关键词:
多发性骨髓瘤
影像组学
细胞遗传学
磁共振成像
Logistic模型
摘要:
目的:本研究旨在构建基于MRI影像组学的预测模型来评估多发性骨髓瘤(Multiple myeloma,MM)患者治疗前的高危细胞遗传学(High-risk cytogeneti c,HRC)状态,以此对MM患者的细胞遗传学异常状态(HRC or non-HRC)进行风险分层,为临床治疗决策提供一定的参考。材料与方法:本研究回顾性收集兰州大学第二医院和吉林大学中日联谊医院两所中心经临床或荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)确诊并接受全脊柱磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)检查的MM患者共195例(HRC84例,non-HRC111例)。其中,将来自机构Ⅰ的159例患者(HRC71例,non-HRC88例)随机分为了训练队列(n=111)和验证队列(n=48),来自机构Ⅱ的患者(n=36)作为外部测试队列(HRC13例,non-HRC23例)。通过全脊柱MRI图像矢状位的T1加权成像(T1 weighted imagin g,T1WI)、T2加权成像(T1 weighted imaging,T2WI)以及脂肪抑制的T2加权成像(Fat-Suppressed T2-Weighted imaging,FS-T2WI)序列评估感兴趣区域(regions of interest,ROIs),并由三位放射科医生确定并手动勾画ROIs。使用方差阈值、Student's t检验和冗余性分析对样本预处理,使用最小绝对收缩和选择算子(Least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)以及向前向后逐步回归等方法对特征进行降维。同时,使用单因素及多因素分析筛选与HRC状态相关的临床特征。在训练队列中,构建基于T1WI、T2WI和FS-T2WI序列及临床因素的线性逻辑回归(Logistic regression,LR)模型,并在验证队列进行内部验证。使用C-指数、bootstrapping法矫正C-指数、特异性(Specific ity,Spc)、准确性(Accuracy,Acc)、敏感性(Sensitivity,Sen)、阳性预测值(Positive predictive value,PPV)、阴性预测值(Negative predictive value,NPV)和赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)评估诺莫图的性能,并通过绘制受试者工作特征曲线(Receiver Operating Characteristic Curve,ROC)选择性能最佳的影像组学预测模型。使用校准曲线和决策曲线(Decisio n curve analysis,DCA)分别对不同模型的诺莫图的性能及临床有效性进行评估和比较。最后,使用来自机构Ⅱ的外部验证数据集测试了预测模型的性能。此外,使用Kaplan-Meier生存分析评估影像组学诺莫图的预后价值,并通过Log-rank检验。结果:不同影像组学模型或综合模型预测治疗前MM患者HRC状态的效能不同。我们基于T1WI、T2WI及FS-T2WI及年龄构建了14个模型:影像组学模型(T,T,FT,T,FT,FT和FT模型);综合影像组学模型(T+age,T+age,FT+age,T+age,FT+age,FT+age和FT+ag e模型)。其中,FT+age,FT+age及FT+age综合模型分别在单序列,双序列及三序列MRI图像中区分MM患者的HRC状态方面表现突出,通过1000次bootstrap法矫正过的训练队列及验证队列C-指数分别为0.79[95%CI,0.71-0.88]和0.80[95%CI,0.67-0.93],0.83[95%CI,0.76-0.91]和0.84[95%CI,0.73-0.94]及0.88[95%CI,0.81-0.93]和0.84[95%CI,0.73-0.95]。三个模型校准曲线Hosmer-Lemeshow检验均P>0.05(训练队列P值分别为:0.9846,0.2434,0.5414;验证队列P值分别为:0.1979,0.1321,0.5766)。在外部测试队列中,FT+age,FT+age及FT+age综合模型诺莫图的C-指数分别是0.70[95%CI,0.53-0.87],0.76[95%CI,0.59-0.94]和0.77[95%CI,0.61-0.92]。DCA分析显示FT+age,FT+age及FT+age综合模型均可获得良好的临床净收益值。此外,Kaplan-Meier生存分析显示,FT,FT及FT影像组学模型和MM细胞遗传学状态的预后价值相似(Log-rank检验,P<0.0