18F-FDG PET/CT影像组学鉴别良恶性肺结节的临床价值探讨

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论文字数:22522 论文编号:sb2024040815553552185 日期:2024-05-03 来源:硕博论文网

本文是一篇临床医学论文,本研究分析得出结论:18F-FDG PET/CT影像组学模型对于鉴别良恶性肺结节有较好的临床应用价值。 
第2章  材料与方法
2.1 研究对象
本文回顾性收集并筛选出自2021年1月至2022年8月在江西省人民医院就诊并在治疗前行18F-FDG PET/CT检查的患者100例。这100例患者都有病理结果(其中良性24例,恶性76例)。在这100例患者中男63例,占比63%,女37例,占比37%,年龄范围(35.00~89.00岁),平均年龄(64.72±10.52岁)。
2.1.1 纳入标准
(1)在治疗前接受我院18F-FDG PET/CT检查;(2)8mm<肺结节≤30mm;(3)有明确的病理结果;
2.1.2 排除标准
(1)图像存在伪影,影响评估;(2)SUVmax值<1.5。
总共回顾性收集了156位患者,其中在接受18F-FDG PET/CT检查前治疗的患者有23例,无明确病理结果的有20例,因SUVmax值低,难以分辨PET图像中肺结节与周围正常组织的分界的患者有13例。最终纳入100位患者进行研究,入组患者筛选流程图见图1。

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2.2 图像获取
2.2.1 成像仪器
我们使用美国GE公司生产的Discovery-64CT和mini trace回旋加速器。
2.2.2 扫描参数
螺旋CT扫描参数:120kV,自动15~180mA,螺距1.75,转速0.8s/r,层厚3.75mm;PET扫描参数:2.5min/床位,6~8床位,层厚3.25mm,经衰减校正、迭代重建后的图像传至AW6.3工作站进行PET图像和CT图像融合,重建患者的轴位、冠状位、矢状位图像。18F-FDG由本中心自产,由Tracerlab FXFN合成器合成,放化纯度>95%,给药剂量:0.10~0.15 mCi/kg。扫描范围从头顶至股骨上1/3段,扫描时患者取仰卧位[24]。
2.2.3 病人准备
病人检查前均禁食4-6h以上,测量身高、体重和空腹血糖,血糖要求控制在11.1mmol/L以下,最好是控制在8.0 mmol/L以下,如果血糖过高可以服用降糖药或注射胰岛素控制血糖。随后嘱患者在安静的休息室卧床休息40~60min,期间能饮水者上床前半小时和上床前各饮水400ml-500ml,去掉身上所有的金属物品,检查前排空尿液。
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第3章  结果
3.1 一般资料
100例患者中,其中男63例,占比63%,女37例,占比37%,年龄范围(35.00~89.00岁),平均年龄(64.72±10.52岁)。收集每位患者的临床资料,如性别(男/女)、年龄、SUVmax值、病理结果(良性24例,恶性76例)等。我们根据良恶性进行分组,得出良性组和恶性组患者的性别、年龄、结节宽度、结节长度和SUVmax值五个指标均不存在统计学差异。(P>0.05)。见表1。
按照7:3拆分数据集后训练组70例,其中良性17例,恶性53例;验证组30例,其中良性7例,恶性23例。因良恶性肺结节所占总数的比值相差较大,我们采用SMOTE算法进行数据平衡。经SMOTE平衡后,训练组103例,其中良性51,恶性53例,性别、年龄、结节宽度、结节长度和SUVmax值差异均不存在统计学意义(P>0.05),见表2;验证组44例,其中良性21例,恶性23例,其中结节宽度、长度、SUVmax值的差异存在统计学意义(P < 0.05),见表3。

