基于多期CT影像组学-临床列线图预测门静脉栓塞后未来剩余肝增生不足

《Cancer Management and Research》:A Multiphase CT-Based Radiomics-Clinical Model to Identify Inadequate Future Liver Remnant Hypertrophy After Portal Vein Embolization Before Major Hepatectomy

【字体: 时间:2026年02月18日 来源:Cancer Management and Research 2.6

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  这篇综述(原文为原创性研究文章,并非综述)提出了一种创新的术前预测模型。该研究整合了动脉期、门静脉期和延迟期三期增强CT的影像组学(Radiomics)特征与关键临床变量,构建了能够准确预测门静脉栓塞术(Portal Vein Embolization, PVE)后未来剩余肝(Future Liver Remnant, FLR)增生不足风险的列线图(Nomogram)。模型在测试队列中曲线下面积(AUC)达到0.833,显著优于纯临床模型,为肝胆外科制定个体化手术方案提供了有力工具。

  
研究背景与目的
肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma, HCC)是全球常见的恶性肿瘤,根治性肝切除是首选治疗方式。然而,对于肿瘤体积大或位置不佳的患者,常需进行扩大肝切除术,这显著增加了术后肝衰竭的风险,其死亡率高达52–68%。术前增加未来剩余肝(Future Liver Remnant, FLR)体积是预防术后肝衰竭最有效的策略。目前,门静脉栓塞术(Portal Vein Embolization, PVE)是促使FLR增生的标准临床方法。但仍有约32%的患者因FLR增生不足而无法进行根治性切除。因此,术前准确预测PVE后肝增生反应至关重要。本研究旨在开发并内部验证一个基于多期(动脉期、门静脉期、延迟期)对比增强CT的影像组学-临床列线图模型,用于术前预测PVE后FLR增生不足,以指导个体化手术规划。
患者与方法
本研究为单中心回顾性研究,最终纳入了98例患者。所有患者均在PVE前和PVE后2–5周接受了标准化的三期腹部CT检查。FLR定义为Couinaud分段IIIII段的总体积,计算FLR比率(calculated FLR, cFLR)的公式为:cFLR = FLR / (总肝体积 - 肿瘤体积) × 100%。将cFLR ≥ 30%定义为增生充足,<30%定义为增生不足。
在影像组学分析流程中,研究者手动在每期CT图像上勾画肝脏轮廓,生成三维感兴趣体积(Volume of Interest, VOI)。随后,使用Python的pyradiomics包提取了321个稳定的影像组学特征,包括54个一阶统计特征、42个形状特征和225个纹理特征(如灰度共生矩阵GLCM、灰度游程矩阵GLRLM等)。经过严格的特征筛选(包括单变量分析、相关性剔除、递归消除和LASSO回归),最终保留了5个具有非零系数的特征用于构建影像组学标签(Rad-signature)。
临床模型则通过单变量和多变量逻辑回归分析,筛选出与cFLR≥30%显著相关的临床变量。最后,将筛选出的影像组学特征和临床变量整合,使用多层感知机(Multilayer Perceptron, MLP)分类器构建了融合模型,并将其可视化为列线图。
结果
患者基线特征在训练集和测试集之间无显著差异。单变量和多变量分析显示,肝炎、肝硬化、术前白蛋白、既往化疗史、术前FLR和术前cFLR是肝增生充足的显著相关因素。
在模型性能方面,纯影像组学模型在测试队列中的曲线下面积(Area Under the Curve, AUC)为0.785。纯临床模型的AUC为0.743。而融合了影像组学和临床特征的放射组学-临床模型表现最佳,在训练队列中AUC达到0.913,在测试队列中AUC为0.833,其敏感度为0.824,特异度为1.000,准确度为0.850。DeLong检验表明,融合模型的AUC显著高于纯临床模型(P = 0.017)。
该融合模型被可视化为一个易于临床使用的列线图。决策曲线分析(Decision Curve Analysis, DCA)表明,该模型在20–80%的阈值概率范围内能提供良好的临床净获益,校准曲线也显示了优秀的预测一致性。
讨论
本研究成功构建并验证了一个能够术前识别PVE后FLR增生不足高风险患者的融合预测模型。与既往研究相比,本研究的创新点在于:第一,利用了多期(特别是动脉期)CT的影像组学特征,提示与灌注相关的信息可能通过“肝血流-再生轴”对早期再生能力产生关键影响;第二,模型整合了宏观病理背景(如纤维化、化疗毒性)的临床变量和量化微观实质异质性的影像组学纹理特征,取得了协同预测效益;第三,研究聚焦于乙肝病毒高流行的中国人群,填补了以往欧美研究留下的种族空白。
研究也存在局限性:样本量相对较小(n=98),回顾性设计可能导致模型过拟合和选择偏倚;未来需要更大规模、多中心的外部验证。此外,由于样本量有限,未评估肝脏的动态生长速率(Kinetic Growth Rate, KGR),这可能限制了对肝增生动态过程的全面理解。
结论
本研究开发并内部验证了一个基于增强CT的影像组学-临床列线图模型,能够在PVE前识别出增生反应不足的高风险患者。该模型仅整合了5个稳健的影像组学特征和常规可得的临床变量,即在测试队列中取得了0.833的AUC和良好的决策曲线表现。未来需要进行大规模、多中心、前瞻性的研究,以确认其普适性,并进一步阐明动脉期纹理特征与肝脏再生能力之间的生物学联系。
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