林天武　吳佩琪

【摘要】 隨著計(jì)算機(jī)斷層掃描在肺癌篩查中的廣泛應(yīng)用，孤立性肺結(jié)節(jié)的發(fā)現(xiàn)率較以往顯著上升，但其良惡性鑒別和侵襲性評(píng)估等仍是近年來(lái)胸部影像學(xué)研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。影像組學(xué)可以從醫(yī)學(xué)影像圖像中高通量地提取并分析大量高級(jí)且定量的影像學(xué)特征，對(duì)疾病的良惡性定性診斷、分期、預(yù)后預(yù)測(cè)、療效評(píng)價(jià)等具有重要價(jià)值。本文介紹了孤立性肺結(jié)節(jié)的傳統(tǒng)CT特征和影像組學(xué)基本流程，并對(duì)影像組學(xué)在孤立性肺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別、侵襲性評(píng)估等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】 計(jì)算機(jī)斷層掃描; 影像組學(xué); 孤立性肺結(jié)節(jié); 人工智能

Advances of Radiomics Research Based on Computed Tomography in Solitary Pulmonary Nodules/LIN Tianwu，WU Peiqi.//Medical Innovation of China，2019，16（21）：-172

【Abstract】 With the wide application of computed tomography（CT）in lung cancer screening，the discovery rate of solitary pulmonary nodules is significantly higher than before，but its benign and malignant identification and invasiveness evaluation are still hot and difficult topic in chest imaging research in recent years.Radiomics can extract and analyze a large number of high-level and quantitative imaging features from medical image images，which is of great value for qualitative diagnosis，staging，prognosis prediction and therapeutic evaluation of diseases.This article introduces the traditional CT features of solitary pulmonary nodules and the basic flow of radiomics，then reviews the research progress of radiomics in the benign and malignant identification and invasiveness evaluation of solitary pulmonary nodules.

【Key words】 Computed tomography; Radiomics; Solitary pulmonary nodules; Artificial intelligence

First-authors address：Shenzhen Seventh Peoples Hospital，Shenzhen 518081，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.21.043

隨著計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT），尤其是低劑量CT在肺癌篩查中的廣泛應(yīng)用，孤立性肺結(jié)節(jié)（solitary pulmonary nodules，SPN）的發(fā)現(xiàn)率較以往顯著上升[1]，通過基于CT的影像組學(xué)技術(shù)對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)進(jìn)行診斷和評(píng)估已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。影像組學(xué)（radiomics）是指從醫(yī)學(xué)影像圖像中高通量地提取并分析大量高級(jí)且定量的影像學(xué)特征，對(duì)疾病的良惡性定性診斷、分期、預(yù)后預(yù)測(cè)、療效評(píng)價(jià)等具有重要價(jià)值[2]。本文基于CT的影像組學(xué)在孤立性肺結(jié)節(jié)中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 孤立性肺結(jié)節(jié)的定義及其影像檢查方法

根據(jù)Fleischner學(xué)會(huì)的定義[3]，孤立性肺結(jié)節(jié)是指X線片或CT片上肺實(shí)質(zhì)內(nèi)單發(fā)、圓形或類圓形、邊界清晰或不清晰、直徑≤3 cm的不透明病灶，不伴有肺不張、衛(wèi)星病灶、肺門或縱隔淋巴結(jié)腫大及胸腔積液。SPN的病理類型主要包括肺部腫瘤性病變（惡性腫瘤、良性腫瘤）、感染性病變、非感染性病變、先天性疾病等。目前SPN的影像學(xué)診斷方法包括數(shù)字X線攝影、計(jì)算機(jī)斷層掃描、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描和磁共振成像等，其中應(yīng)用最廣泛的影像學(xué)檢查是CT。CT平掃成像，尤其是高分辨率薄層掃描（層厚≤2 mm）和靶掃描等方法，對(duì)SPN的細(xì)微結(jié)構(gòu)顯示具有其他影像學(xué)檢查無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，顯著提高了發(fā)現(xiàn)SPN的敏感性，其顯示病灶征象的良好能力也提高了SPN診斷的特異性。CT三維重建技術(shù)有利于顯示病灶與支氣管樹、血管、胸膜等的關(guān)系，并能更準(zhǔn)確評(píng)估病灶的三維體積大小。雙能量CT在降低患者輻射劑量的同時(shí)，還可定量評(píng)價(jià)SPN內(nèi)的鈣質(zhì)含量，提高了鈣化檢出率，有助于肺孤立性結(jié)節(jié)的良惡性性鑒別診斷。

