基于釓塞酸二鈉增強(qiáng)磁共振成像影像組學(xué)定量評(píng)估肝硬化患者肝臟儲(chǔ)備功能的應(yīng)用價(jià)值

周 瑋，胡紅杰，沈 博，沈偉強(qiáng)，陳 浩，吳 曉，嚴(yán) 強(qiáng)，龐佩佩

1浙江省湖州市中心醫(yī)院(湖州師范學(xué)院附屬中心醫(yī)院)放射科，浙江湖州 313000 2浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院放射科，杭州 310016 3浙江省湖州市中心醫(yī)院(湖州師范學(xué)院附屬中心醫(yī)院)肝膽胰外科，浙江湖州 313000 4 通用電氣藥業(yè)(上海)有限公司，杭州 310001

肝硬化是以一種或多種病因長(zhǎng)期或反復(fù)作用形成的以彌漫性肝損害為特征的慢性進(jìn)行性肝病[1]。根據(jù)2014年病毒性肝炎流行病調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)有超過(guò)9000萬(wàn)人是乙肝病毒攜帶者，并且有50%～80%肝癌患者合并肝硬化[2]。肝硬化患者會(huì)出現(xiàn)肝細(xì)胞群數(shù)量減少及肝細(xì)胞功能受損致使肝臟儲(chǔ)備功能下降，肝切除術(shù)后發(fā)生肝功能衰竭的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)大幅度增加，從而導(dǎo)致術(shù)后并發(fā)癥增多、病死率升高[3]。在以“最小創(chuàng)傷侵襲、最大臟器保護(hù)和最佳康復(fù)效果”[4]的現(xiàn)代精準(zhǔn)外科模式為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)肝切除術(shù)的背景下，在肝切除術(shù)前對(duì)肝硬化患者的肝臟儲(chǔ)備功能的全面、精確評(píng)估，對(duì)于完整切除病灶的同時(shí)降低術(shù)后肝衰竭及死亡的發(fā)生率至關(guān)重要[5]。Child-Pugh分級(jí)評(píng)分系統(tǒng)是目前臨床最常用的判斷肝硬化患者預(yù)后以及用于判斷和選擇適合肝切除患者的較為可靠的半定量方法[6]。2011年版肝切除術(shù)前肝臟儲(chǔ)備功能評(píng)估的專(zhuān)家共識(shí)提出：肝切除的適應(yīng)證應(yīng)選擇Child-Pugh A級(jí)患者，而Child-Pugh B級(jí)患者選擇肝切除應(yīng)該慎重，Child-Pugh C級(jí)患者不適合施行任何術(shù)式的肝切除，是肝切除手術(shù)的禁忌證[7]。因此，術(shù)前精準(zhǔn)評(píng)估患者的肝臟儲(chǔ)備功能是屬于Child-Pugh A級(jí)還是屬于Child-Pugh B級(jí)以上級(jí)別對(duì)于患者治療方式選擇及預(yù)后有十分重要的意義[8]。本研究評(píng)估釓塞酸二鈉(gadolinium-ethoxybenzyl diethylenetriaminepentaacetic acid，Gd-EOB-DTPA)增強(qiáng)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)肝膽期圖像的影像組學(xué)特征與臨床用于評(píng)估肝硬化患者肝臟儲(chǔ)備功能的Child-Pugh評(píng)分系統(tǒng)的相關(guān)性，并開(kāi)發(fā)影像組學(xué)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)Child-Pugh評(píng)分級(jí)別并進(jìn)行量化驗(yàn)證，旨在探討基于Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI肝膽期圖像的影像組學(xué)特征定量評(píng)估肝臟儲(chǔ)備功能的可行性及臨床價(jià)值。

