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前列腺癌评估中，MRI 影像组学意义重大，但前列腺癌病灶感兴趣区（ROI）体积差异或影响影像组学特征的观察者内可重复性。研究人员对此展开研究，发现 ROI 体积与可重复性显著正相关，这为提升影像组学分析可靠性提供了重要依据。
在当今医疗领域，前列腺健康问题日益受到重视，前列腺癌已成为男性中最为常见的恶性肿瘤之一。多参数磁共振成像（mpMRI）作为评估前列腺病变的重要手段，被广泛应用于临床。而影像组学，这一新兴的研究领域，通过从医学图像中提取大量定量成像特征，在前列腺病变的诊断、风险评估以及预后预测等方面展现出了巨大的潜力。然而，在影像组学的研究过程中，却存在着诸多挑战。
其中一个关键问题便是影像组学特征的可重复性。影像分割是影像组学研究的重要环节，虽然自动分割技术不断发展，但目前放射科医生手动分割仍被视为金标准。不过，手动分割受观察者内差异的影响，进而可能影响影像组学特征的可重复性。此前，已有研究分析了不同观察者、MRI 系统以及图像采集和重建相关参数对影像组学特征可重复性的影响，但针对病变 ROI（Region of Interest，感兴趣区）体积对 MRI 影像组学特征可重复性影响的研究却相对有限。
为了解决这一问题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项深入研究，相关成果发表在《European Journal of Radiology Artificial Intelligence》上。
研究人员利用公开的 ProstateX 数据集，该数据集包含 347 名 PI-RADS 评分 3 分及以上且接受 MRI 引导下靶向活检的男性患者。由于 10 例图像不完整，最终纳入 337 例进行分析。研究使用 3T MRI 进行成像，获取 T2 加权成像（T2WI）、扩散加权成像（DWI）以及表观扩散系数（ADC）图。
在研究方法上，主要采用了以下关键技术：首先，利用开源软件平台 3D Slicer，由一名具有 5 年前列腺 MRI 经验的阅片者在一名 7 年经验的高级阅片者监督下，对前列腺病变进行手动分割，且重复分割三次，每次间隔两个月。其次，使用 3D Slicer 软件计算 ROI 体积，并根据平均 ROI 体积将病变分为五组：A 组（0 - 500mm3）、B 组（500 - 1000mm3）、C 组（1000 - 1500mm3）、D 组（1500 - 2000mm3）和 E 组（>2000mm3）。然后，借助开源工具 Pyradiomics 进行图像预处理和特征提取，包括对图像进行空间重采样生成各向同性体素，对 T2WI 和 ADC 图的信号强度进行归一化处理等，最终从 T2WI 和 ADC 图中分别提取出 1316 个影像组学特征。最后，运用 ICC (2,1)（组内相关系数，用于评估影像组学特征的可重复性）、S?rensen-Dice 系数和 Dice Loss 系数（用于评估分割性能）等进行统计分析，所有分析均在 Python 环境下完成。
研究结果如下：
- ROI 体积分组：患者被分为五个 ROI 体积组，其中小体积组 A 和 B 病例数较多，为保证每组病例分布，A 组又分为 A1 和 A2 亚组，B 组分为 B1 和 B2 亚组。
- 不同体积组的可重复性：
- 小体积组：A 组（0 - 500mm3）在 T2WI 上，一阶和 LoG（Laplacian of Gaussian，高斯拉普拉斯）一阶特征重复性较好，其他特征重复性中等；在 ADC 图上，各特征重复性多为中等。A1 和 A2 亚组与 A 组类似，但在部分特征重复性水平比例上存在差异。B 组（500 - 1000mm3）在 T2WI 上，一阶、纹理和 LoG 一阶特征重复性较好，其他特征重复性中等；在 ADC 图上，LoG 一阶特征重复性好，其他特征重复性中等或较差。B1 和 B2 亚组与 B 组类似，但在 T2WI 的部分特征重复性水平比例上有差异。
- 中体积组：C 组（1000 - 1500mm3）在 T2WI 上，一阶、纹理和 LoG 一阶特征重复性好，其他特征重复性中等；在 ADC 图上，一阶、LoG 一阶和小波一阶特征重复性好，其他特征重复性中等。D 组（1500 - 2000mm3）在 T2WI 上，多个特征重复性好，部分特征重复性中等；在 ADC 图上，一阶、纹理和 LoG 一阶特征重复性好，其他特征重复性中等。
- 大体积组：E 组（>2000mm3）在 T2WI 和 ADC 图上，形状、一阶、纹理等各类特征均有良好的重复性。
- 可重复性水平差异：通过卡方检验发现，各体积组在 ADC 图和 T2WI 上，形状、纹理等部分特征的可重复性水平分布存在显著差异，但一阶特征在各体积组间无显著差异。
- ROI 体积与可重复性的相关性：利用 Kendall 相关系数分析表明，前列腺病变 ROI 体积与 T2WI 和 ADC 图上的多种成像特征，如形状、一阶、纹理等均呈显著正相关。
在讨论部分，研究人员指出，本研究发现前列腺病变大小与 MRI 影像组学特征的一致性（通过观察者内可重复性评估）之间存在显著正相关。随着病变 ROI 体积增加，影像组学特征的可重复性增强。这是因为观察者多次分割的 ROI 重叠区域多位于病变中心稳定区域，且该区域比例随 ROI 体积增大而增加；同时，病变边缘区域的不确定性会导致分割差异，影响特征的可重复性，而大体积病变的观察者内变异性更低。
此外，研究还发现原始一阶特征受 ROI 体积变化影响较小，LoG 预处理滤波器可增强一阶特征的可重复性，但对纹理特征影响不显著。而且，ADC 图特征的可重复性受 ROI 体积影响更大，尤其是形状特征。T2WI 的整体可重复性在小体积和中体积组优于 ADC 图，不过在大体积组两者差异减小。
然而，本研究也存在一定局限性。所用公开数据集虽适合分析影像组学特征可重复性，但缺乏具体临床信息和部分 MRI 扫描参数，且研究为回顾性，可能存在选择偏倚，未来还需前瞻性研究进一步验证。
总体而言，该研究明确了前列腺病变 ROI 体积与前列腺 mpMRI 影像组学特征观察者内可重复性之间的显著正相关关系，提示在未来的影像组学研究中，必须充分考虑 ROI 体积对可重复性的影响，这对于优化影像组学研究设计、提高研究结果的可靠性具有重要意义，为前列腺癌的精准诊断和治疗提供了更坚实的理论基础。