2 孤立性肺結(jié)節(jié)的傳統(tǒng)CT特征

SPN的傳統(tǒng)CT特征主要是指經(jīng)過長(zhǎng)期臨床實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的、憑肉眼可提取和確定的一些特征，如SPN的生長(zhǎng)部位、大小及其倍增時(shí)間、內(nèi)部特征、邊緣特征和周圍征象等，這些特征有助于評(píng)估結(jié)節(jié)的良惡性。

2.1 生長(zhǎng)部位 不同病理類型的肺孤立性結(jié)節(jié)在肺內(nèi)的生長(zhǎng)部位有一定差異，肺結(jié)核肉芽腫多發(fā)生于雙肺尖，周圍型肺癌多位于上葉、且右側(cè)較多，肺轉(zhuǎn)移瘤及部分良性病變?nèi)缛庋磕[等好發(fā)于肺周圍及胸膜下，因此生長(zhǎng)部位有助于判斷結(jié)節(jié)的病理性質(zhì)。

2.2 大小及其倍增時(shí)間 SPN的大小是肺部影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)其惡性程度評(píng)估的主要依據(jù)之一，結(jié)節(jié)的直徑、周長(zhǎng)和體積與結(jié)節(jié)的惡性概率之間有顯著的相關(guān)性，并且是良惡性判斷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[4]。既往大部分研究以二維CT測(cè)量所得結(jié)節(jié)的直徑作為結(jié)節(jié)大小的標(biāo)準(zhǔn)，由于結(jié)節(jié)的形態(tài)有時(shí)并不完全呈球形，因此單純以二維直徑代表結(jié)節(jié)大小有時(shí)欠準(zhǔn)確[3]，隨著計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)分割、識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，對(duì)肺結(jié)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的三維容積測(cè)量正逐步應(yīng)用到臨床實(shí)踐，將更準(zhǔn)確地判別SPN的大小[1]。

SPN的倍增時(shí)間是指結(jié)節(jié)體積增長(zhǎng)1倍（即直徑增長(zhǎng)約26%）所需的時(shí)間，主要反映病灶的生長(zhǎng)速率。倍增時(shí)間是判斷SPN良惡性的一個(gè)重要指標(biāo)，惡性結(jié)節(jié)的倍增時(shí)間通常在20～400 d，良性結(jié)節(jié)的倍增時(shí)間一般大于400 d，炎性結(jié)節(jié)往往倍增時(shí)間少于20 d，并且短期抗感染治療后結(jié)節(jié)可縮小甚至消失[5]。目前一般假設(shè)結(jié)節(jié)為球形并以最大層面上測(cè)量的直徑作為計(jì)算倍增時(shí)間的依據(jù)，但由于惡性腫瘤常不規(guī)則生長(zhǎng)，因此測(cè)量體積倍增時(shí)間能更準(zhǔn)確地反映結(jié)節(jié)增大的程度并計(jì)算更準(zhǔn)確的結(jié)節(jié)倍增

