基于ＭＲＩ的影像組學(xué)在兒童疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

　?。壅萦跋窠M學(xué)作為一種新興的醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，通過從醫(yī)學(xué)圖像中獲取高通量的圖像特征進(jìn)行一系列定性和定量分析，從而提供有關(guān)疾病的診斷和預(yù)后等信息。影像組學(xué)已成為精準(zhǔn)醫(yī)療的重要組成部分，是目前的研究熱點。但目前基于ＭＲＩ的影像組學(xué)在兒童疾病中的應(yīng)用較少。本文對基于ＭＲＩ的影像組學(xué)在兒童疾病中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

　　［關(guān)鍵詞］兒童；磁共振成像；影像組學(xué)

　　醫(yī)學(xué)影像學(xué)是臨床獲取信息、診斷疾病、制定治療策略的重要手段，在兒童疾病診斷中具有重要意義。但由于兒童依從性差、檢查難度高以及輻射安全等問題，精準(zhǔn)診斷一直是兒科影像學(xué)的難題。ＭＲＩ無創(chuàng)、軟組織分辨率高，適于縱向隨訪，且可提供結(jié)構(gòu)和功能數(shù)據(jù)，在兒童疾病研究中具有優(yōu)勢。基于ＭＲＩ數(shù)據(jù)的影像組學(xué)可將常規(guī)視覺影像信息轉(zhuǎn)化為深層次的特征以進(jìn)行量化研究，從而獲得更多的圖像信息，且可利用常規(guī)臨床ＭＲＩ數(shù)據(jù)而不增加掃描時間，是目前精準(zhǔn)醫(yī)療的重要組成部分，已成為現(xiàn)階段的研究熱點之一［１－２］。本文對基于ＭＲＩ的影像組學(xué)在兒童疾病中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

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　　１基于ＭＲＩ的影像組學(xué)概述

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　?。蹋幔恚猓椋畹龋郏常萦冢玻埃保材晏岢鲇跋窠M學(xué)的概念，指從ＣＴ、ＭＲＩ或ＰＥＴ獲得的醫(yī)學(xué)圖像中提取大量影像學(xué)特征，通過高通量定量分析，將圖像轉(zhuǎn)化為具有高分辨率、可發(fā)掘的空間數(shù)據(jù)［１］。影像組學(xué)技術(shù)來源于計算機輔助診斷（ｃｏｍｐｕｔｅｒａｉｄｅｄｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ＣＡＤ），憑借對海量影像學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的挖掘來預(yù)測和分析疾病，并輔助臨床醫(yī)師做出準(zhǔn)確診斷，已發(fā)展成為融合影像、基因及臨床等信息的輔助診斷、分析和預(yù)測方法［４－５］，并廣泛應(yīng)用于腫瘤等疾病［６－７］。

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　　像組學(xué)研究的總體處理流程［８］包括數(shù)據(jù)采集、病變識別、病灶分割、特征提取和分析建模，病灶分割及特征提取是其中的核心步驟。

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　　兒童正處于全身組織和器官快速成長，生理、心理和精神狀態(tài)不斷完善的時期，病情變化較快。采用基于ＭＲＩ的影像組學(xué)方法對兒童疾病進(jìn)行分類、預(yù)測和基因分型等非常必要。關(guān)于精準(zhǔn)影像組學(xué)應(yīng)用于兒科疾病中的研究尚較少見，需要更多研究者參與。

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　　影像組學(xué)在兒科主要用于腫瘤性疾病，尤其是腦腫瘤。腦腫瘤為最常見的兒童實質(zhì)性腫瘤之一，是導(dǎo)致兒童死亡的重要原因［１６］。ＲｏｄｒｉｇｕｅｚＧｕｔｉｅｒｒｅｚ等［１７］回顧性分析４０例后顱窩腫瘤患兒的術(shù)前ＭＲＩ資料，根據(jù)增強Ｔ２ＷＩ和Ｔ１ＷＩ以及ＡＤＣ圖計算腫瘤形狀、直方圖和紋理特征，并使用特征組合來訓(xùn)練用于鑒別腫瘤特異性的分類器，發(fā)現(xiàn)根據(jù)ＡＤＣ直方圖中第２５、７５百分位數(shù)的ＡＤＣ值和偏度的支持向量機分類器可很好地區(qū)分小兒后顱窩腫瘤類型；同時ＡＤＣ紋理分析中熵及均勻性的組合可區(qū)分經(jīng)典髓母細(xì)胞瘤。既往研究［１８－１９］發(fā)現(xiàn)基于ＡＤＣ及ＤＴＩ直方圖的分析方法可用于鑒別小兒后顱窩與小腦腫瘤。上述研究提示腫瘤擴散圖像的定量特征分析在小兒神經(jīng)腫瘤學(xué)中有重要診斷價值。Ｐｏｕｓｓａｉｎｔ等［２０］分析１４０例腦橋膠質(zhì)瘤患兒放療前后的頭顱ＭＲＩ，采用聯(lián)合液體反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列及增強圖像確定腫瘤的ＲＯＩ并生成ＡＤＣ直方圖，分析后者與患兒無進(jìn)展生存率及總體生存期的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)ＡＤＣ峰值數(shù)量與患兒的無進(jìn)展生存率及總體生存期均呈負(fù)相關(guān)，提示影像組學(xué)在預(yù)測患兒生存期方面也具有潛在價值。

