosis of anterior cruciate ligament injury[J]. Journal of Molecular Imaging, 2024, 47(2): 126-131. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.02.03

基于MRI影像组学在诊断前交叉韧带损伤分级中的应用

doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.02.03
基金项目: 

国家级大学生创新训练项目 202310440234

详细信息
    作者简介:

    程琳,在读硕士研究生,E-mail: 2497456895@qq.com

    通讯作者:

    王山山,博士,副教授,E-mail: wss3256590@126.com

Application of MRI radiomics in classification diagnosis of anterior cruciate ligament injury

Funds: 

National Undergraduate Training Program for Innovation 202310440234

  • 摘要:   目的  分析MRI影像组学对前交叉韧带损伤分级的诊断价值。  方法  回顾性选择2017~2022年滨州医学院附属医院放射科质子加权成像提示前交叉韧带异常信号患者212例,以关节镜检查结果为金标准,将患者分为重度损伤组(n=141)和轻度损伤组(n=71)。提取前交叉韧带图像的组学特征包括形状特征、一阶特征、纹理特征和小波特征。通过SMOTE法进行过采样,解决数据不均衡问题。通过组内及组间相关系数进行一致性检验。在两组中通过7:3的比例随机分割为训练集和测试集。并用LASSO算法筛选出最佳影像组学特征,采用Logistic回归建立组学模型。基于影像组学特征建立影像组学模型,基于两组的临床参数建立临床模型,以及联合两者建立Nomogram模型。分别在训练集及测试集绘制ROC曲线,计算敏感度、特异性、准确度评估模型的诊断效能,通过绘制校准曲线来评估模型预测值和实际观测值之间的差异,通过绘制临床决策曲线分析评价其临床有效性。  结果  通过特征提取在质子加权成像横断位、冠状位、矢状位共获得2553个特征,通过特征筛选及降维最终保留12个特征参数。影像组学模型训练集的曲线下面积(AUC)为0.9105,测试组为0.8561。性别、关节不稳、关节交锁以及组学积分是诊断前交叉韧带重度损伤的最佳特征集。临床模型训练集的AUC值为0.6989,测试组为0.6415。Nomogram模型训练集的AUC值为0.9449,测试组为0.8661。Nomogram模型与临床模型差异有统计学意义(P < 0.05),Nomogram的AUC高于组学模型, 但在测试集差异无统计学意义(P>0.05)。  结论  基于MRI的影像组学方法可为诊断前交叉韧带损伤分级提供一种新型的检测手段,使前交叉韧带损伤的临床诊断准确率得到很大提升,Nomogram模型比临床模型以及组学模型的诊断效能更好。

     

  • 图  1  LASSO回归模型分析选择诊断ACL损伤的特征

    Figure  1.  LASSO regression model analysis of the selected characteristics for the diagnosis of ACL injury. A: Plot of changes in characteristics chosen by LASSO through adjusting the parameterλ; B: The change plots of tuning parameterλchosen by 10-fold cross validation.

    图  2  影像组学特征及其对应的系数所占比重

    Figure  2.  Proportion of imaging omics characteristics and their corresponding coefficients.

    图  3  影像组学模型诊断ACL损伤的ROC曲线

    Figure  3.  ROC curves of the ACL injury diagnosed the radiomics model.

    图  4  Nomogram模型诊断ACL损伤的ROC曲线

    Figure  4.  ROC curves of the Nomogram model for diagnostic ACL injury.

    图  5  融合影像组学特征及临床特征的Nomogram

    Figure  5.  Nomogram fusion of radiomics features and clinical features.

    图  6  临床特征诊断ACL损伤的ROC曲线

    Figure  6.  ROC curves of clinical features for diagnosed ACL injury.

    图  7  Nomogram在训练集和测试集的校准曲线

    Figure  7.  The calibration curves of Nomogram in the training and test sets. A: Training set; B: Test set.

    图  8  Nomogram、影像组学模型及临床模型的决策曲线

    Figure  8.  Decision curves of the Nomogram, radiomics model and clinical model.

    表  1  临床模型与Nomogram诊断效能对比(De-long检验)

    Table  1.   Comparison of diagnostic efficacy between clinical model and Nomogram (De-long test).

    Groups AUCClinical AUCNomogram Z P
    Training group 0.6969 0.9449 8.7696 < 0.01
    Test group 0.6415 0.8661 5.0182 < 0.01
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    表  2  影像组学模型与Nomogram诊断效能对比(De-long检验)

    Table  2.   Comparison of diagnostic efficacy between radiomics model and Nomogram (De-long test).

    Groups AUCRadiomics AUCNomogram Z P
    Training group 0.9105 0.9449 2.7476 0.006
    Test group 0.8561 0.8661 0.57432 0.5658
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-25
  • 网络出版日期:  2024-03-14
  • 刊出日期:  2024-02-20

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