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AME 作者面对面丨山东省肿瘤医院:不同半自动分割方法对原发性肝癌影像组学特征重复性的影响

Published at: 2015年第1卷第S1期

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编者按: “AME 作者面对面” 是微信公众号 “AME科研时间” 的特色专栏。编辑部精心挑选了发表在 AME 旗下杂志的优秀论著,诚邀作者总结亮点,分享研究成果,旨在进一步推动医学同行之间的交流和进步。

本次分享的是山东省肿瘤医院尹勇教授团队刊登在Translational Cancer Research的一项研究(英文原文见文末)。该研究表明:(1)半自动分割方法能够得到可重复性更高的影像组学特征;(2)相对于手动分割和GraphCut半自动分割,GrowCut分割方法得到的一阶灰度统计特征和纹理特征更加稳定;(3)3D Slicer可以作为影像组学研究中肿瘤分割的工具,但是在选择分割方法的时候一定要加以考虑。

文章亮点

近年来,一种通过提取大量的定量影像特征来将医学图像转化为可识别数据的技术,即“影像组学”,已经成为医学影像研究的新兴领域。影像组学特征参数的重复性、稳定性是加速影像组学临床应用过程中所面临的重要问题。原发性肝癌(HCC)在CT图像上的边界欠清晰,虽然一些分割方法都能够得到较为稳定的影像组学结果,但是不同的分割方法对影像组学特征的影响尚不明确。本研究利用两种半自动分割方法进行原发性肝脏肿瘤分割,同时和手动分割进行比较,研究其影像组学特征的重复性。

本回顾研究随机选取了15例原发性肝癌病例,所有患者均接受腹部增强CT扫描,将动脉期增强CT纳入到本研究中,所有患者均采用统一的扫描策略以消除其它因素对特征稳定性所造成的影响。然后,由五名放射医师使用标准勾画策略手动勾画肿瘤靶区(GTV),同时在3D Slicer中,两位实验者使用GraphCut和GrowCut进行半自动肿瘤分割。这两种半自动分割方法有不同的算法原理,但它们都需要较少人工干预。本研究共得到71个影像组学特征,包括17个一阶灰度统计特征,38个纹理特征,16个形状特征。然后使用组内相关系数(ICC)来评估影像组学特征的可重复性。

研究结果表明,GrowCut半自动分割方法能够得到更加稳定重复的特征,对于一阶统计特征,纹理特征特别是灰度共生矩阵特征,GrowCut具有较高的可重复性。对于同一勾画者和不同勾画者,GrowCut得到的特征具有更高的ICC值。GraphCut这种半自动分割方法在不同勾画者之间是不稳定的。

最终结论:对于原发性肝癌影像组学研究(1)半自动分割方法能够得到可重复性更高的影像组学特征;(2)相对于手动分割和GraphCut半自动分割,GrowCut分割方法得到的一阶灰度统计特征和纹理特征更加稳定;(3)3D Slicer可以作为影像组学研究中肿瘤分割的工具,但是在选择分割方法的时候一定要加以考虑。

通讯作者简介:尹勇

尹勇,男,中共党员,研究员,教授,泰山学者特聘专家,天津大学生物医学工程博士,山东大学博士后,山东大学、山东师范大学、济南大学博士研究生导师、新疆医科大学“天山学者”主讲教授、山东省医学科学院硕士研究生导师,现任山东省肿瘤医院放射物理技术科主任,主要从事放射物理及肿瘤精确放疗新技术的研究工作。2005 年至 2006 年作为访问学者在美国 William Beaumont 医院从事放射物理的学习研究工作。2010 年获中共山东省委颁发的山东省优秀创新团队核心成员荣誉称号,记山东省集体一等功一次。多次荣获国家及省部级科技进步奖,在国内外相关期刊发表多篇论著,共承担科技部重点研发项目1项,国家自然科学基金项目3项,山东省科技攻关项目3项,山东省自然科学基金项目2项,山东省软科学基金项目2项,以第一作者和通讯作者身份发表SCI收录论文23篇,中华系列杂志论文30余篇,作为主编出版《肿瘤精确放射治疗计划设计学》。目前的学术兼职包括:中华医学会肿瘤放射治疗专业委员会常委,中华医学会肿瘤放射治疗专业委员会青委会副主委,中国抗癌协会放射治疗专业委员会青委会副主委,中国医师协会放疗专委会常委兼秘书长,中国老年肿瘤放疗专委会副主任委员,山东省抗癌协会医学物理委员会主任委员,山东省医学会肿瘤放射治疗专业委员会副主任委员,山东省抗癌协会肿瘤放疗专业委员会副主任委员,山东省医师协会放疗专委会副主任委员,美国医学物理学会(AAPM)会员,《中华放射肿瘤学杂志》、《中华放射医学与防护杂志》、《中华肿瘤防治杂志》等杂志的编委。

 并列第一作者简介:仇清涛

仇清涛,男,2014年毕业于烟台大学,同年获得学士学位,现为山东师范大学在读硕士研究生,师从尹勇教授,主要研究方向为医学图像处理在肿瘤精确放疗中的应用。曾获得山东师范大学优秀研究生荣誉称号,连续三年获得优秀学业奖学金。2016年10月参加中华医学会第十三次全国放射肿瘤治疗学(CSTRO)学术会议并作大会发言,2017年7月参加美国医学物理学年会(AAPM)并作大会发言,作为第一作者的论文发表在Translational Cancer Research、《中华放射肿瘤学杂志》、《中国医学物理学杂志》等杂志上,在AAPM及ESTRO等国际学术会议上发表会议论文3篇,参与山东省自然科学基金一项。

并列第一作者简介:段敬豪

段敬豪,男,中共党员,2013年毕业于天津医科大学,同时获得硕士学位,现为山东省肿瘤医院助理研究员,主要研究方向为医学图像处理在肿瘤精确放疗中的应用。曾获研究生国家奖学金1项,天津市优秀硕士毕业生,天津医科大学优秀硕士毕业生。作为第一作者在PLOS ONE、Radiation Oncology、Translational Cancer Research、《光电子·激光》、《中华放射肿瘤学杂志》等杂志上发表论文多篇,在AAPM和ASTRO等国际学术会议上发表会议论文十余篇,为首主持山东省自然科学基金一项,项目名称《利用同步辐射Micro-CT定量评估肝纤维化亚肝段功能储备及三维分布》。

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责任编辑:李肖梅 AME Publishing Company

排版编辑:陈媛玲 AME Publishing Company

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