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3.2 特征分析
首先使用Spearman相关性分析方法去冗余,剔除与其他特征相关系数高于0.7的特征,再使用最小绝对值收缩和选择算子(Least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)方法降维得到基于CT和PET图像的有意义的特征用于后续的建模(图4)。这里我们提取的特征相当于自变量,在多变量线性回归中,变量之间由于存在高度相关关系而使回归估计不准确,共线性会造成冗余,导致过拟合。所以在本篇论文中我们剔除相关系数高于0.7的特征,防止过拟合。最终我们得到10个最有意义的特征,根据这10个特征对于构建18F-FDG PET/CT影像组学模型的贡献给予相应的系数(图5)。在这10个特征中有3个是CT特征,7个是PET特征(下面特征中带T的是来自CT图像的影像组学特征,带P的是来自PET图像的影像组学特征)。这10个特征还可以分为9个一阶特征,1个高阶特征,其中特征中带firstorder的是一阶特征,带ngtdm的是高阶特征。10个特征分别是:峰度wavelet-HLL_firstorder_kurtosis(P)、偏度log-sigma-2-0-mm-3D_firstorder_Skewness(P)、90百分位数wavelet- HHH_firstorder_90Percentile(T)、峰度lbp-3D-k_firstorder_kurtosis(T)、中位数(高低高)wavelet-HLH_firstorder_Median(P)、最大值wavelet-HLL_ firstorder_Maximum(T)、中位数(高高低)wavelet-HHL_firstorder_Median(P)、中位数(低高低)wavelet-LHL_firstorder_Median(P)、复杂度lbp-3D-m1_ngtdm_ Complexity(P)、能量wavelet-HLL_firstorder_Energy(P)。
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第3章 结果...................................... 9
3.1 一般资料 ................................... 9
3.2 特征分析 .................................. 10
3.3 模型分析 ................................. 12
3.4 效能评估 ................................... 13
第4章 讨论..................................... 16
第5章 结论..................................... 20 
第4章  讨论

临床医学论文参考
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近年来,将计算机断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)与影像组学技术相结合已成为研究的热点。有相关文献表明,基于从18F-FDG PET/CT图像中提取的影像特征来描述肿瘤的异质性正受到广泛关注[30]。
在本研究中我们分别从PET图像及CT图像中提取了756个影像组学特征,经过LASSO法降维最终选取10个特征建立模型,其中有9个一阶特征,1个高阶特征,3个CT特征,7个PET特征。一阶特征指的是直接基于图像的像素灰度分布而计算出来的特征值,包括形态学特征和直方图特征,因为直方图特征的广泛应用,常把直方图特征又称为一阶特征[31]。常见的一阶特征有最大值(Maximum)、最小值(Minimum)、均值(Mean)、能量(Energy)、熵(Entropy)、峰度(Kurtosis)、偏度(Skewness)等。而高阶特征反映的是图像中灰度值的空间分布关系。
这9个一阶特征(firstorder)分别描述的是PET、CT图像中的灰度统计信息(峰度、偏度、最大值、中位数、能量),主要描述图像中像素灰度值信息的总体分布[33]。其中偏度(Skewness)属于比较复杂的一阶特征。
偏度(Skewness)代表着像素灰度值相对于平均值分布的不对称程度[34]。我们这里的偏度(仅从PET图像中提取)也与Radscore呈负相关,说明相对于平均值我们的PET图像像素灰度值分布是不对称的,它有可能反映了肺结节内部结构成分的不同。因为有研究表明病理组织学生长方式为非典型细胞沿肺泡壁生长,逐渐浸润间质,大部分病灶未出现坏死、钙化等,病灶廓清快,Skewness 小,良性结节为炎性结节、机化性肺炎、结核、硬化性血管瘤、错构瘤等由于渗出、炎性细胞的浸润、纤维增生或者肿瘤内有脂肪、钙化等,Skewness 大[35]。这项研究是基于从CT图像中所提取的偏度特征,而我们没有从CT图像中提取到这一特征,或者这一特征对构建18F-FDG PET/CT模型的贡献能力小而被我们剔除,造成这一现象的原因可能跟我们手动勾画ROI有关。因为手动勾画,会掺杂进去医生的主观因素。而自动分割可以避免人为因素的影响,但是尚无统一的方案和标准[36]。
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第5章  结论
18F-FDG PET/CT影像组学模型鉴别良恶性肺结节具有较好的临床应用价值。在训练组中,18F-FDG PET/CT模型下的曲线下面积(Area under curve,AUC)为0.95 (95%CI 0.910~1.000),截断值为0.137,灵敏度为90.6%,特异度为100.0%,诊断准确率为95.2%。在验证组中,相同的截断值下,该模型下的AUC为0.72 (95%CI 0.558~0.900),灵敏度为73.9%,特异度为85.7%,诊断准确率为79.5%。决策曲线显示患者能够从该模型中获益。
参考文献(略)


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