對(duì)象和方法

對(duì)象選取2013年1月至2019年1月分別在浙江省湖州市中心醫(yī)院及浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院行肝臟Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI檢查者207例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)根據(jù)2000年西安第10次全國(guó)傳染病與寄生蟲(chóng)病學(xué)術(shù)會(huì)議制定的《病毒性肝炎防治方案》[9]的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)確診為肝硬化患者；(2)具備完整臨床病史資料以及1周內(nèi)白蛋白、總膽紅素、凝血酶原時(shí)間等Child-Pugh評(píng)分所需指標(biāo)；(3)均行Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)3.0 T MRI檢查者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)非肝硬化患者(肝臟血管瘤、肝臟局灶性結(jié)節(jié)增生、轉(zhuǎn)移瘤等)；(2)肝內(nèi)巨大腫塊(最大直徑>5 cm)或肝內(nèi)彌漫性病灶(數(shù)目>5個(gè))影響肝臟組織信號(hào)測(cè)定者；(3)存在各種原因引起膽道或肝臟感染、存在膽汁排泄障礙的膽道梗阻者；(4)存在肝靜脈及門(mén)靜脈主干癌栓或血栓改變肝臟血流動(dòng)力學(xué)而影響Child-Pugh評(píng)分準(zhǔn)確性的患者；(5)肝臟切除術(shù)或介入治療者以及脾臟切除者；(6)因運(yùn)動(dòng)等偽影導(dǎo)致圖像質(zhì)量不佳者或磁共振掃描參數(shù)不一致者。根據(jù)上述納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)，最終符合條件納入本研究的肝硬化患者共100例。其中男性共88例、女性共12例，平均年齡(56±11.2)歲，Child-Pugh A級(jí)52例、Child-Pugh B級(jí)34例、Child-Pugh C級(jí)14例，肝硬化病因：乙型病毒性肝炎89例、血吸蟲(chóng)性肝硬化5例、酒精性肝硬化共3例、自身免疫性肝硬化共2例，隱源性肝硬化共1例。將納入研究的病例按照7∶3的比例采用隨機(jī)數(shù)字表隨機(jī)分成訓(xùn)練集和測(cè)試集。

臨床實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)檢測(cè)及肝儲(chǔ)備功能分類(lèi)Child-Pugh分級(jí)：使用美國(guó)雅培C16000全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)肝功能(美國(guó)雅培試劑)；使用美國(guó)愛(ài)康A(chǔ)E150型號(hào)全自動(dòng)酶免儀采用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定肝炎病毒標(biāo)志物(北京萬(wàn)泰公司)。根據(jù)白蛋白(合成功能)、膽紅素(排泄功能)、凝血酶原時(shí)間(合成功能)、有無(wú)腹腔積液(門(mén)靜脈高壓)、肝性腦病(門(mén)體分流)5項(xiàng)指標(biāo)列入Child-Pugh評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，每項(xiàng)指標(biāo)分為3個(gè)級(jí)別，分別記為1、2、3分，將5項(xiàng)指標(biāo)得分的總和作為肝功能分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)：5～6分記為Child-Pugh A級(jí)；7～9分記為Child-Pugh B級(jí)；10分及以上記為Child-Pugh C級(jí)。

MRI檢查方法所有患者均接受MRI平掃及增強(qiáng)檢查。采用美國(guó)GE公司Discovery HD750 3.0 T MRI掃描儀和Signa HDx 3.0 T MRI掃描儀。兩種型號(hào)MRI檢查掃描參數(shù)相同。檢查前空腹6 h以上，對(duì)患者詳細(xì)講解檢查過(guò)程。進(jìn)行呼吸和屏氣訓(xùn)練以取得患者良好的配合。采用8通道體部相控陣線(xiàn)圈。受檢者取仰臥位，行上腹部掃描，掃描范圍包括整個(gè)肝臟及脾臟。MRI掃描參數(shù)如下：呼吸觸發(fā)快速自旋回波T2加權(quán)脂肪抑制序列，重復(fù)時(shí)間(time of repeatation，TR)為2～3呼吸周期，回波時(shí)間(time of echo，TE)為(80±10)ms，層厚6 mm，層間距1.5 mm，視野(field of vision，F(xiàn)OV)40 cm×30 cm，矩陣320×224，激勵(lì)次數(shù)(number of excitations，NEX)2.00；單次激發(fā)自旋回波-平面回波成像的擴(kuò)散加權(quán)成像，TR 5000 ms，TE 75.40 ms，層厚 6 mm，層間距1.5 mm，F(xiàn)OV 40 cm×40 cm，矩陣128×128，NEX 8.00；快速擾相梯度回波T1加權(quán)同反相位；TR=120～250 ms，TE 2.25/4.5 ms，層厚6 mm，層間距1.5 mm，F(xiàn)OV 40 cm×36 cm，矩陣256×170，NEX 1.00。增強(qiáng)掃描使用的對(duì)比劑為Gd-EOB-DTPA(普美顯，德國(guó)拜耳醫(yī)藥保健有限公司)，劑量0.025 mmol/kg，注射流率2.0 ml/s。注射對(duì)比劑后立即用20 ml生理鹽水以同樣流率進(jìn)行沖洗，以保證所有對(duì)比劑全部進(jìn)入患者體內(nèi)。動(dòng)脈期18～22 s，門(mén)脈期60 s，平衡期180 s，TR 5.14 ms，TE 2.30 ms，層厚5 mm，層間距2.50 mm，F(xiàn)OV 40 cm×36 cm，矩陣288×192，12～16 s完成掃描。隨后于注射造影劑后20 min使用相同序列和方位行肝膽特異期掃描。本研究選擇增強(qiáng)肝膽期圖像進(jìn)行影像組學(xué)分析。