時(shí)間。

2.3 內(nèi)部特征 根據(jù)結(jié)節(jié)的密度，可將SPN分為實(shí)性結(jié)節(jié)、磨玻璃結(jié)節(jié)和部分實(shí)性結(jié)節(jié)三種類型，其中磨玻璃結(jié)節(jié)還可進(jìn)一步細(xì)分為純磨玻璃結(jié)節(jié)和混合磨玻璃結(jié)節(jié)。磨玻璃結(jié)節(jié)是指肺內(nèi)的局灶性密度增高影，但其密度又不足以掩蓋經(jīng)過其內(nèi)的支氣管血管束[6]。SPN內(nèi)有時(shí)伴有鈣化、脂肪等密度。爆米花樣鈣化常提示錯(cuò)構(gòu)瘤，散在針尖樣鈣化或彌漫性不定形鈣化則更可能提示惡性腫瘤，中心型、層狀型鈣化常見于結(jié)核肉芽腫。伴有脂肪密度的邊緣光滑或分葉的SPN以錯(cuò)構(gòu)瘤最常見，但脂肪肉瘤等腫瘤轉(zhuǎn)移到肺的結(jié)節(jié)也可出現(xiàn)脂肪密度[4]。

此外，SPN還可出現(xiàn)空氣支氣管征、空泡征、空洞征等特殊征象?？諝庵夤苷髦赋錃獾闹夤艽┻^病灶內(nèi)部或邊緣?？张菡魇侵赣捎谀[瘤局部壞死少量排出或瘢痕收縮，腫瘤內(nèi)殘留的微細(xì)支氣管或肺泡呈小泡狀肺氣腫樣改變，直徑<5 mm，該征象對(duì)于肺癌的早期診斷具有重要的提示意義，24%～48%的惡性SPN中出現(xiàn)空泡征?？斩凑骷锤呙芏鹊牟≡钪谐霈F(xiàn)氣體樣低密度區(qū)，直徑>5 mm，厚壁、內(nèi)壁不整和伴有壁結(jié)節(jié)的空洞提示結(jié)節(jié)惡性的可能性大[3]。

2.4 邊緣特征 SPN的邊緣特征主要包括分葉征、毛刺征和棘突征。分葉征是指病灶邊緣凹凸不平，常有兩個(gè)及以上的切跡，惡性結(jié)節(jié)常出現(xiàn)深分葉，約25%良性結(jié)節(jié)可出現(xiàn)淺分葉，大部分良性結(jié)節(jié)無(wú)分葉。毛刺征是指結(jié)節(jié)邊緣向周圍肺實(shí)質(zhì)延伸的、粗細(xì)相對(duì)均勻的、不與胸膜相連的放射狀無(wú)分支的細(xì)短線條影，惡性結(jié)節(jié)毛刺征的發(fā)生率顯著高于良性結(jié)節(jié)，但部分良性結(jié)節(jié)也可出現(xiàn)毛刺。棘突征是指病灶邊緣一個(gè)或多個(gè)棘狀或尖角樣突起，基部寬度3 mm以上、長(zhǎng)度為基部寬度的2倍以上，是介于分葉征和毛刺征之間的一種征象，據(jù)文獻(xiàn)[3]報(bào)道，棘突征在惡性結(jié)節(jié)中的發(fā)生率顯著高于良性結(jié)節(jié)，是鑒別SPN良惡性的重要征象。

2.5 周圍征象 SPN周圍結(jié)構(gòu)可出現(xiàn)血管集束征、胸膜凹陷征等征象，常常提示惡性可能[3]。血管集束征是指病灶周圍血管受牽拉向病灶方向聚攏，或直接與病灶相連。胸膜凹陷征是指SPN與鄰近胸膜粘連、牽拉形成的線狀或幕狀高密度影。

