机器学习助力中晚期肝癌介入治疗:精准预测,突破困境

【字体: 时间:2025年05月04日 来源:La radiologia medica 9.7

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  肝细胞癌(HCC)是全球癌症相关死亡的主要原因之一,中晚期 HCC 常采用经导管动脉化疗栓塞(TACE)或经导管动脉栓塞(TAE)治疗。研究人员开展了机器学习(ML)在 TACE/TAE 治疗中晚期 HCC 应用的研究,发现 ML 模型预测准确性高,但仍需进一步研究。这为改善治疗效果带来希望。

  在全球范围内,癌症如同一场无情的 “风暴”,给人类健康带来巨大威胁,而肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)更是其中的 “劲敌”。2020 年,约 90.6 万新确诊原发性肝癌病例,83 万人因此离世,其中 80% 是 HCC 。HCC 发病率持续攀升,酒精性肝病、代谢相关脂肪性肝病(MASLD,曾称非酒精性脂肪性肝病)、乙肝和丙肝病毒感染、黄曲霉毒素暴露等都是重要诱因。这些因素引发肝脏炎症、纤维化和肝细胞异常再生,最终导致肝硬化,约三分之一肝硬化患者会发展为 HCC 。
目前,HCC 的治疗主要依据巴塞罗那临床肝癌(Barcelona Clinic Liver Cancer,BCLC)分期系统。该系统将 HCC 分为 0 期(极早期,单个病灶小于 2cm 且肝功能良好)、A 期(早期,单个或少于 3 个结节,每个小于 3cm 且肝功能良好)、B 期(中期,多结节且肝功能良好)、C 期(晚期,门静脉侵犯伴或不伴肝外转移且肝功能良好)和 D 期(终末期,任何肿瘤负荷伴终末期肝功能) 。对于中晚期 HCC 患者,经导管动脉化疗栓塞(Transcatheter Arterial Chemoembolization,TACE)是标准治疗方案。TACE 是将化疗药物与碘化油混合制成乳液,经动脉导管注入供应 HCC 的血管,随后进行血管栓塞 。然而,TACE 存在诸多局限性。不同患者的细胞组成、代谢和解剖结构差异,导致治疗技术、治疗计划和治疗反应不一致。部分患者可能需要多次重复 TACE 治疗才能达到临床效果,这增加了肝损伤、医源性并发症和化疗相关并发症的风险。此外,化疗药物的剂量也难以精准确定 。

在这样的背景下,人工智能(Artificial Intelligence,AI),尤其是机器学习(Machine Learning,ML)技术的出现,为解决这些难题带来了新希望。ML 作为 AI 的一个子集,能让计算机从数据中学习,提升任务表现 。在放射学领域,ML 已展现出强大优势,可提高肝脏病变的检测和特征描述准确性,辅助复杂介入手术规划,预测患者预后 。但 ML 在优化 TACE 手术方面的作用,相关研究还较为匮乏。为了探究 ML 在 TACE/TAE 治疗中晚期 HCC 中的效果,来自伦敦帝国理工学院等机构的研究人员开展了相关研究,其成果发表在《La radiologia medica》杂志上。

研究人员采用了一系列严谨的研究方法。首先,他们在 Medline、Embase、Scopus 和 CENTRAL 数据库进行全面文献检索,筛选出研究 BCLC B 期或相当分期患者,且在 TACE/TAE 手术中使用 ML 进行图像引导的研究 。经过严格筛选,最终纳入 7 项研究,涉及 4017 名患者 。随后,两位作者独立提取数据,包括研究细节、方法设计、人群特征和干预细节等 。研究质量评估则使用诊断准确性研究质量评估 2 分(Quality Assessment of Diagnostic Accuracy Studies 2 score,QUADAS-2) 。统计分析采用双变量模型计算敏感性、特异性和曲线下面积(Area Under the Curve,AUC)等数据 。

研究结果主要围绕两个方面展开。一是 Meta 分析,研究人员根据结果将论文分为两组:3 年总生存期(Overall Survival,OS)和对 TACE 的客观缓解(Objective Response,OR) 。在预测对 TACE 的客观缓解方面,AUC 值范围为 0.55 - 0.98,总体 AUC 为 0.8496,这表明 ML 算法能较好地根据 TACE 术前成像预测客观缓解情况,有助于将患者分为有效和无效 responders 。在预测 3 年总生存期方面,AUC 值范围为 0.64 - 0.75,总体 AUC 为 0.6966,该数值相对较低,临床实用性有限,且相关研究样本量较小,可能存在第 2 类错误 。二是质量评估,通过 QUADAS-2 评估发现,纳入研究总体偏倚风险较低,但部分研究在抽样机制、指数测试和参考标准解释的盲法等方面存在问题 。同时,研究存在发表偏倚,尤其是在预测对 TACE 的客观缓解方面 。

综合研究结果和讨论,该研究表明 ML 在 TACE 手术中对预测客观缓解和总体生存有显著作用,特别是在预测客观缓解方面表现出较高准确性,有助于指导临床决策,识别可能从 TACE 治疗中获益较少的患者,从而考虑替代疗法 。然而,目前研究存在局限性,如所有研究均来自中国,限制了研究结果的普遍性;研究缺乏标准化结局,难以准确比较结果;样本量计算缺失,可能影响研究可靠性 。未来研究应致力于解决这些问题,充分挖掘 ML 在 HCC 治疗中的潜力,为改善患者预后带来新的突破。

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