影像組學(xué)分析方法與預(yù)測(cè)模型創(chuàng)建應(yīng)用圖像處理軟件(ITK-SNAP Version3.4.0，http：//www.itksnap.org/)對(duì)Child-Pugh分級(jí)A級(jí)、B+C級(jí)兩組患者的增強(qiáng)MRI肝膽期圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分割；應(yīng)用GE醫(yī)療生命科學(xué)核心影像精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究院的醫(yī)學(xué)影像組學(xué)人工智能(artificial intelligence，AI)整體解決方案的應(yīng)用平臺(tái)AI-Kit(版本：3.0.1.A)軟件[10]對(duì)分割好的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行紋理特征提取、影像組學(xué)標(biāo)簽建立，并創(chuàng)建列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型[11]和評(píng)估其預(yù)測(cè)效能。

圖像分割：人工手動(dòng)圖像分割所得到的分割結(jié)果最為可靠，被視為影像組學(xué)圖像分割的“金標(biāo)準(zhǔn)”[12]，因此，本研究采用人工手動(dòng)圖像分割。由一名放射診斷副主任醫(yī)師A醫(yī)生(具有10年以上腹部影像學(xué)診斷臨床經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)超過(guò)500例手動(dòng)分割操作訓(xùn)練)將顯示肝臟所有層面的MRI肝膽期圖像(DICOM格式)導(dǎo)入圖像處理軟件(ITK-SNAP Version 3.4.0，http：//www.itksnap.org/)，先對(duì)原始圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，如將灰度范圍映射到統(tǒng)一的范圍內(nèi)，然后對(duì)整個(gè)肝臟組織進(jìn)行逐層手動(dòng)勾勒、分割ROI，ROI區(qū)選擇整個(gè)肝臟區(qū)域，盡可能避開(kāi)肝內(nèi)病灶、大血管、膽管以及肝周其他組織。

紋理特征提取及標(biāo)簽建立：將使用ITK-SNAP軟件分割好的ROI文件導(dǎo)入美國(guó)GE公司專(zhuān)用AK影像組學(xué)軟件進(jìn)行紋理特征分析，紋理參數(shù)包括5大類(lèi)特征，分別為一階直方圖特征(包括均值、方差、均勻性、偏度、峰度、能量、熵)、形態(tài)學(xué)特征(包括體積、表面積、表面積體積比、緊致性、最大直徑)、灰度共生矩陣、灰度游程矩陣和灰度區(qū)域大小矩陣特征。對(duì)訓(xùn)練集的紋理特征參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[10]去除每個(gè)特征數(shù)據(jù)的單位界限，便于不同單位或量級(jí)指標(biāo)能夠進(jìn)行比較和加權(quán)。進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后應(yīng)用最小絕對(duì)收縮與選擇算子算法(least absolute shrinkage and selection operator，LASSO)與10折交叉驗(yàn)證法[10]進(jìn)行降維篩選，最終得到與Child-Pugh分級(jí)相關(guān)的(系數(shù)非0)影像組學(xué)紋理特征，分別為一階直方圖統(tǒng)計(jì)特征、形態(tài)學(xué)特征、灰度共生矩陣、灰度游程矩陣和灰度區(qū)域大小矩陣特征等。對(duì)降維后得到的影像組學(xué)特征使用Logistic回歸構(gòu)建影像組學(xué)標(biāo)簽。采用箱式圖觀察訓(xùn)練集和測(cè)試集每例患者的影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值的分布狀態(tài)，采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)分別統(tǒng)計(jì)分析訓(xùn)練集和測(cè)試集中的Child-Pugh A級(jí)和Child-Pugh B+C級(jí)兩組影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值分布狀態(tài)的差異性。

