放射学图像特征预测肺结节癌症状态 |
肺癌是全球和美国癌症相关死亡的主要原因。低剂量计算机断层扫描已经发展成为检测肺结节的敏感成像模式。国家肺部筛查试验比较了低剂量计算机断层扫描和标准胸部X线摄影三次年度筛查，发现计算机断层扫描与肺癌相比，肺癌死亡率降低了20%。在国家肺部筛查试验试验中，至少有39%的低剂量计算机断层扫描研究参与者在研究期间进行了结节阳性扫描，其中96.4%是非癌性的。胸部X线摄影组的阳性检出率较低，假阳性率较低。尽管假阳性率很高，但美国预防服务工作组建议对高风险人群进行肺癌筛查。然而，关于低剂量计算机断层扫描筛查有效性的争论仍在继续。丰富数据的可用性有助于开发临床评估模型来预测恶性肿瘤的概率。
即使在筛查环境中，恶性肿瘤的鉴定仍然是一个挑战; 患有不确定性肺结节的患者通常通过预定的随访扫描进行监测。图像采集和改进的计算机辅助诊断工具的进步加上有效的治疗策略已经显示出可以提高患者的生存率。在最近的工作中，结节特征与临床危险因素一起被广泛用于预测恶性肿瘤。尽管国家肺部筛查试验显示<4%的非钙化结节受试者在一年内被诊断出患有肺癌，但目前，提供个体患者水平风险的能力有限。
在这项工作中，研究人员专注于量化结节的放射成像特征，包括肺的相关结构，并将它们与癌症状态联系起来。他们采用严格的方法，使用交叉验证方法在训练组中找到最佳成像特征，并在测试群组数据集中进行验证。从图像获得的这些定量预测评分用于开发分类器模型以识别恶性风险。
使用观察到的放射学特征系统地表征不确定肺结节的大小，形状和位置，并在点量表上定量地表示这些特征。传统上，这些语义已被用于预测肺癌的恶性肿瘤。将线性分类模型应用于这些量化的观察到的图像特征以预测恶性。训练数据集用于查找特征组合并在交叉验证设置中估计预测变量的准确性，并根据准确性，灵敏度，特异性和AUROC进行分级。通过将其应用于验证集来盲目评估预测器的能力。确定了前五个，四维特征，并且有趣的是观察到七个独特的特征在基于尺寸和非尺寸的模型中作为候选者出现：边界定义，血管收敛，凹陷，分叶，纹理，毛刺，非肿瘤叶中的结节和结节。基于非尺寸的要素类别具有由顶部组合选择的四个附加特征，即：位置，裂隙附着，胸膜附着和周围结节纤维化。尽管线性方法可能无法区分非线性可分离的情况，但通过使用多个线性拟合来推导集合决策可以减轻这些限制。
各种计算机断层扫描特征的比较可以有助于区分恶性和良性结节。已经清楚地证明了病变大小与恶性肿瘤可能性的正相关关系。同样观察到更大尺寸的结节更可能是恶性的。重要的是还发现，即使在删除基于大小的特征以避免基于大小的偏差之后，一些顶级语义特征也是恶性肿瘤的良好预测因子。在恶性肺结节中，针刺的轮廓更常发生。这得到了结果支持，其中大多数恶性病变表现出毛刺。在病理学研究中，显示出刺状轮廓是由于小叶间隔增厚，由外周血管阻塞引起的纤维化或充满肿瘤细胞的淋巴通道。然而，在良性肺结节中，特别是在炎性假性肿瘤或结核瘤中，也可能发现有毛刺的边缘。结果与其他出版物一致报告了良性和恶性I肺结节分化的相似形态学表现，如良性病变的规则形状和恶性病变的小叶。在最近的一项研究中，证实当前吸烟者中肺癌的患病率从没有肺气肿的患者的1.1%增加到肺气肿患者的2.3%。这可以在当前的研究中得到证实，因为研究人员观察到严重的perinodule肺气肿在恶性结节中的频率很高。
大小，大小变化率和体积在很大程度上是广泛使用的最重要的预后指标。为响应社区需要聚合标准，美国放射学院制定了定义阳性扫描的指南。目前的临床指南在很大程度上依赖于结节大小。上结节尺寸的基础上，各种各样的误报已经报道，由国家肺部筛查试验的计算机断层扫描臂96.4%和由他人。除了基于大小的预测因子外，语义模型将有助于临床决策支持系统，包括监测结节生长。
设计预测方法带来了一些挑战; 最常见的是，与具有结节大小范围的癌症相比，群组人群具有更多的良性结节。由专家放射科医师观察到的图像特征能够根据系统变化和结节大小差异进行调整。然后，对于预测模型来说，平衡正面和负面发现而不是依赖于单一的品质因数变得至关重要。研究人员遵循的方法允许根据预测性能对特征对进行分级。相信放射学语义学方法是新颖的，它使用定量尺度观察到的特征，并在系统的交叉验证环境中应用机器学习分类方法。
语义方法在结节分类中具有实际意义。在最近的肺结节分类挑战中，团队提出了基于语义的方法来分类不确定的肺结节。该挑战有大约10个用于校准或训练的样品和大约60个用于盲法测试的样品。由于回顾性研究设计和小样本量，为了避免过度拟合数据，研究人员收集了来自两个机构的两个独立队列。需要对大量患者进行进一步的多机构研究，以复制这些新的结果。
此次的研究有一些限制。首先，患者人数并不多。通过使用培训和测试队列努力减少错误发现。尽管采用这种方法，但患者群体中可能存在偏倚，因为目前的群组主要是男性，因为它们来自VA群体。这可以通过在更大的多机构队列研究中收集样本来减轻。放射科医师的培训和偏好将影响语义评分。虽然这在研究环境中不太受关注，但它可能是临床实践中的一个问题。已经努力使评分表标准化具有描述性图谱，其方式将是社区可接受的。
已经证明，放射学图像特征可用于区分恶性结节和非良性结节。这些语义特征以及大小测量确实提高了预测准确性并减少了误报。放射学成像特征在预测癌症状态方面的有用性表明，与临床模型相比，能够减少诊断错误。这些以及基于尺寸的常规测量可以在临床工作流程中共同使用以更好地诊断恶性肿瘤。 |
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| 肺癌的临床表现比较复杂，症状和体征的有无、轻重以及出现的早晚，取决于肿瘤发生部位、病理类型、有无转移及有无并发症，以及患者的反应程度和耐受性的差异。肺癌早期症状常较轻微，甚至可无任何不适。中央型肺癌症状出现早且重，周围型肺癌症状出现晚且较轻，甚至无症状，常在体检时被发现。肺癌的症状大致分为：局部症状、全身症状、肺外症状、浸润和转移症状。 |
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