崔鳳至，金龍海，龐思文，孫海峰*

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 放射線科，吉林 長(zhǎng)春130041;2.吉林大學(xué)第一醫(yī)院 放射線科，吉林 長(zhǎng)春130021)

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中最常見(jiàn)的惡性腫瘤[1]，早期發(fā)病隱匿，患者就診時(shí)已處于臨床中晚期，因此早發(fā)現(xiàn)、早診斷對(duì)卵巢癌患者的治療方面具有重要的臨床意義。

CT、MRI以及PET-CT作為傳統(tǒng)的影像檢查方法，可定量的描述腫瘤的形態(tài)學(xué)特征。CT具有較高的空間分辨率，可為臨床提供腫瘤有價(jià)值的信息，如大小、密度、與周?chē)M織之間的關(guān)系等，MRI具有較高的密度分辨率，對(duì)軟組織敏感，能清晰的顯示卵巢的形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，觀察對(duì)周?chē)M織的浸潤(rùn)以及淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移范圍[2]，PET-CT可獲得腫瘤的代謝情況，對(duì)腫瘤術(shù)前作準(zhǔn)確的分期。

影像組學(xué)作為新興熱門(mén)領(lǐng)域，可通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)影像檢查技術(shù)采集的信息進(jìn)行高通量提取及分析，定量評(píng)病灶的特征、估挖掘潛在的信息，對(duì)腫瘤的診斷、分期分級(jí)、基因表型預(yù)測(cè)等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為臨床醫(yī)生提供有價(jià)值的信息，并且為患者制定個(gè)性化診療方案以及預(yù)測(cè)腫瘤的預(yù)后[3]。本文主要闡述影像組學(xué)的發(fā)展及概念，在卵巢癌中的應(yīng)用以及未來(lái)的發(fā)展。

1 影像組學(xué)

基于高通量計(jì)算方法的影像組學(xué)，對(duì)采集的影像圖像數(shù)據(jù)做深入挖掘，提取大量定量特征，用于預(yù)測(cè)模型的建立，輔助醫(yī)生對(duì)疾病作出最準(zhǔn)確的診斷，從而促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展[4]。

1.1 影像組學(xué)的發(fā)展

有研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤生長(zhǎng)的不同時(shí)期及不同腫瘤間、腫瘤內(nèi)部，其基因測(cè)序及表達(dá)存在差異性[5]，傳統(tǒng)的影像檢查方法僅能描述腫瘤的解剖學(xué)特征及形態(tài)學(xué)特征，雖然病理活檢依然是當(dāng)今腫瘤診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)腫瘤的取樣僅是小部分，而且重復(fù)率低，不能準(zhǔn)確的反映在不同時(shí)期整個(gè)腫瘤的特征，因此，影像學(xué)檢查及病理學(xué)檢查方法均不能解決腫瘤異質(zhì)性的問(wèn)題。

在精準(zhǔn)醫(yī)療的新時(shí)代背景下，影像組學(xué)運(yùn)用而生，它將傳統(tǒng)的影像檢查與蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)等技術(shù)相結(jié)合，用于腫瘤的預(yù)測(cè)及治療，它的出現(xiàn)解決了上述的問(wèn)題。影像組學(xué)具有重復(fù)性高，無(wú)創(chuàng)性，信息量豐富的特點(diǎn)，受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。

1.2 影像組學(xué)的概念

荷蘭學(xué)者Lambin在2012年首次提出“影像組學(xué)”的概念，并將其定義為：用高通量的方法從影像圖像的感興趣區(qū)域(ROI)中提取大量的影像特征。

影像組學(xué)的高通量方法，對(duì)CT、MRI、PET-CT采集的圖像數(shù)據(jù)信息做深入細(xì)致的分析，提取有臨床價(jià)值的影像學(xué)特征，并建立描述性和預(yù)測(cè)性模型?？色@得腫瘤的基因組學(xué)或蛋白質(zhì)組學(xué)在影像上的表現(xiàn)，并可對(duì)腫瘤的表型進(jìn)行推斷[6]。

與傳統(tǒng)的影像檢查方法相比，影像組學(xué)是多學(xué)科交叉融合的新興技術(shù)，是一種無(wú)創(chuàng)的檢查方法，對(duì)腫瘤進(jìn)行定量和定性分析，為臨床提供有價(jià)值的信息以及預(yù)測(cè)腫瘤的進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而支持和改善個(gè)性化的臨床治療方法。

1.3 影像組學(xué)的工作流程

可將影像組學(xué)的工作流程分成以下4個(gè)步：圖像獲取、圖像分割、特征提取、模型建立[7]。

1.3.1圖像獲取

獲取由CT、MRI以及PET-CT的不同檢查方法的影像圖像，對(duì)圖像預(yù)處理，從而保證所采集圖像的參數(shù)保持一致性，主要包括掃描方法、掃描層厚、輻射劑量等。

1.3.2圖像分割

圖像分割是將獲取的影像圖像劃分成多個(gè)具有特征性的區(qū)域，并將感興趣區(qū)中的大量影像特征進(jìn)行提取，該步驟是影像組學(xué)工作流程的核心。在影像圖像上，大多數(shù)腫瘤的邊界模糊，對(duì)邊界的準(zhǔn)確勾勒是圖像分割中最具挑戰(zhàn)性的步驟[8]。