3 SPN與CT影像組學(xué)

3.1 影像組學(xué)及其發(fā)展 2012年，影像組學(xué)的概念由Lambin等[7]首先提出，即從放射影像的圖像中高通量地提取大量的影像特征。影像組學(xué)應(yīng)用大量的自動(dòng)化數(shù)據(jù)特征化算法將感興趣區(qū)的影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有高分辨率的可發(fā)掘的特征空間數(shù)據(jù)。Kumar等[8]進(jìn)一步拓展了影像組學(xué)的定義：影像組學(xué)是指從計(jì)算機(jī)斷層、正電子發(fā)射斷層或磁共振等醫(yī)學(xué)影像圖像中高通量地提取并分析大量高級(jí)且定量的影像學(xué)特征。2017年Lambin等[9]再次提出，影像組學(xué)是一種高通量的圖像定量特征數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，應(yīng)將影像組學(xué)提取的數(shù)據(jù)和患者的臨床信息、免疫組化信息及基因信息等數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用于臨床決策支持體系，以提高診斷、預(yù)后和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，搭建起醫(yī)學(xué)影像與精準(zhǔn)醫(yī)療之間的橋梁。

3.2 SPN的影像組學(xué)基本流程 對(duì)于SPN，影像組學(xué)首先將醫(yī)學(xué)影像圖像轉(zhuǎn)化為可采集的、擁有高保真度和高通量的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，再將影像學(xué)特征與病理、基因等特征相聯(lián)系，用于構(gòu)建肺結(jié)節(jié)良惡性預(yù)測(cè)模型，其基本流程主要包括醫(yī)學(xué)影像采集、圖像分割、特征提取與篩選、模型與分類器的構(gòu)建和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立等5個(gè)步驟[7-8]。

3.2.1 醫(yī)學(xué)影像采集 圖像采集與重建是影像組學(xué)工作的基礎(chǔ)，由于不同機(jī)構(gòu)之間使用的掃描儀不同、針對(duì)不同類型疾病的檢查采取的掃描方案也有差異，導(dǎo)致采集到的圖像參數(shù)有很大差異。目前，眾多影像設(shè)備中，CT獲得的圖像是最為直接且最容易進(jìn)行比對(duì)的圖像數(shù)據(jù)，因此也成為目前影像組學(xué)研究中最常采用的圖像。

3.2.2 圖像分割 圖像分割是指將圖像分成若干個(gè)具有特定性質(zhì)的區(qū)域，并提取感興趣區(qū)的過程。圖像分割技術(shù)包括人工手動(dòng)分割、半自動(dòng)分割和自動(dòng)分割。人工分割的精度高，但可重復(fù)性低、耗時(shí)、效率低。半自動(dòng)分割的分割速度與人工分割相比明顯提高，但該法在自動(dòng)識(shí)別邊界時(shí)的誤差高于手動(dòng)分割。自動(dòng)分割可重復(fù)性高、效率也是三種方法中最高的，但目前尚處于研究階段。圖像分割算法包括基于閾值的分割方法、基于邊緣的分割方法和基于區(qū)域的分割方法等三大類，不同的算法各有其優(yōu)缺點(diǎn)[2]。

3.2.3 特征提取與篩選 影像組學(xué)不僅可以提取可視化的特征，如孤立性肺結(jié)節(jié)的傳統(tǒng)CT特征（生長(zhǎng)部位、大小、內(nèi)部特征、邊緣特征、周圍征象），還可進(jìn)一步提取不可視特征，包括形態(tài)特征（如周長(zhǎng)、面積、體積等）、強(qiáng)度特征（如平均強(qiáng)度、強(qiáng)度方差等）和紋理特征（如Tamura紋理特征、灰度共生矩陣特征、灰度游程矩陣特征等）等[10]，這些不可視特征可定量描述病變的異質(zhì)性，但其提取需要特定的軟件處理，并可得到大數(shù)據(jù)量的特征，需要對(duì)所得的特征進(jìn)行篩選，選取合適的特征進(jìn)行下一步處理，才能挖掘這些特征所具有的真正臨床價(jià)值。

