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集成机器学习模型联合磁共振视觉及dti直方图预测成人弥漫性胶质瘤idh表型的研究

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资源类型:

收录情况: ◇ 统计源期刊 ◇ 北大核心 ◇ CSCD-C ◇ 中华系列

机构: [1]首都医科大学宣武医院放射与核医学科,北京 100053 [2]磁共振成像脑信息学北京市重点实验室,北京 100053
出处:
ISSN:

关键词: 胶质瘤 磁共振成像 扩散张量成像 集成机器学习 异柠檬酸脱氢酶

摘要:
目的 探索基于堆叠泛化整合磁共振视觉和扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)直方图的集成学习模型预测成人弥漫性胶质瘤异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase, IDH)表型的价值。材料与方法 回顾性分析经2021版WHO中枢神经系统肿瘤分类指南确定的106例成人弥漫性胶质瘤常规MRI及DTI影像,对常规MRI进行伦勃朗视觉感受图像(visually accessible Rembrandt images, VASARI)特征评价,并测量DTI图像的各向异性分数、相对各向异性、容积比各向异性和平均扩散率的绝对值、相对值以及对应的直方图特征。采用递归式特征消除(recursive feature elimination, RFE)和Boruta算法在训练集进行特征筛选,并基于堆叠泛化法将VASARI特征、DTI临床参数及DTI直方图的高斯朴素贝叶斯模型(Gaussian Naive Bayes, GNB)与支持向量机(support vector machine, SVM)集成,建立预测成人弥漫性胶质瘤IDH表型的集成式机器学习模型。采用受试者工作特征曲线下面积(area under the curve, AUC)评估各模型性能。结果 106例成人弥漫性胶质瘤(50.05±15.17岁,54例男性)包括55例IDH突变型与51例IDH野生型。RFE与Boruta的级联递归降维分别筛选出6个VASARI特征、8个DTI临床参数特征及8个DTI直方图特征建立初级层分类器。基于DTI直方图的初级分类器的AUC最高(0.90/0.87,训练集/测试集),优于DTI临床参数构建的模型(AUC:0.83/0.78,训练集/测试集)和常规MRI视觉特征构建的模型(AUC:0.84/0.66,训练集/测试集)。基于堆叠泛化的集成学习模型预测IDH表型的AUC最高(0.92/0.89,训练集/测试集)。结论 基于堆叠泛化的集成机器学习模型融合常规磁共振视觉特征和DTI特征能准确预测成人弥漫性胶质瘤IDH基因表型,辅助临床快速评估成人弥漫性胶质瘤患者的预后。

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第一作者:
第一作者机构: [1]首都医科大学宣武医院放射与核医学科,北京 100053 [2]磁共振成像脑信息学北京市重点实验室,北京 100053
通讯作者:
通讯机构: [1]首都医科大学宣武医院放射与核医学科,北京 100053 [2]磁共振成像脑信息学北京市重点实验室,北京 100053
推荐引用方式(GB/T 7714):

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