利用肿瘤内和肿瘤周围放射组学技术对临床分期T1期浸润性肺腺癌患者术前进行脏层胸膜侵犯的预测：一项多中心研究（包括开发、验证和比较阶段）

摘要

背景

对于早期肺腺癌患者而言，术前准确识别内脏胸膜侵犯（VPI）对于手术规划和淋巴结清扫至关重要。本研究旨在基于肿瘤内和肿瘤周围的放射组学特征，开发并独立验证一种用于临床T1期侵袭性肺腺癌的VPI预测模型。此外，该研究还初步探讨了最佳模型的可解释性。

方法

这项回顾性分析收集了来自三家医疗机构的316名患者的影像学和临床数据，这些患者均通过计算机断层扫描（CT）被诊断为可能具有胸膜侵犯的侵袭性肺腺癌。其中，中心1的109名患者和中心2的99名患者分别被随机分配到训练集（146名患者）和验证集（62名患者），比例为7:3。中心3的108名患者构成了独立的外部测试集。通过单变量和多变量分析、Spearman相关性分析、最小冗余最大相关性（mRMR）以及最小绝对收缩选择算法（LASSO）等技术进行了特征选择，以开发临床CT语义模型、肿瘤内放射组学模型、肿瘤周围放射组学模型以及肿瘤内-肿瘤周围联合放射组学模型。随后使用SHapley加性解释（SHAP）方法对最佳模型的关键特征进行了排序和评估。

结果

肿瘤内模型表现出最低的赤池信息量准则（AIC）和贝叶斯信息量准则（BIC），表明其在训练集中的拟合效果最佳。该模型在验证集和外部测试集中的马修斯相关系数（MCC）和诊断优势比（DOR）也最高，显示出最佳的预测能力。肿瘤内模型在训练集、验证集和外部测试集中的曲线下面积（AUC）值分别为0.837（95% CI: 0.812–0.860）、0.825（95% CI: 0.794–0.858）和0.819（95% CI: 0.791–0.845）；这些数值均优于肿瘤周围模型、联合模型和临床CT语义模型。SHAP分析结果显示，“小区域-低灰度级强调”（Small-Area-Low-Gray-Level-Emphasis）是一个关键特征。

结论

肿瘤内放射组学特征对临床T1期侵袭性肺腺癌的VPI具有显著的预测价值，有助于医生制定精确的临床策略。