3.2.4 模型/分類器的構(gòu)建 一般來(lái)說，影像組學(xué)特征數(shù)據(jù)分為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)兩部分。使用機(jī)器學(xué)習(xí)、高等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法等對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，可以建立臨床反應(yīng)的診斷或預(yù)測(cè)模型，驗(yàn)證數(shù)據(jù)則被用來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，最終選取高精度模型。目前可應(yīng)用的模型既包括經(jīng)典的Logistic回歸模型，也包括人工智能新模型，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、支持向量機(jī)、聚類分析、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型，不同的建模方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此Lambin等[9]提出了對(duì)影像組學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)，提高了模型的實(shí)用性。

3.2.5 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立高度結(jié)構(gòu)化、便于開發(fā)利用的醫(yī)學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)全人類的健康與發(fā)展具有極為重要的意義。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）和國(guó)家癌癥研究院（NCI）通過與多個(gè)國(guó)家醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作，建立了標(biāo)準(zhǔn)化臨床影像數(shù)據(jù)庫(kù)，例如肺部影像數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)盟（LIDC/IDRI），是由經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)生診斷出有肺結(jié)節(jié)的影像，并將這些影像建立成肺結(jié)節(jié)影像數(shù)據(jù)庫(kù)。擁有充足、高質(zhì)量的特征數(shù)據(jù)的影像組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，為科學(xué)家們利用大數(shù)據(jù)分析方法，結(jié)合影像組學(xué)對(duì)疾病的影像診斷、療效評(píng)價(jià)以及預(yù)后評(píng)估等打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 CT影像組學(xué)在SPN方面的研究進(jìn)展 SPN的傳統(tǒng)CT特征（如生長(zhǎng)部位、大小、形態(tài)特征等）有助于鑒別其良惡性，但由于良惡性病變其傳統(tǒng)CT影像學(xué)征象存在許多交叉，同病異征、異病同征的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，放射診斷醫(yī)師對(duì)各種征象的分析采用不同思路，因而診斷結(jié)果往往依賴于放射診斷醫(yī)師的主觀經(jīng)驗(yàn)。SPN的CT影像組學(xué)研究不僅納入了一些傳統(tǒng)CT特征，并且提取了大量不可視的CT特征，又采用了深度學(xué)習(xí)等高級(jí)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，在SPN的良惡性鑒別及有無(wú)侵襲性鑒別上取得了明顯進(jìn)展，具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)。

3.3.1 SPN良惡性鑒別CT影像組學(xué)研究 Yang等[11]對(duì)302名肺部發(fā)現(xiàn)分葉狀或毛刺樣SPN的患者進(jìn)行回顧性分析，對(duì)SPN進(jìn)行CT影像組學(xué)特征提取，采用Logistic回歸模型進(jìn)行影像組學(xué)特征篩選并建立模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單純憑醫(yī)師主觀經(jīng)驗(yàn)判斷，16.7%的肺腺癌術(shù)前被誤診為肉芽腫結(jié)節(jié)，而24.7%的肉芽腫結(jié)節(jié)術(shù)前被誤診為肺腺癌，而CT影像組學(xué)特征結(jié)合患者臨床危險(xiǎn)因子建立的模型進(jìn)行結(jié)節(jié)良惡性鑒別診斷的AUC分別達(dá)0.935（訓(xùn)練組）、0.817（驗(yàn)證組），準(zhǔn)確性優(yōu)于醫(yī)師主觀經(jīng)驗(yàn)判斷，提示CT影像組學(xué)特征結(jié)合患者臨床危險(xiǎn)因子在具有分葉或毛刺特征的SPN良惡性鑒別中具有很大價(jià)值。Choi等[12]提取了肺部圖像數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)盟（LIDC/IDRI）中72例肺結(jié)節(jié)患者的CT圖像，并從每個(gè)肺結(jié)節(jié)中提取130個(gè)CT影像組學(xué)特征，采用分層聚類方法初步篩選影像組學(xué)特征，并利用支持向量機(jī)（SVM）分類器與最小絕對(duì)收縮和選擇算子（LASSO）相結(jié)合來(lái)構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該模型的準(zhǔn)確率達(dá)84.6%，比美國(guó)放射學(xué)會(huì)肺CT篩查報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Lung-RADS）所使用的四種特征（大小，類型，鈣化和毛刺）模型高出12.4%，表明CT影像組學(xué)在預(yù)測(cè)肺結(jié)節(jié)良惡性方面具有非常好的應(yīng)用前景。Yang等[11]采用Logistic回歸模型，對(duì)302例肺結(jié)節(jié)患者的CT影像組學(xué)特征進(jìn)行建模，結(jié)果顯示訓(xùn)練組中CT影像組學(xué)特征預(yù)測(cè)肺結(jié)節(jié)良惡性的AUC達(dá)0.935，準(zhǔn)確性與放射診斷專家的判斷結(jié)果相當(dāng)。Paul等[13]應(yīng)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)498例肺結(jié)節(jié)患者CT影像組學(xué)特征進(jìn)行建模，結(jié)果顯示該肺結(jié)節(jié)的良惡性分類模型的AUC達(dá)0.96，準(zhǔn)確性達(dá)89.5%，準(zhǔn)確性顯著提升。Jiang等[14]提取了肺部圖像數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)盟（LIDC/IDRI）中的