列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型創(chuàng)建和評(píng)估：根據(jù)影像組學(xué)標(biāo)簽創(chuàng)建二進(jìn)制分類(lèi)用于區(qū)分Child-Pugh A級(jí)和B+C級(jí)的列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型，將該模型分別應(yīng)用于訓(xùn)練集和測(cè)試集中，應(yīng)用校正曲線(xiàn)評(píng)價(jià)其校正性能，并使用Hosmer-Lemeshow 檢驗(yàn)分析擬合度。由于本研究只選擇影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值作為唯一變量，因此，根據(jù)每個(gè)影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值所對(duì)應(yīng)的得分即為總得分，并根據(jù)總分?jǐn)?shù)值得到相應(yīng)的預(yù)測(cè)肝臟儲(chǔ)備功能Child-Pugh B+C級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)軸，該風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)反映了患者肝臟儲(chǔ)備功能為Child-Pugh B+C級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)性。預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)為0.1～0.9。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

臨床基線(xiàn)資料比較：采用SPSS 19.0軟件(IBM SPSS，Armonk，NY，USA)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與處理。計(jì)數(shù)資料以n(%)表示，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示；計(jì)數(shù)資料比較采用卡方檢驗(yàn)，當(dāng)總例數(shù)不超過(guò)40例或者期望值小于1時(shí)，采用Fisher精確檢驗(yàn)，計(jì)量資料比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

影像組學(xué)特征提取一致性分析：為驗(yàn)證影像組學(xué)特征提取的可重復(fù)性及再現(xiàn)性，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(interclass correlation coefficient，ICC)，評(píng)價(jià)同一醫(yī)生不同時(shí)間及兩名醫(yī)生測(cè)量結(jié)果的一致性[13]。隨機(jī)選取其中50例病例由具有10年以上腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的A醫(yī)生分別相隔2周后進(jìn)行一次圖像分割并進(jìn)行特征提取以及由另一名10年以上腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的B醫(yī)生對(duì)上述50例病例進(jìn)行一次圖像分割并進(jìn)行特征提取，以計(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)。ICC≥0.81，一致性好；ICC位于0.61～0.80，一致性中等；位于0.41～0.60，一致性一般；位于0.11～0.40，一致性差；0.1以下無(wú)一致性。

影像組學(xué)特征篩選、影像組學(xué)標(biāo)簽及列線(xiàn)圖構(gòu)建與評(píng)價(jià)：LASSO回歸使用R軟件(版本：3.4.4，https：//www.r-project.org/)中的“glmnet”軟件包進(jìn)行。使用“rms”軟件包進(jìn)行列線(xiàn)圖構(gòu)建[11]，并利用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線(xiàn)和曲線(xiàn)下面積(area under curve，AUC)評(píng)判列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型區(qū)分Child-Pugh A級(jí)和B+C級(jí)的診斷效能。ROC曲線(xiàn)越接近左上角，AUC值越大，該分類(lèi)器的性能越好。

結(jié) 果

臨床基線(xiàn)資料將納入研究的52例Child-Pugh A級(jí)患者和48例Child-Pugh B+C級(jí)患者分別按照7∶3的比例隨機(jī)分成訓(xùn)練集和測(cè)試集。訓(xùn)練集共71例，其中Child-Pugh A級(jí)患者37例、Child-Pugh B+C級(jí)患者34例，測(cè)試集29例，其中Child-Pugh A級(jí)患者共15例、Child-Pugh B+C級(jí)患者14例。訓(xùn)練集和測(cè)試集一般臨床資料及實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)(表1)。

表1 訓(xùn)練集和測(cè)試集肝硬化患者的臨床基本資料比較

影像組學(xué)圖像分割的一致性A醫(yī)生兩次進(jìn)行圖像分割結(jié)果的組內(nèi)ICC值為0.840～0.915，A醫(yī)生第1次圖像分割結(jié)果與B醫(yī)生的結(jié)果進(jìn)行組間ICC值為0.853～0.928，顯示圖像分割在組內(nèi)及組間具有較好的一致性，其重復(fù)性和再現(xiàn)性能夠滿(mǎn)足研究需要。

