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影像组学分析和机器学习在肺结节良恶性分类中的应用

2021-04-26李逸凡骆源郭丽梁猛

放射学实践 2021年4期
关键词:分类数据库特征

李逸凡,骆源,郭丽,梁猛

肺癌是当前我国致死率排名第一的癌症。与X线胸片相比,低剂量CT检查可以有效提升肺癌的早期检出率,从而提高治愈率、降低死亡率[1-2]。在CT检查中对肺结节的良、恶性进行分类是肺癌早期筛查的重要一环,然而,对肺结节良恶性的准确鉴别仍是目前的难点。常规影像学检查主要通过分析病变的影像学征象来进行判断,如钙化、分叶征和毛刺征等,没有充分利用图像数据。影像组学通过对医学影像图像进行定量化测量,高通量提取图像的纹理特征,实现对图像数据的深入挖掘[3]。当前,影像组学方法已在肺腺癌和肉芽肿的鉴别、肺癌预后预测、基因表型检测、腺癌侵袭性分型、结节影像学性质、结节良恶性分类等方面得到了广泛应用[4-11],其可重复性也得到了一定的研究[12]。

肺图像数据库联盟与图像数据库资源计划(Lung Image Database Consortium and Image Database Resource Initiative,LIDC-IDRI)这一公开数据库是当前全球最大的肺结节影像数据库[13],有1018份完整的肺部CT扫描数据及注释文件[14]。国际光学工程学会-美国医学物理学家协会肺部CT挑战(Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers- American Association of Physicists in Medicine Lung CT Challenge,SPIE-AAPM Lung CT Challenge,简称LUNGx)公开数据集是2015年SPIE医学影像会议的一部分,提供了可用来对比计算机辅助诊断(computer assistant detection,CAD)算法性能的数据库[15],并标注了肺结节的位置及其良恶性。LIDC-IDRI和LUNGx数据库中被试信息均经过匿名化处理,且不提供临床资料。

已经有多项研究使用LIDC-IDRI数据库并利用影像组学方法来构建肺结节的良恶性分类器,结果均肯定了影像组学特征在肺结节诊断中的价值[16-17]。但是这些研究中分类器的训练和测试均来自同一数据集,缺少外部验证集,因此,难以评估其结果的泛化性能及可靠性。……

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