1 016例患者的5 385個(gè)有效3D結(jié)節(jié)，通過奇異值分解的方法提取肺結(jié)節(jié)CT影像組學(xué)特征集，采用K鄰近算法（KNN）、隨機(jī)森林和支持向量機(jī)（SVM）等三種分類器對(duì)肺結(jié)節(jié)的良惡性進(jìn)行分類，準(zhǔn)確率分別為77.29%、80.07%和84.21%，進(jìn)一步采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）評(píng)估肺結(jié)節(jié)的惡性程度時(shí)，靈敏度，特異性和曲線下面積（AUC）分別達(dá)到86.0%、88.5%和0.913。Wang等[15]提取了肺部圖像數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)盟（LIDC/IDRI）中的1 018例患者的肺結(jié)節(jié)CT影像組學(xué)特征，將采集的特征數(shù)據(jù)集分別放入半監(jiān)督極端學(xué)習(xí)機(jī)、支持向量機(jī)、概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多層感知器四種分析模型，比較不同分析方法的性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)半監(jiān)督極端學(xué)習(xí)機(jī)在訓(xùn)練時(shí)間和測(cè)試精度方面優(yōu)于其他三種模型，并且對(duì)肺結(jié)節(jié)良惡性的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率更高。Causey等[16]提出了一個(gè)可預(yù)測(cè)肺結(jié)節(jié)良惡性的NoduleX系統(tǒng)，NoduleX是基于一種深度學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，該研究提取了肺部圖像數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)盟（LIDC/IDRI）中的

1 018例患者的肺結(jié)節(jié)CT影像組學(xué)特征，同時(shí)有四名有經(jīng)驗(yàn)的肺部CT放射診斷專家進(jìn)行標(biāo)注和評(píng)分，結(jié)果顯示，NoduleX高精度地實(shí)現(xiàn)了肺結(jié)節(jié)良惡性分類，最佳AUC達(dá)0.99。根據(jù)以上研究可以看出，CT影像組學(xué)研究在肺結(jié)節(jié)良惡性分類方面具有良好的應(yīng)用前景，有利于早期肺癌的發(fā)現(xiàn)和鑒別診斷，對(duì)SPN的臨床診療可提供很大幫助。