影像組學(xué)紋理特征篩選和評(píng)分系統(tǒng)構(gòu)建利用AK影像組學(xué)軟件進(jìn)行紋理特征分析后共提取396個(gè)紋理特征參數(shù)，應(yīng)用LASSO與10折交叉驗(yàn)證法進(jìn)行降維篩選(圖1、2)，最終得到7個(gè)與Child-Pugh分級(jí)相關(guān)的(系數(shù)非0)影像組學(xué)紋理特征，包括直方圖特征2個(gè)、灰度共生矩陣3個(gè)、灰度游程矩陣1個(gè)、灰度區(qū)域大小矩陣1個(gè)(表2)。通過(guò)分別對(duì)7個(gè)特征進(jìn)行線(xiàn)性組合，構(gòu)建出影像組學(xué)標(biāo)簽并可根據(jù)公式：

左側(cè)垂直虛線(xiàn)表示最佳λ取值時(shí)log(λ)對(duì)應(yīng)的最小偏差值，對(duì)應(yīng)的log(λ)為-2.556；右側(cè)虛線(xiàn)是最佳的λ值對(duì)數(shù)函數(shù)值

圖中的每條曲線(xiàn)表示每一個(gè)自變量系數(shù)的變化軌跡，垂直線(xiàn)表示通過(guò)10倍交叉驗(yàn)證所確定的最佳log(λ)值時(shí)，最后篩選得到7個(gè)特征

與Child-Pugh A級(jí)比較，a P=0.000，b P=0.001

表2 與Child-Pugh分級(jí)相關(guān)的(系數(shù)非0)影像組學(xué)紋理特征權(quán)重表

影像組學(xué)標(biāo)簽(Rad-score)=(0.381×Skewness)+(-0.033×Haralick Correlation_All Direction_offset4_SD)+(-0.189×Inverse Difference Moment_All Direction_offset1_SD)+(-0.765×Inverse Difference Moment _ All Direction_offset4_SD)+(-0.114×High Grey Level Run Emphasis _All Direction_offset4_SD)+(0.024×Intensity Variability)+(0.196×Low Intensity Large Area Emphasis)+(-0.197)計(jì)算出每例患者影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值。每例患者影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值的分布狀態(tài)顯示訓(xùn)練集和測(cè)試集中的Child-Pugh A級(jí)和B+C級(jí)的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000，P=0.001)(圖3)。

列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型創(chuàng)建和評(píng)估根據(jù)影像組學(xué)標(biāo)簽創(chuàng)建列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型并制作模型列線(xiàn)圖(圖4)。由于只選擇影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值作為唯一變量，因此，在影像組學(xué)標(biāo)簽分?jǐn)?shù)值的橫軸上進(jìn)行定位，繪制一條直線(xiàn)，所對(duì)應(yīng)的得分即為總得分，并將分?jǐn)?shù)值定位在總分?jǐn)?shù)值軸上，然后畫(huà)一條直線(xiàn)到預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)軸，該風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)反映了患者肝臟儲(chǔ)備功能為Child-Pugh B+C級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)性，預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)為0.1～0.9。采用列線(xiàn)圖校準(zhǔn)曲線(xiàn)在訓(xùn)練集及測(cè)試集中顯示出良好的校準(zhǔn)性能，利用Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)在訓(xùn)練集及測(cè)試集中的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，即沒(méi)有偏離擬合(圖5)。采用ROC曲線(xiàn)評(píng)估該模型在訓(xùn)練集及測(cè)試集中預(yù)測(cè)肝臟儲(chǔ)備功能Child-Pugh B+C級(jí)的AUC分別為0.88和0.86，準(zhǔn)確度為0.87和0.86，敏感度為0.78和0.80，特異度為0.97和0.93(圖6)。

圖4 基于訓(xùn)練集數(shù)據(jù)創(chuàng)建預(yù)測(cè)肝臟儲(chǔ)備功能分級(jí)的列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型