現(xiàn)階段，圖像分割包括人工圖像分割、半自動(dòng)圖像分割和自動(dòng)圖像分割方法，人工圖像分割是由醫(yī)生依據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)勾勒出病灶的輪廓，具有高度主觀性和工作密集型，而且十分耗時(shí)，對(duì)于大數(shù)據(jù)的圖像分析來(lái)說(shuō)是不切實(shí)際的；自動(dòng)與半自動(dòng)分割方法是利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)確定腫瘤邊界，針對(duì)不同區(qū)域的解剖學(xué)區(qū)域，開(kāi)放了多種不同的分割方法，與自動(dòng)分割方法不同的是，半自動(dòng)分割方法有醫(yī)生的參與，可進(jìn)一步完善自動(dòng)分割過(guò)程中出現(xiàn)的偏差。目前，半自動(dòng)分割方法是臨床最常用的，降低醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率，并且提供準(zhǔn)確和可重現(xiàn)的腫瘤邊界[9]。

1.3.3特征提取

主要對(duì)影像圖像中具有價(jià)值的特征信息進(jìn)行選擇，主要是對(duì)感興趣區(qū)的信息提取，比如感興趣區(qū)內(nèi)形狀、密度、位置、大小和紋理等。

通過(guò)三維重建，對(duì)感興趣區(qū)的形狀和大小加以描述，如最大三維直徑和最小三維直徑是對(duì)最常用的參數(shù)。采用一階、二階或高階統(tǒng)計(jì)方法對(duì)腫瘤內(nèi)部的特征信息進(jìn)行提取，同時(shí)結(jié)構(gòu)分析方法可對(duì)腫瘤異質(zhì)性進(jìn)行描述，上述方法的應(yīng)用可客觀揭示出難以用人眼所觀察到的腫瘤信息。

隨著技術(shù)的發(fā)展，研究者采用紋理特征、語(yǔ)義特征及小波變換的方法對(duì)采集的影像圖像信息進(jìn)行深入的分析挖掘，進(jìn)一步獲得更多感興趣區(qū)內(nèi)有價(jià)值的臨床信息[10]。

1.3.4 模型建立

建立預(yù)測(cè)模型是影像組學(xué)工作流程的最后一步，對(duì)所采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整理，選取具有顯著特征的信息，將圖像特征信息與腫瘤表型、基因、蛋白質(zhì)相結(jié)合，并利用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、流行病學(xué)和生物信息等方法，建立可靠的、有價(jià)值的、與臨床相關(guān)的預(yù)測(cè)模型[11]。

2 影像組學(xué)在卵巢癌的應(yīng)用

目前，影像組學(xué)在主要應(yīng)用于腫瘤良惡性的鑒別、預(yù)測(cè)腫瘤預(yù)后及為患者制定個(gè)性化治療方案等。

2.1 鑒別卵巢腫瘤良惡性

MRI及CT傳統(tǒng)的影像檢查僅了解腫瘤大小、邊界、密度、強(qiáng)化方式、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等信息，放射科醫(yī)生多根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷腫瘤的良惡性，主觀性比較強(qiáng)，缺乏客觀的衡量標(biāo)準(zhǔn)，易出現(xiàn)誤診，然而病理穿刺也無(wú)法反映腫瘤的整體特征，董天發(fā)等[12]利用灰度共生矩陣方法對(duì)采集的影像圖像作深入細(xì)致分析，獲取腫瘤的能量、對(duì)比、逆差距、熵等紋理參數(shù)，將獲取的定量參數(shù)與基因組學(xué)相關(guān)聯(lián)，從多方面多層次評(píng)估腫瘤的異質(zhì)性。Saha A等[13]認(rèn)為基于密度的核磁共振圖像聚類(lèi)技術(shù)，可用于評(píng)估膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的異質(zhì)性，腫瘤惡性程度越高，其異質(zhì)性越強(qiáng)。Li Z等[14]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，紋理分析對(duì)診斷乳腺的良惡性具有重要的意義，可顯著提高診斷性能。

2.2 疾病的預(yù)后與治療

許多研究已證明，腫瘤的異質(zhì)性是影響患者預(yù)后的重要因素。有研究表明，影像圖像的異質(zhì)性與遺傳基因水平的異質(zhì)性具有一定的相關(guān)性，可幫助了解腫瘤的表型，為臨床醫(yī)生提供可靠的診斷信息，并制定個(gè)性化的治療方法[15,16]。

以往紋理分析是基于對(duì)原發(fā)腫瘤的異質(zhì)性分析，對(duì)原發(fā)和轉(zhuǎn)移之間異質(zhì)性沒(méi)有做深入的研究，Vargas HA等[17]人采用位點(diǎn)間相似性矩陣技術(shù)對(duì)38例患者進(jìn)行研究，得出原發(fā)和轉(zhuǎn)移之間的異質(zhì)性可預(yù)測(cè)卵巢癌患者的預(yù)后?，F(xiàn)階段，原發(fā)和轉(zhuǎn)移之間的異質(zhì)性對(duì)腫瘤的發(fā)展、患者治療及預(yù)后方面具有舉足輕重的地位[18]。

3 影像組學(xué)的未來(lái)前景

影像組學(xué)作為最熱門(mén)的研究領(lǐng)域，得到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，其具有非侵入性、可重復(fù)性的特點(diǎn)，并逐漸應(yīng)用于臨床，輔助醫(yī)生對(duì)疾病作出準(zhǔn)確診斷，為患者制定個(gè)性化的治療方案，促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。