3.3.2 SPN侵襲性CT影像組學(xué)研究 Li等[17]回顧性分析了110例肺磨玻璃結(jié)節(jié)患者的CT圖像，提取了直方圖特征等特征，采用Logistic回歸模型對(duì)原位癌、微浸潤(rùn)腺癌和侵襲性腺癌等三種病理類型的肺結(jié)節(jié)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示結(jié)節(jié)最大直徑、直方圖上第100百分位數(shù)是預(yù)測(cè)肺結(jié)節(jié)組織學(xué)侵襲性的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，有利于指導(dǎo)肺結(jié)節(jié)患者的治療決策。Yagi等[18]對(duì)101例患者的115個(gè)孤立性肺結(jié)節(jié)（為純磨玻璃結(jié)節(jié)或混合磨玻璃結(jié)節(jié)）進(jìn)行CT影像組學(xué)特征提取，分析原位癌組、微浸潤(rùn)腺癌組和侵襲性腺癌組間特征的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與侵襲性腺癌相比，原位癌和微浸潤(rùn)腺癌的偏度、峰度和均勻性等特征參數(shù)值更高，而其他參數(shù)值則相對(duì)較低，多變量分析顯示，CT第90百分位數(shù)和熵是獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，準(zhǔn)確性較高，AUC達(dá)0.90。Mei等[19]對(duì)

1 177例磨玻璃肺結(jié)節(jié)患者的CT影像組學(xué)特征進(jìn)行分析，比較了隨機(jī)森林、Logistic模型、支持向量機(jī)等不同分析模型的診斷效能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)森林模型在預(yù)測(cè)磨玻璃結(jié)節(jié)良惡性和侵襲性時(shí)診斷效能高于其他模型，隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)肺結(jié)節(jié)良惡性的準(zhǔn)確性、敏感性分別為95.1%和99.1%，預(yù)測(cè)肺結(jié)節(jié)侵襲性時(shí)準(zhǔn)確度、敏感性分別為83.0%、80.7%，這可能與隨機(jī)森林可克服過擬合問題有關(guān)。Zhao等[20]對(duì)651個(gè)肺孤立性結(jié)節(jié)進(jìn)行了研究，采用3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多任務(wù)學(xué)習(xí)的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)，構(gòu)建了3D結(jié)節(jié)分割掩模，并可以實(shí)現(xiàn)結(jié)節(jié)侵襲性的自動(dòng)預(yù)測(cè)，該研究根據(jù)結(jié)節(jié)的病理類型，將患者分為非典型腺瘤性增生+原位腺癌、微浸潤(rùn)腺癌組合侵襲性腺癌三組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該研究提出的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)（63.3%）比放射科醫(yī)師（平均為54.4%）得到了更高的加權(quán)T1評(píng)分，提示深度學(xué)習(xí)方法提高了肺結(jié)節(jié)侵襲性分類的診斷效能，有助于改善肺癌患者的治療選擇，具有良好的應(yīng)用前景。

4 展望

隨著CT在肺癌篩查中的廣泛應(yīng)用，孤立性肺結(jié)節(jié)的發(fā)現(xiàn)率也顯著上升，放射診斷醫(yī)師的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)肺結(jié)節(jié)的傳統(tǒng)CT影像學(xué)征象進(jìn)行分析并判斷結(jié)節(jié)的良惡性、侵襲性仍存在一定的困難，相對(duì)于傳統(tǒng)影像學(xué)特征，影像組學(xué)通過從CT圖像中高通量地提取并分析大量高級(jí)且定量的影像學(xué)特征，對(duì)肺結(jié)節(jié)的良惡性判斷、侵襲性評(píng)估等方面提供了更多有價(jià)值的信息，CT影像組學(xué)在肺結(jié)節(jié)的評(píng)估中具有廣闊的應(yīng)用前景。這就要求放射診斷醫(yī)師加強(qiáng)交叉學(xué)科（如計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)）的學(xué)習(xí)，了解和掌握影像組學(xué)基本操作流程，加深對(duì)影像組學(xué)的理解。我們相信，隨著影像組學(xué)在肺結(jié)節(jié)方面研究的進(jìn)一步深入，影像組學(xué)將為臨床實(shí)踐提供更精準(zhǔn)的指導(dǎo)，在臨床和放射診斷中的地位也會(huì)更加重要。

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（收稿日期：2019-06-09） （本文編輯：程旭然）