劉再毅

廣東省人民醫(yī)院放射科，廣州 510080

在現(xiàn)代醫(yī)療實(shí)踐中，影像學(xué)檢查(如X線、CT、磁共振成像、超聲和核醫(yī)學(xué)等)已成為臨床診療常規(guī)之一，其在腫瘤性疾病檢出、病灶定性、腫瘤臨床分級(jí)分期、臨床治療方案制定、療效判斷和預(yù)后預(yù)測(cè)等方面，具有非常重要的價(jià)值。目前，臨床實(shí)踐中，對(duì)醫(yī)學(xué)影像圖像的利用常依賴于臨床醫(yī)師根據(jù)病灶的部位、形態(tài)、大小、密度、信號(hào)、強(qiáng)化模式等進(jìn)行主觀判讀。隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)療模式逐漸向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)模式過(guò)渡，而傳統(tǒng)的影像信息利用方法不能滿足精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，如臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，相同TNM分期的腫瘤患者，其預(yù)后并不一致。因此，亟需發(fā)展新的圖像分析方法，充分挖掘影像圖像中蘊(yùn)含的深層信息，用于腫瘤診療的精準(zhǔn)評(píng)估。

近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)圖像信息學(xué)的發(fā)展，從醫(yī)學(xué)圖像中挖掘圖像特征、解析臨床信息，逐漸引起醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜业闹匾暋：芏嘌芯堪l(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)特征的深層次挖掘，醫(yī)學(xué)圖像能提供更多肉眼不能識(shí)別的信息，可用于指導(dǎo)臨床決策[1- 5]。2012年，受生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域高產(chǎn)出的“組學(xué)(-omics)”概念(如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等)的啟發(fā)，荷蘭Lambin等[1]首次提出了影像組學(xué)(radiomics)的概念，即使用計(jì)算機(jī)軟件從影像圖像中自動(dòng)化抽取海量影像定量特征，借助大數(shù)據(jù)分析手段，解析臨床信息，用于腫瘤的定性、分級(jí)分期、基因分析、療效評(píng)估和預(yù)后預(yù)測(cè)等，指導(dǎo)并優(yōu)化臨床決策，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療。影像組學(xué)分析流程主要包括：圖像獲取、病灶分割、特征提取和篩選、模型構(gòu)建和臨床信息解析等(圖1)。

2012年影像組學(xué)概念提出后，逐漸引起國(guó)際腫瘤和圖像信息分析領(lǐng)域?qū)＜业闹匾暎⑷〉昧碎L(zhǎng)足發(fā)展。2014年，Aerts等[2]在NatCommun上報(bào)告非小細(xì)胞肺癌和頭頸癌的影像組學(xué)研究結(jié)果，表明影像組學(xué)可用于解析腫瘤的基因表達(dá)和預(yù)后，該研究是影像組學(xué)概念提出后在該領(lǐng)域的第一個(gè)標(biāo)志性研究成果，積極推動(dòng)了國(guó)際影像組學(xué)研究的發(fā)展。我國(guó)影像組學(xué)部分研究成果在國(guó)際上已處于領(lǐng)先水平，筆者課題組自2013年以來(lái)，致力于影像組學(xué)研究，目前已發(fā)表影像組學(xué)高水平論文20余篇，包括腫瘤學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊JClinOncol、ClinCancerRes和影像學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Radiology各1篇[3- 5]；其中在JClinOncol上發(fā)表的關(guān)于“使用影像組學(xué)方法構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，術(shù)前成功預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移”的研究是目前影像組學(xué)研究領(lǐng)域影響因子最高的研究性論著。影像組學(xué)研究的主要對(duì)象包括肺癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌、膠質(zhì)瘤、胃癌、腎癌和膀胱癌等。研究結(jié)果表明，影像組學(xué)具有巨大的臨床應(yīng)用潛力，是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的重要手段，亦是影像定量化的研究熱點(diǎn)。

盡管影像組學(xué)的初步研究結(jié)果令人鼓舞，高水平的研究成果相繼被報(bào)道，但仍面臨著以下諸多問(wèn)題亟待解決[6]:(1)圖像數(shù)據(jù)亟需規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化：在影像組學(xué)研究中，X線、CT、磁共振成像、核醫(yī)學(xué)和超聲圖像均可用于數(shù)據(jù)特征挖掘，但研究發(fā)現(xiàn)，影像組學(xué)特征及篩選受到機(jī)器平臺(tái)、重建算法、掃描序列、成像參數(shù)等的影響。筆者課題組研究發(fā)現(xiàn)，CT掃描重建算法、重建層厚和是否增強(qiáng)等因素，會(huì)影響鑒別肺孤立性結(jié)節(jié)良惡性影像組學(xué)標(biāo)簽的特征組成和鑒別能力[7]。因此，在影像組學(xué)研究中，需充分考慮這些因素對(duì)影像組學(xué)特征的影響，其影響規(guī)律需加以深入研究。(2)缺乏數(shù)據(jù)的完整性:在進(jìn)行影像組學(xué)研究時(shí)，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠非常重要，比如臨床分期是否準(zhǔn)確、預(yù)后終點(diǎn)指標(biāo)是否無(wú)誤等，但我國(guó)目前絕大部分醫(yī)院缺乏統(tǒng)一的隨訪中心，因此導(dǎo)致大量樣本丟失和浪費(fèi)。其次，很多醫(yī)院并未存儲(chǔ)薄層圖像，甚至所有歷史數(shù)據(jù)均未存儲(chǔ)，影像數(shù)據(jù)缺失。(3)核心技術(shù)和專業(yè)人才不足:影像組學(xué)研究涉及醫(yī)工交叉學(xué)科，需要醫(yī)學(xué)和工科緊密合作，而絕大部分醫(yī)院并無(wú)工科背景、特別是圖像處理背景的工科人員崗位設(shè)置，因此開(kāi)展深入研究的先天條件存在不足。目前，我國(guó)在研究中缺乏進(jìn)行組學(xué)特征提取和分析的相應(yīng)人才，導(dǎo)致研究水平不足，多數(shù)研究仍處于低水平重復(fù)階段。

圖1影像組學(xué)研究流程圖

A.獲取腫瘤圖像并分割圖像；B.提取各種類別的影像組學(xué)特征，如灰度直方圖特征、紋理特征、變換特征等；C.用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法或機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，解析臨床信息或基因信息

目前研究表明，影像組學(xué)非常有臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化前景，對(duì)腫瘤的臨床決策具有重要價(jià)值[8]。因此，影像組學(xué)可極大拓展傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的臨床應(yīng)用范圍，促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，值得我國(guó)醫(yī)學(xué)影像工作者在此領(lǐng)域開(kāi)展深入研究。我們深信，只要深耕不輟，我國(guó)的影像組學(xué)研究一定可躋身國(guó)際先進(jìn)行列，甚至達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。