　　2．２兒童非腫瘤性疾病

　　影像組學(xué)在兒童非腫瘤性疾病中的應(yīng)用較少見。Ｚｅｎｇ等［２２］分析急性期與恢復(fù)期腸道病毒７１型腦炎患兒Ｔ１ＷＩ及Ｔ２ＷＩ的信號強度直方圖，并采集平均值及中位數(shù)等特征值，發(fā)現(xiàn)急性期與恢復(fù)期Ｔ１和Ｔ２的信號強度差異顯著，提示Ｔ１、Ｔ２直方圖技術(shù)可量化監(jiān)測疾病的嚴(yán)重程度。有學(xué)者［２３］認(rèn)為ＡＤＣ直方圖參數(shù)值能識別新生兒缺氧缺血性腦病，且患兒腦成熟度與ＡＤＣ值具有相關(guān)性。

　　３基于ＭＲＩ的影像組學(xué)在兒科疾病研究中的不足

　　與成人疾病的影像組學(xué)研究相比，兒童疾病影像組學(xué)研究尚處于起步階段，存在較多局限性：①病種單一，樣本量較??；②所采用的序列及觀察的影像學(xué)特征較為單一，掃描方案、研究方法等尚未標(biāo)準(zhǔn)化［２４］，采用紋理特征的方法提取影像學(xué)特征的研究較少，而采用小波分析方法進(jìn)行特征提取的研究罕見；③研究方向較為單一，與成人相比，目前兒童影像組學(xué)主要運用于腫瘤性疾病，對于基因分型、輔助治療、預(yù)測生存率等方面的研究尚不多見。

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　　隨著深度學(xué)習(xí)及大數(shù)據(jù)分析的推動，基于深度學(xué)習(xí)的分析和預(yù)測方法將是影像學(xué)的發(fā)展方向之一。目前基于ＭＲＩ的影像組學(xué)因其能定量分析病變的生物學(xué)特征，已在腫瘤分型、分期、預(yù)后分析及診療方案選擇的研究中取得初步進(jìn)展，并逐漸擴展到非腫瘤性病變的研究中，但在兒童疾病的研究中尚不完善。相信隨著國家對兒童醫(yī)療的高度重視，基于ＭＲＩ的影像組學(xué)在兒童疾病的研究中將會發(fā)揮重要作用，使更多患兒受益。

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　?。郏保荩粒澹颍簦螅龋?，ＶｅｌａｚｑｕｅｚＥＲ，ＬｅｉｊｅｎａａｒＲＴ，ｅｔａｌ．Ｄｅｃｏｄｉｎｇｔｕｍｏｕｒｐｈｅｎｏｔｙｐｅｂｙｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅｉｍａｇｉｎｇｕｓｉｎｇａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｒａｄｉｏｍｉｃｓａｐｐｒｏａｃｈ．ＮａｔＣｏｍｍｕｎ，２０１４，５：４００６．

　　［２］ＥｌｉａｔＰＡ，ＯｌｉｖｉéＤ，ＳａｋａｌｉＳ，ｅｔａｌ．Ｃａｎｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｒａｓｔ－ｅｎｈａｎｃｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｇｉｎｇｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｅｘｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｍａｌｉｇｎａｎｔｇｌｉｏｎｅｕｒｏｎａｌｔｕｍｏｒｓｆｒｏｍｏｔｈｅｒｇｌｉｏｂｌａｓｔｏｍａ？ＮｅｕｒｏｌＲｅｓＩｎｔ，２０１２，２０１２：１９５１７６．

　　朱美嬌，楊明＊，王樹杰

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