基于增强MRI影像学特征构建直肠癌根治术后淋巴结转移的预测模型

摘要

目的 构建并验证一个基于动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast enhanced-magnetic resonance imaging,DCE-MRI）联合弥散加权成像（diffusion-weighted imaging,DWI）并结合临床病理特征的预测模型，用以评估直肠癌根治术后发生淋巴结转移的风险。方法 选取2022年2月至2023年1月在南昌大学第二附属医院接受直肠癌根治术的患者210例为研究对象（训练集），根据其术后是否发生淋巴结转移分为转移组和未转移组。另选取2023年3月至2024年1月在本院接受直肠癌根治术的患者90例为验证集。收集患者的临床病理及MRI数据，利用单因素Logistic回归分析及最小绝对收缩和选择算子（least absolute shrinkage and selection operator,LASSO）回归对因素进行筛选，之后通过多因素Logistic回归分析确定独立预测因素。将独立预测因素纳入多因素Logistic回归模型中，分别构建出增强MRI、临床病理及总预测模型。采用受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲线下面积（area under the curve,AUC）、混淆矩阵相关指标（准确率、精确率、召回率、F1分数）来评估这3个模型的预测效能。采用校准曲线和决策曲线对总预测模型的预测效能及临床应用价值作进一步的评估，并在验证集中对这3个模型进行验证。结果 通过LASSO、单因素和多因素Logistic回归分析，筛选出10个直肠癌根治术后淋巴结转移的独立预测因素，分别为年龄（OR=1.033,P=0.008）、消除速率常数（OR=33.479,P=0.005）、容积转运常数（OR=68.633,P=0.008）、细胞外血管外容积分数（OR=141.938,P=0.006）、表观扩散系数（apparent diffusion coefficient,ADC）(OR=0.051,P<0.001)、肿瘤分化程度（OR=2.667,P=0.012）、肿瘤浸润深度（OR=1.738,P=0.018）、脉管浸润（OR=3.648,P=0.001）、肿瘤病理类型（OR=2.596,P<0.001）、癌胚抗原（OR=1.333,P<0.001）。在增强MRI模型中，其训练集和验证集的AUC分别为0.764和0.861；在临床病理模型中，相应的AUC分别为0.826和0.805。将增强MRI参数与临床病理信息相结合，构建出的总预测模型，其在训练集和验证集中的AUC显著提升，分别达到了0.896和0.923。且总预测模型的混淆矩阵相关指标均优于仅基于增强MIR参数或临床病理信息的模型。此外，总预测模型在训练集和验证集中均表现出良好的准确性和临床获益。结论 基于DCE-MRI与DWI参数并结合临床病理特征的预测模型，在预测直肠癌患者根治术后淋巴结转移风险方面展现出良好的效能。这种综合预测方法结合了增强MRI影像特征与临床病理信息，能够为患者提供更加全面的风险评估，进而有效指导临床决策。

关键词

直肠癌根治术 / 淋巴结转移 / 预测模型 / 动态对比增强磁共振成像 / 弥散加权成像