A.訓(xùn)練集；B.測(cè)試集

A.訓(xùn)練集；B.測(cè)試集

討 論

基于Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI影像組學(xué)特征與肝硬化Child-Pugh分級(jí)的相關(guān)性Child-Pugh分級(jí)評(píng)分系統(tǒng)被認(rèn)為是目前臨床最經(jīng)典且最常用于判斷肝硬化患者肝臟儲(chǔ)備功能量化評(píng)估的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[14]，但是當(dāng)患者存在膽汁排泄障礙以及肝靜脈及門(mén)靜脈主干癌栓或血栓等因素而影響Child-Pugh評(píng)分準(zhǔn)確性的情況下，往往會(huì)導(dǎo)致臨床醫(yī)生對(duì)患者肝臟儲(chǔ)備功能的誤判。Gd-EOB-DTPA(普美顯，德國(guó)拜耳公司)是一種新型肝膽特異性磁共振對(duì)比劑，具有50%能夠被肝細(xì)胞膜上的有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽轉(zhuǎn)運(yùn)通道進(jìn)入肝細(xì)胞被肝細(xì)胞特異性攝取并經(jīng)膽道排泄的特性，因此其肝膽期肝臟強(qiáng)化程度能夠直觀反映肝細(xì)胞功能狀態(tài)[15]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)其肝膽期圖像與肝臟Child-Pugh評(píng)分具有顯著特異性，如Ippolito等[16]研究表明Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI后20 min(肝膽期)的肝臟與肌肉信號(hào)強(qiáng)度比率與Child-Pugh評(píng)分具有顯著相關(guān)性；張學(xué)琴等[17]研究表明Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)縱向弛豫時(shí)間定量成像的T1弛豫時(shí)間及T1弛豫時(shí)間減低率對(duì)健康志愿者、慢性肝炎、肝硬化Child-Pugh A級(jí)和肝硬化Child-Pugh B+C級(jí)患者具有較好鑒別效能。

影像組學(xué)作為一種多學(xué)科交叉、醫(yī)工結(jié)合、多影像學(xué)科結(jié)合的新技術(shù)，能夠利用大量的自動(dòng)化算法分析感興趣區(qū)域的影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可發(fā)掘的高維特征[18- 20]，結(jié)合Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI肝膽期信號(hào)特征成為近年研究評(píng)估肝臟儲(chǔ)備功能方面的熱點(diǎn)。Park等[21]回顧性分析436例不同級(jí)別肝纖維化患者的Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)肝膽期圖像的影像組學(xué)紋理特征并建模，研究表明Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI的影像組學(xué)可以準(zhǔn)確地評(píng)估肝臟纖維化程度。Yasaka等[22]利用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析不同肝臟纖維化分期患者的Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)肝膽期圖像，表明深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在肝纖維化分期中具有較高診斷性能。本研究納入不存在影響Child-Pugh分級(jí)準(zhǔn)確性因素的患者作為研究對(duì)象，利用影像組學(xué)這一人工智能新技術(shù)分析其Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)MRI肝膽期圖像包括圖像灰度值分布、紋理特征及空間異質(zhì)性等一系列影像組學(xué)紋理特征與Child-Pugh分級(jí)的相關(guān)性，從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)Child-Pugh分級(jí)系統(tǒng)和單純分析肝膽期圖像強(qiáng)化特征而缺少肝臟形態(tài)和質(zhì)地等高維紋理特征的不足。

