影像組學(xué)融合人工智能在肝臟疾病中的應(yīng)用研究進(jìn)展

朱婭奇

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科 四川 南充 637000）

引言

L a m b i n等人在2012年提出了影像組學(xué)的概念，將影像學(xué)分析與人工智能進(jìn)行了有效聯(lián)合，通過對(duì)檢測(cè)對(duì)象的影像學(xué)分析可促進(jìn)對(duì)其的診斷、治療、預(yù)后活動(dòng)。肝臟腫瘤等疾病檢測(cè)中運(yùn)用影像組學(xué)融合人工智能優(yōu)勢(shì)明顯，傳統(tǒng)的腫瘤檢測(cè)方式為組織活檢技術(shù)，難以有效檢測(cè)出患者腫瘤組織全貌[1]，運(yùn)用影像組學(xué)可促進(jìn)對(duì)患者解腫瘤特征的分析，挖掘出主觀判斷發(fā)現(xiàn)不了的特征。

1 優(yōu)化肝臟良性疾病診斷

在肝臟良好疾病的診斷上運(yùn)用影像組學(xué)融合人工智能的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)明顯，影像組學(xué)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)疾病病理發(fā)展情況的整體性分析，可展現(xiàn)患者一些細(xì)微的病理變化，且對(duì)疾病病理肝纖維化嚴(yán)重程度、肝脂肪變等肝臟彌漫性病變的分析上可進(jìn)行全面預(yù)測(cè)，優(yōu)勢(shì)明顯[2]。

臨床肝硬化、肝纖維化、肝癌發(fā)生的重要因素之一為非酒精性脂肪性肝炎，屬于非酒精性脂肪性肝病發(fā)展階段之一。金標(biāo)準(zhǔn)為肝活檢是當(dāng)前對(duì)患者運(yùn)用的主要檢測(cè)方式之一[3]。Daniel Smutek，Akinobu Shimizu等人對(duì)naSH建立了CT圖像診斷分析方式，結(jié)果由于患者受到肝纖維化的影響僅得到42%預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。與C T檢測(cè)方式相比，核磁共振成像在對(duì)檢測(cè)對(duì)象軟組織分辨率的分析上具有顯著運(yùn)用優(yōu)勢(shì)，由此在對(duì)肝臟良性疾病的診斷上可以運(yùn)用核磁共振成像的診斷方式，對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行影像組學(xué)分析，可顯著提升對(duì)患者的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度[4]。

2 優(yōu)化肝癌診斷

在肝臟疾病診斷中基于影像學(xué)診斷可有效診斷，但是對(duì)于一些以明確病變性質(zhì)的肝臟診斷難度較大，例如臨床誤診為肝癌的良性占位，若僅僅通過肉眼觀測(cè)，可能出現(xiàn)漏診、誤診現(xiàn)象，不利于對(duì)患者疾病的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與有效治療。例如focal noduLar HyperpLaSia，fnH肝局灶性結(jié)節(jié)性增生在病癥表現(xiàn)上很少破裂出血，患者若癥狀表現(xiàn)不明顯，則可隨訪觀察。但是在臨床實(shí)際的治療活動(dòng)中，部分f n H患者在臨床診斷中并未完全排除肝細(xì)胞性肝癌（HepaToCeLLuLar CarCinoma，HCC）、肝細(xì)胞腺瘤病發(fā)的可能性，而采取了手術(shù)治療，是一種不當(dāng)?shù)闹委煼绞剑纱死糜跋窠M學(xué)融合人工智能可促進(jìn)對(duì)患者的臨床疾病診斷，可通過計(jì)算機(jī)分析患者別微小病變[5]。

R a m a n等研究中提出利用不同灰度像素或體素的分布特征，結(jié)合C o m p u T e d T o m o g r a p H y T e x TureanaLySiS，CTTa影像組學(xué)技術(shù)對(duì)患者進(jìn)行CT圖像紋理分析，以此進(jìn)行疾病病變良惡性質(zhì)的甄別。Rogers M A，Aikawa E Ludvík Tesar等研究中分析了24例HCC患者、16例fnH患者、197例正常肝臟研究對(duì)象、17例肝腺瘤患者的動(dòng)脈期C T圖像，并結(jié)合人工智能技術(shù)中的隨機(jī)森林模型進(jìn)行技術(shù)性分析，研究得出對(duì)各項(xiàng)疾病診斷的準(zhǔn)確率均高于90%。而放射科醫(yī)生閱讀相同圖像對(duì)患者得出的疾病正確率則僅為72.1%、65.5%，研究顯示了在對(duì)肝臟疾病細(xì)微差異診斷中僅僅依靠醫(yī)生影像組學(xué)的主觀經(jīng)驗(yàn)判斷具有一定的局限性，診斷中可聯(lián)合運(yùn)用影像組學(xué)與人工智能分析技術(shù)[6]。

