基于MRI放射组学无创预测鼻咽癌EBV-DNA状态：增量临床价值与扫描仪鲁棒性验证

《Scientific Reports》：Pre-treatment prediction of EBV-DNA status in nasopharyngeal carcinoma using CE-T1WI radiomics combined with clinical features: a multi-sequence MRI radiomics study

　　

摘要

EB病毒（EBV）DNA是鼻咽癌（NPC）诊断、治疗反应及预后评估的关键生物标志物。利用磁共振成像（MRI）放射组学无创性预测治疗前EBV-DNA状态，可能提供额外的临床价值。我们的目标是开发并验证一个基于MRI放射组学的模型，用于预测鼻咽癌患者的EBV-DNA状态，采用完全无泄漏的嵌套验证框架。从公开数据集中回顾性纳入277例具有完整多序列MRI（T1WI、T2WI及增强T1WI [CE-T1WI]）及EBV-DNA检测数据的鼻咽癌患者，每位患者提取2553个放射组学特征。在30例具有重复肿瘤分割的患者中，通过组内相关系数（ICC >= 0.75）评估特征稳定性。完整的建模流程——中位数插补、z-score标准化、特征过滤、LASSO特征选择、惩罚性逻辑回归拟合及决策阈值选择——嵌套于重复分层5折交叉验证（10次重复）内，使每个外部测试折保持完全未见过。使用方差膨胀因子（VIF）评估临床变量间的多重共线性，并预先指定一个简约的临床基线（年龄、性别、N分期、VCA-IgA状态）。通过扫描设备分层分析、各向同性1毫米体素重采样及仅在训练折内拟合的ComBat标准化，评估对扫描仪和体素几何异质性的鲁棒性。校准通过折内Platt再校准进行优化。使用DeLong检验、Brier分数及综合判别改善（IDI）评估相对于临床基线的增量价值。在251例有可用无进展生存期（PFS）数据的患者中，通过多因素Cox回归（含多重性控制）评估预后价值。合并CE-T1WI放射组学与临床模型的无泄漏受试者工作特征曲线下面积（AUC）为0.801（95% CI: 0.742–0.854），显著优于简约临床基线（AUC 0.628, 95% CI: 0.563–0.691；ΔAUC 0.173, 95% CI: 0.104–0.242；DeLong p < 0.001），并将Brier分数从0.196改善至0.178；IDI 0.052（95% CI: 0.027–0.078, p < 0.001）。该模型优于单序列CE-T1WI（AUC 0.694）、多序列（AUC 0.671）、T2WI（AUC 0.636）及T1WI（AUC 0.587）模型。各扫描仪亚组间性能一致（AUC 0.762–0.812），1毫米各向同性重采样后（AUC 0.792）及ComBat标准化后（AUC 0.788）亦然。Platt再校准后，校准斜率为1.00（95% CI: 0.81–1.19），决策曲线分析显示在约0.10–0.55的阈值概率范围内具有净获益。多序列放射评分与PFS独立相关（每增加1个标准差的校正风险比1.38，95% CI: 1.05–1.82，p = 0.021）。在无泄漏的嵌套验证下，CE-T1WI放射组学结合简约临床基线可为鼻咽癌治疗前EBV-DNA状态提供中等程度且具扫描仪鲁棒性的判别能力，并证实相较于单纯临床变量具有增量价值。在临床应用前仍需独立队列的外部验证。