基于双病灶生境成像的影像组学模型预测双灶肝癌微血管浸润的研究

《BMC Medical Imaging》：Habitat-derived radiomics analysis based on dual lesion for the prediction of microvascular invasion in bifocal hepatocellular carcinoma

本研究针对双灶肝细胞癌(bHCC)患者微血管浸润(MVI)术前预测难题，开发了一种创新的生境成像分析方法。研究人员将双病灶作为整体进行生境分析，提取生境衍生影像组学特征，构建了H1-AP+T2WI+CRH综合预测模型。该模型在训练集和测试集中分别达到0.907和0.884的AUC值，显著优于传统模型，为bHCC患者术前风险评估和个体化治疗决策提供了有价值的无创工具。

　　

肝细胞癌(HCC)是全球范围内严重的健康问题，发病率位居第六，癌症相关死亡率排名第四。令人担忧的是，约50%-75%的HCC患者表现为肝脏内多发病灶，其中双灶肝癌(bHCC)患者占比超过50%。手术切除被认为是bHCC的根治性治疗方法，但高复发率导致患者总体预后较差。

微血管浸润(MVI)被广泛认为是早期复发的重要危险因素，但目前只能通过病理学诊断。术前预测MVI状态对于评估患者预后具有重要意义。然而，以往大多数研究集中在单发可切除HCC患者，限制了其在bHCC患者中的适用性。与单发HCC相比，bHcc患者表现出更大的肿瘤异质性，但基于生境衍生影像组学与bHCC中MVI状态关联的研究较少。

针对这一研究空白，贾霞等人在《BMC Medical Imaging》上发表了一项创新性研究，开发了一种基于双病灶生境成像的影像组学方法，用于预测bHCC患者的MVI状态。该研究通过分析双病灶的生境特征和影像组学特征，建立了综合预测模型，为bHCC患者的术前风险评估提供了新的解决方案。

研究采用了几项关键技术方法：回顾性收集了183例经手术治疗的bHCC患者数据，随机分为训练集(146例)和测试集(37例)；基于多参数MRI(DWI、T2WI和pre-T1WI)使用K-means无监督聚类算法将双病灶作为整体进行生境分析，划分为两个生境亚区；从生境亚区和整个肿瘤区域提取影像组学特征，采用随机森林(RF)算法构建预测模型；结合临床指标(如AFP)、影像学特征(如卫星结节)和生境特征建立综合预测模型。

生境映射分析结果

研究发现将bHCC患者的两个肿瘤作为整体分析时可划分为两个生境(生境1和2)。基于特征分布模式和两个肿瘤亚区在三个成像序列中的强度分布，生境1在DWI(b=800 s/mm²)和T2WI上的高信号强度表明细胞密度增高伴水分增加，这些特征通常与具有侵袭性的高细胞密度肿瘤区域相关。MVI阳性组的生境1体积显著大于MVI阴性组(p=0.0052)，表明生境1体积比例与MVI阳性状态有更强相关性。

单序列生境衍生影像组学分析效果

生境衍生影像组学模型在动脉期(AP)、延迟期(DP)和门静脉期(VP)序列中优于全肿瘤影像组学模型。在生境衍生影像组学模型中，H_2-AP模型表现最佳，使用RF分类器预测MVI时在训练队列中的AUC为0.818，测试队列中为0.720。在全肿瘤影像组学模型中，T2WI模型显示出最佳预测性能。

预测模型开发与融合模型性能评估

多序列影像组学模型显示出优于单序列模型的预测效果。生境1衍生的AP和T2WI序列影像组学特征与CRH模型结合时具有最佳预测性能(H_1-AP+T2WI+CRH模型在训练和测试队列中的AUC分别为0.907和0.884)。校准曲线显示各融合模型的预测结果与实际结果密切吻合。决策曲线分析(DCA)表明H_1-AP+T2WI+CRH模型在0.4至0.65的分类阈值范围内比其他模型提供更大的临床收益。

临床结局评估

截至2021年12月，183例患者完成随访，中位无复发生存期(RFS)为29个月，中位总生存期(OS)为48个月。MVI阳性与MVI阴性患者之间存在显著RFS差异(中位RFS，14个月 vs. 42个月；p<0.0001)。根据最优模型，模型预测为MVI阳性的患者RFS显著短于阴性患者(14个月 vs. 40个月，p<0.0001)。病理学上，MVI阳性bHCC的中位OS为43个月，而MVI阴性bHCC为54个月(p<0.001)。根据H_1-AP+T2WI+CRH模型将患者分为MVI高风险和低风险组，预测MVI阳性HCC的中位OS为45个月，而预测MVI阴性为53个月(p<0.001)。多变量Cox回归显示预测性MVI和影像学中的结节中结节架构是结果的独立风险变量。

研究结论表明，生境衍生影像组学方法为bHCC患者MVI和临床结局的无创术前预测提供了新途径。CRH模型在MVI预测准确性方面优于生境模型，而H_1-AP+T2WI+CRH模型在训练和测试队列中均表现出稳健性能，表明其作为个性化临床管理工具的潜力。该研究的创新点在于将双病灶作为整体进行生境分析，并提取生境衍生影像组学特征，克服了以往模型不适用于bHCC的局限性。

该研究的重要意义在于为bHCC这一临床难题提供了有效的解决方案，通过无创影像学方法实现了MVI状态的准确预测，为术前风险评估、治疗方案制定和预后判断提供了重要依据。生境成像技术的应用为肿瘤异质性研究提供了新视角，而综合预测模型的建立则为临床实践提供了实用工具。未来需要多中心大样本研究进一步验证该模型的可靠性和普适性，推动其在临床中的广泛应用。