在f n H病例篩選與疾病診斷方面運(yùn)用效果顯著，可據(jù)此對(duì)患者制定相應(yīng)的治療方案。肝癌術(shù)后復(fù)發(fā)的重要原因之一為門靜脈癌栓，治療中可能使得患者術(shù)后出現(xiàn)門脈高壓綜合征，并引發(fā)胃底食管靜脈曲張破裂，導(dǎo)致患者出現(xiàn)肝功能衰竭、上消化道出血[7]。因此臨床鑒別中應(yīng)當(dāng)能夠有效區(qū)分門脈栓子的良惡性，統(tǒng)的影像學(xué)檢查主要通過醫(yī)生肉眼檢測(cè)，具有一定的局限性。CaneLLaS等人研究了116張門靜脈栓子的門靜脈期增強(qiáng)C T圖像結(jié)果，聯(lián)合C T T a技術(shù)分析患者門靜脈栓子良惡性情況，最終得出2張高度預(yù)測(cè)性的圖像特征，結(jié)果顯示正像素均值和熵，得出對(duì)患者門靜脈栓子良惡性判斷準(zhǔn)確度大于90%，兩者聯(lián)合檢測(cè)下可將診斷準(zhǔn)確率提升至99%，而傳統(tǒng)放射科醫(yī)生的主觀判斷的診斷準(zhǔn)確率則只有62%[8]。

3 優(yōu)化肝癌分期與分級(jí)

李秋菊，郭啟勇，陳海斌等人在對(duì)檢測(cè)對(duì)象相關(guān)組織紋理分析中提出運(yùn)用g d d T p a的（m a g n e T i C reSonanCe imaging，MRI）增強(qiáng)核磁共振圖像，通過圖像分析顯示檢測(cè)結(jié)果中紋理出現(xiàn)了灰度掃描寬度、平均強(qiáng)度不夠均勻的現(xiàn)象，這主要是受H C C級(jí)別不等的影響[9]。若H C C級(jí)別較高，則H C C平均強(qiáng)度較低，GLN較高，反之，若HCC級(jí)別較低，則HCC平均強(qiáng)度較高，G L N較低[10]。由此在對(duì)患者腫瘤的生物學(xué)惡性程度的判斷與鑒別中可運(yùn)用此種結(jié)果促進(jìn)診斷，此項(xiàng)研究也顯示了在對(duì)肝病疾病的診斷中單純運(yùn)用影像組學(xué)分析方式既實(shí)現(xiàn)了無創(chuàng)評(píng)估，也可全面展現(xiàn)檢測(cè)對(duì)象腫瘤及鄰近組織的圖像表現(xiàn)，由此可促進(jìn)對(duì)H C C組織學(xué)的預(yù)測(cè)分級(jí)[11-14]。

4 肝癌疾病治療方式及預(yù)后的評(píng)估

當(dāng)前對(duì)HCC的治療方式有、射頻消融、肝動(dòng)脈栓塞化療、放療、化療、手術(shù)卻切除等多種治療方式，在實(shí)際治療活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合患者實(shí)際情況而靈活選擇[15]。通過對(duì)患者影像組學(xué)的圖像分析可促進(jìn)對(duì)患者的疾病診斷。韓哲，邵國良，龐佩佩等對(duì)162例H C C患者進(jìn)行了C T平掃圖像分析，患者預(yù)計(jì)治療方式為弧形調(diào)控放射治療，通過圖像分析之后顯示出現(xiàn)了預(yù)測(cè)患者生存率、局部控制的影像組學(xué)特征，達(dá)到0.80預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度[16]，研究結(jié)果輔助了對(duì)患者治療方案選擇合理性的預(yù)測(cè)。部分研究人員對(duì)92例釔放療栓塞HCC患者進(jìn)行分析，為患者建立了預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，將對(duì)患者的研究分析與巴塞羅那肝癌分期、a f p對(duì)比之后運(yùn)用效果明顯[17]。

