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基于灰阶超声影像组学在鉴别膀胱尿路上皮癌病理分级中的应用价值

王丹 任瑞民 任雯 陈秀斌 姚浮成 薛继平

王丹, 任瑞民, 任雯, 陈秀斌, 姚浮成, 薛继平. 基于灰阶超声影像组学在鉴别膀胱尿路上皮癌病理分级中的应用价值[J]. 分子影像学杂志, 2024, 47(3): 271-276. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.03.08
引用本文: 王丹, 任瑞民, 任雯, 陈秀斌, 姚浮成, 薛继平. 基于灰阶超声影像组学在鉴别膀胱尿路上皮癌病理分级中的应用价值[J]. 分子影像学杂志, 2024, 47(3): 271-276. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.03.08
WANG Dan, REN Ruimin, REN Wen, CHEN Xiubin, YAO Fucheng, XUE Jiping. Intermediate value of grayscale ultrasound image-based radiomics in discriminating the pathological grade of bladder urothelial carcinoma[J]. Journal of Molecular Imaging, 2024, 47(3): 271-276. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.03.08
Citation: WANG Dan, REN Ruimin, REN Wen, CHEN Xiubin, YAO Fucheng, XUE Jiping. Intermediate value of grayscale ultrasound image-based radiomics in discriminating the pathological grade of bladder urothelial carcinoma[J]. Journal of Molecular Imaging, 2024, 47(3): 271-276. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.03.08

基于灰阶超声影像组学在鉴别膀胱尿路上皮癌病理分级中的应用价值

doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.03.08
基金项目: 

山西省教育厅教学改革课题 2022YJJG123

详细信息
    作者简介:

    王丹,硕士,住院医师,E-mail: sudawuqingfeng@163.com

    通讯作者:

    薛继平,博士,主任医师,E-mail: jipingxue@sina.com

Intermediate value of grayscale ultrasound image-based radiomics in discriminating the pathological grade of bladder urothelial carcinoma

  • 摘要:   目的   通过灰阶超声影像组学特征鉴别膀胱尿路上皮癌病理分级。   方法   回顾性分析2016年4月~2023年5月山西白求恩医院153例经病理证实的膀胱尿路上皮癌患者。灰阶超声图像手工勾画肿瘤感兴趣区并提取组学特征,LASSO特征降维后采用3种机器学习方法建模并选出最优影像组学模型。采用ROC曲线对模型性能评估,采用Hosmer-Lemeshow适合度检验评价模型的拟合度,并绘制校正曲线,采用决策曲线分析进一步探讨模型的临床应用价值。   结果   3种机器学习模型中的支持向量机算法模型性能表现最优,此模型在训练集和测试集的曲线下面积分别为0.858(95% CI:0.787~0.928)和0.832(95% CI:0.708~0.936),校准曲线显示出良好的一致性。决策曲线分析结果显示具有较高的净收益。   结论   基于灰阶超声影像组学在鉴别膀胱尿路上皮癌病理分级具有术前诊断价值, 有助于临床精准诊疗。

     

  • 图  1  超声灰阶图像膀胱肿瘤ROI勾画

    Figure  1.  Ultrasound grayscale image delineation of bladder tumor ROI.

    图  2  影像组学特征运用LASSO方法进行降维结果

    Figure  2.  Application of LASSO method for dimensionality reduction in radiomics features analysis. A: The selection of the optimal penalty coefficient λ, based on the criterion of minimum standard deviation, λ =0.139; B: Penalty coefficient graph for radiomics features, where with the variation of the penalty coefficient λ, the coefficients of most features are compressed to zero. At λ=0.139, 7 non-zero coefficient radiomics features are selected.

    图  3  3种机器学习算法10折交叉验证AUC值,其中SVM算法模型最高

    Figure  3.  AUC values from 10- fold cross- validation of three machine learning algorithms, with the SVM model achieving the highest.

    图  4  7个影像组学特征的SHAP值解释了对模型的贡献度

    Figure  4.  The SHAP values of the 7 radiomics features explained their contribution to the model.

    图  5  影像组学模型的ROC曲线

    Figure  5.  ROC curve of the radiomics model. A: ROC curve of the radiomics model in the training set; B: ROC curve of the radiomics model in the test set.

    图  6  影像组学模型的校准曲线具有良好的一致性

    Figure  6.  Calibration curve of the radiomics model demonstrated good consistency. A: Calibration curve for the training set with a Brier score of 0.153; B: Calibration curve for the test set with a Brier score of 0.171.

    图  7  影像组学模型在大多数阈值都能获得更高的净收益

    Figure  7.  Radiomics model achieved higher net benefits at most thresholds. 'None' represents the assumption that all patients have LGUC, and 'All' represents the assumption that all patients have HGUC. A: DCA curve of the radiomics model in the training set; B: DCA curve of the radiomics model in the test set.

    表  1  临床特征分析

    Table  1.   Analysis of clinical features.

    Index Training set Test set
    LGUC HGUC P LGUC HGUC P
    Age (year, Mean±SD) 64.22±11.52 67.73±12.41 0.10 65.64±11.78 64.76±14.17 0.71
    Gender (Male/Female, n) 39/11 47/10 0.74 19/3 22/2 0.92
    Tumor length(cm, Mean±SD 2.32±0.45 2.44±0.32 0.13 2.28±0.41 2.35±0.53 0.65
    Smoking (Yes/No, n) 41/9 50/7 0.58 20/2 21/3 0.92
    LGUC: Low grade urothelial carcinoma; HGUC: High grade urothelial carcinoma.
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-04
  • 网络出版日期:  2024-04-17
  • 刊出日期:  2024-03-20

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    《分子影像学杂志》

    2023年12月27日