本研究利用影像組學(xué)技術(shù)最終得到7個(gè)分別反映Child-Pugh A級(jí)與B+C級(jí)差異性的影像組學(xué)紋理特征，其中2個(gè)一階直方圖特征參數(shù)；強(qiáng)度變異性和偏度屬于圖像灰度級(jí)的函數(shù)，主要描述與ROI內(nèi)的體素強(qiáng)度分布有關(guān)的特征，通過(guò)這些特征可反映ROI區(qū)內(nèi)的肝臟組織的對(duì)稱(chēng)性、均勻性以及局部強(qiáng)度分布變化；3個(gè)灰度共生矩陣特征主要參數(shù)包括2個(gè)逆差距和1個(gè)相關(guān)性，這些特征反映了低階紋理特征無(wú)法反映肝臟組織的空間異質(zhì)性改變[11]；1個(gè)灰度游程矩陣特征參數(shù)高灰度游程優(yōu)勢(shì)主要反映肝臟組織的粗糙度或平滑度等信息；1個(gè)灰度區(qū)域大小矩陣描述了同質(zhì)性區(qū)域的特征，包括短區(qū)域強(qiáng)調(diào)和長(zhǎng)區(qū)域強(qiáng)調(diào)等[23]。影像組學(xué)標(biāo)簽評(píng)分從影像學(xué)角度將超越人眼分辨能力的高維影像學(xué)資料轉(zhuǎn)化為定量的數(shù)值提供預(yù)測(cè)信息。本研究通過(guò)對(duì)7個(gè)特征進(jìn)行線(xiàn)性組合構(gòu)建出影像組學(xué)標(biāo)簽。雖然Park等[21]和Yasaka等[22]也是利用影像組學(xué)分析肝纖維化患者的Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)肝膽期圖像的紋理特征并建模得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是他們選擇的ROI區(qū)只包括兩個(gè)連續(xù)層面的圖像或接近肝臟表面局部放大圖像，為影像組學(xué)紋理分析提供的數(shù)據(jù)量太少，從而可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果以偏概全。本研究的優(yōu)勢(shì)在于勾畫(huà)了整個(gè)肝臟組織(除了肝內(nèi)病灶、肝內(nèi)膽管、大血管及肝周其他組織)肝膽期的數(shù)據(jù)，為后期的紋理分析提供了更加充足的數(shù)據(jù)量，并且能夠較好地反映整個(gè)肝臟儲(chǔ)備功能的情況。

列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型創(chuàng)建、診斷效能及泛化能力評(píng)價(jià)列線(xiàn)圖是一種能夠?qū)?fù)雜的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型變成事件發(fā)生概率的簡(jiǎn)單數(shù)值形式，是對(duì)不同患者個(gè)體化情況的量身定制，簡(jiǎn)單易行，并且不用依賴(lài)專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行推理[24]，具有較高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度、校準(zhǔn)能力以及較強(qiáng)的臨床實(shí)用性。本研究顯示基于Child-Pugh評(píng)分的肝臟儲(chǔ)備功能與影像組學(xué)標(biāo)簽評(píng)分具有顯著相關(guān)性，為提高對(duì)Child-Pugh評(píng)分的肝臟儲(chǔ)備功能預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和直觀性，根據(jù)影像組學(xué)標(biāo)簽創(chuàng)建了列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型并制作模型列線(xiàn)圖，并將該模型分別應(yīng)用于訓(xùn)練集和測(cè)試集中，采用ROC曲線(xiàn)定量評(píng)估該列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型的診斷效能顯示該模型無(wú)論在訓(xùn)練集還是在測(cè)試集中均具有較高的準(zhǔn)確度、敏感度和特異度，從而證明該預(yù)測(cè)模型顯示能夠較好預(yù)測(cè)肝臟儲(chǔ)備功能Child-Pugh B+C級(jí)的診斷效能及泛化能力。

本研究的局限性本研究屬于回顧性研究，需要通過(guò)后期前瞻性研究并利用其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行外部驗(yàn)證，進(jìn)一步評(píng)價(jià)其泛化能力，利用多中心、大樣本的調(diào)查研究推動(dòng)該技術(shù)的臨床應(yīng)用。本研究以Child-Pugh評(píng)分系統(tǒng)作為金標(biāo)準(zhǔn)仍存在一定不足，以后可考慮以病理結(jié)果作為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大樣本研究，從而提高評(píng)估肝臟儲(chǔ)備功能的準(zhǔn)確性。

綜上，本研究利用影像組學(xué)技術(shù)篩選肝硬化患者不同肝臟儲(chǔ)備功能的肝臟Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)磁共振肝膽期的影像組學(xué)特征，并根據(jù)影像組學(xué)標(biāo)簽創(chuàng)建用來(lái)預(yù)測(cè)肝臟儲(chǔ)備功能Child-Pugh B+C級(jí)的列線(xiàn)圖預(yù)測(cè)模型。該模型簡(jiǎn)單易行，具有較高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度、校準(zhǔn)能力以及較強(qiáng)的臨床實(shí)用性，可以作為肝臟儲(chǔ)備功能的較為準(zhǔn)確可靠的輔助檢測(cè)工具，為臨床醫(yī)生在肝切除術(shù)前對(duì)肝硬化患者更加準(zhǔn)確評(píng)估肝臟儲(chǔ)備功能提供一種輔助手段。