Rogers M A，Aikawa E等人對(duì)132例大的、單＞5C m H C C患者建立了C T T a技術(shù)方式，研究顯示經(jīng)過經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈栓塞化療、肝切除治療之后的患者可通過不同的指標(biāo)分析判斷其生存率，可通過對(duì)患者影像組學(xué)的分析而對(duì)其采取相應(yīng)不同的治療方案[18-19]。

王靜楠，霍力，李方等人研究中鑒別了129例可切除HCC患者通過影像組學(xué)方法得到的CT影像，在預(yù)測(cè)無疾病生存期方面得到7個(gè)特征，在對(duì)患者總生存期的預(yù)測(cè)方面得到14個(gè)特征，并對(duì)患者建立了包含低風(fēng)險(xiǎn)組、高風(fēng)險(xiǎn)組的多變量模型，發(fā)現(xiàn)了影響患者預(yù)后的2個(gè)不良因素，分別為存在血管侵犯與高風(fēng)險(xiǎn)組[20]。

5 優(yōu)化對(duì)肝癌患者的病情監(jiān)測(cè)

肝癌術(shù)后早期復(fù)發(fā)與再發(fā)是疾病治療中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，由此對(duì)患者的疾病監(jiān)測(cè)具有重要意義，可及時(shí)識(shí)別并對(duì)患者進(jìn)行相應(yīng)干預(yù)。魏明翔，柏根基，郭莉莉等人研究了216例HCC患者門靜脈期、動(dòng)脈期CT圖像，通過影像組學(xué)分析得19例患者有復(fù)發(fā)趨勢(shì)，在對(duì)患者疾病復(fù)發(fā)檢測(cè)的特異性、準(zhǔn)確性、敏感性上均表現(xiàn)較為明顯，傳統(tǒng)對(duì)患者進(jìn)行乙肝表面抗原、肝酶、CHiLd pugH分級(jí)、afp、年齡、性別等檢測(cè)指標(biāo)相比運(yùn)用優(yōu)勢(shì)明顯。在對(duì)患者病情檢測(cè)與復(fù)發(fā)預(yù)測(cè)中為了提升準(zhǔn)確率，可以聯(lián)合利用傳統(tǒng)臨床指標(biāo)、影像組學(xué)特征兩種方式，對(duì)H C C患者術(shù)前評(píng)估與術(shù)后監(jiān)測(cè)等層面運(yùn)用Y優(yōu)勢(shì)明顯。臨床在對(duì)肝轉(zhuǎn)移癌、膽管細(xì)胞癌、腫瘤的分級(jí)與預(yù)后等疾病檢測(cè)中運(yùn)用影像組學(xué)與人工智能的聯(lián)合分析方式同樣具有顯著效果[21]。

6 結(jié)語

通過本文研究可見，對(duì)肝臟良性疾病的診斷上可運(yùn)用核磁共振成像診斷方式，對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行影像組學(xué)分析，提升對(duì)患者的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，診斷中可聯(lián)合運(yùn)用影像組學(xué)與人工智能分析技術(shù)。在f n H病例篩選與疾病診斷方面運(yùn)用效果顯著，可據(jù)此對(duì)患者制定相應(yīng)的治療方案。臨床鑒別中應(yīng)區(qū)分門脈栓子的良惡性，通過醫(yī)生肉眼檢測(cè)，具有一定的局限性，聯(lián)合檢測(cè)可將診斷準(zhǔn)確率提升至99%，對(duì)肝病疾病診斷運(yùn)用影像組學(xué)分析方式實(shí)現(xiàn)了無創(chuàng)評(píng)估，全面展現(xiàn)檢測(cè)對(duì)象腫瘤及鄰近組織的圖像表現(xiàn)，可促進(jìn)對(duì)H C C組織學(xué)的預(yù)測(cè)分級(jí)。通過不同的指標(biāo)分析判斷其生存率，可通過對(duì)患者影像組學(xué)分析采取相應(yīng)不同的治療方案、對(duì)患者疾病監(jiān)測(cè)意義顯著，可及時(shí)識(shí)別并對(duì)患者進(jìn)行相應(yīng)干預(yù)。在臨床在對(duì)肝轉(zhuǎn)移癌、膽管細(xì)胞癌、腫瘤的分級(jí)與預(yù)后等疾病檢測(cè)中可運(yùn)用影像組學(xué)與人工智能的聯(lián)合診斷方式，可對(duì)患者起到良好的綜合運(yùn)用效果。