影像組學(xué)實(shí)現(xiàn)肥厚型心肌病心臟事件風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)預(yù)測
LGE-CMR-derived texture features reflect poor prognosis in hypertrophiccardiomyopathy patients with systolic dysfunction: preliminary results
Sainan Cheng & Mengjie Fang & Chen Cui& Xiuyu Chen & Gang Yin& Sanjay K. Prasad & Di Dong & Jie Tian &Shihua Zhao
目的：評價(jià)基于晚期釓增強(qiáng)心臟磁共振(LGE-磁共振)圖像的紋理特征在肥厚型心肌病(HCM)收縮功能障礙患者中的預(yù)后價(jià)值。
方法：方法選擇67例HCM心臟收縮功能障礙患者(男41例，女26例，平均年齡標(biāo)準(zhǔn)差46.20歲±13.38歲)。所有患者均接受1.5 T磁共振電影和LGE成像。從LGE圖像中提取紋理特征。Cox比例風(fēng)險(xiǎn)分析和Kaplan-Meier分析用于確定紋理特征和傳統(tǒng)參數(shù)與無事件生存的關(guān)聯(lián)。
結(jié)論：結(jié)論LGE異質(zhì)性增加(較高的X0_GLRLM_energy（灰度游程矩陣能量），較低的X0_H_skewness（直方圖不對稱性）、X0_GLCM_cluster_tendency（灰度共生矩陣聚類趨勢）)與HCM收縮功能障礙患者的不良事件相關(guān)。
紋理特征
紋理包含關(guān)于表面結(jié)構(gòu)排列及其與周圍環(huán)境關(guān)系的重要信息，這些信息通常是肉眼看不見的。它可以通過使用一系列參數(shù)，包括能量、熵、偏斜度、均勻度、聚類趨勢等，提供對病變異質(zhì)性的進(jìn)一步洞察。
最近，基于磁共振成像的紋理分析的預(yù)后價(jià)值已經(jīng)在腫瘤學(xué)研究中得到驗(yàn)證，包括乳腺癌，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，肺癌和結(jié)直腸癌。對于浸潤性乳腺癌患者，較高的T2均勻度和較低的T2熵顯示出較好的無復(fù)發(fā)生存率。對于原發(fā)性結(jié)直腸癌患者，五個紋理特征(較低熵、峰度和像素分布標(biāo)準(zhǔn)差；較高的一致性和偏斜度)與較差的5年總生存率相關(guān)。但是紋理分析可能適用于所有疾病。
常規(guī)核磁共振圖像定量分析
使用商用軟件Intellispace portal, Philips
常規(guī)心臟磁共振參數(shù)包括結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)(最大左心室壁厚度、左心室質(zhì)量、左心房容積指數(shù)、左心室舒張末期容積指數(shù)、左心室收縮末期容積指數(shù)、LVEF、每搏輸出量指數(shù)、心輸出量指數(shù))和LGE范圍(LGE%) 。
LGE語義特征semantic features
LGE語義特征，也稱為LGE模式，包括中壁紋或斑塊、室間隔右側(cè)、透壁、心內(nèi)膜下和心外膜下。
LGE圖像分割和定量紋理特征提取
使用 ITK-SNAP 2.2.0 分割標(biāo)注ROI。
紋理特征提取:對圖像進(jìn)行低通濾波處理，實(shí)現(xiàn)圖像平滑和去噪。使用可分離濾波來避免多維卷積。用低通“Coiflet 1”小波濾波器分別沿x方向和y方向進(jìn)行卷積。從原始圖像及其對應(yīng)的平滑圖像中提取了總共90個定量特征，包括來自直方圖、形狀、灰度共生矩陣和灰度游程矩陣(GLRLM)的類別的特征。
濾波和特征提取使用MATLAB實(shí)現(xiàn)（ MATLAB 2014a ）。
統(tǒng)計(jì)分析
使用類內(nèi)/類間相關(guān)系數(shù)(ICC)來評估所提取的紋理特征的魯棒性，大于0.75是好的。
為了確定紋理特征作為非冗余預(yù)后指標(biāo)，進(jìn)行了兩次具有反向逐步選擇的多變量Cox比例風(fēng)險(xiǎn)回歸分析。通過使用以阿卡克信息準(zhǔn)則（Akaike's information criterion）為停止規(guī)則的似然比檢驗(yàn)來應(yīng)用反向逐步選擇
用Kaplan-Meier曲線和對數(shù)秩檢驗(yàn)來探索LGE范圍和紋理特征與存活率的關(guān)聯(lián)。根據(jù)ROC曲線最佳點(diǎn)將LGE范圍和每個紋理特征進(jìn)行二分，以分割存活曲線。
單變量和多變量比例風(fēng)險(xiǎn)分析用于估計(jì)終點(diǎn)事件的預(yù)測因子。預(yù)測能力通過計(jì)算一致性概率來評估。p值< 0.05被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
所有統(tǒng)計(jì)分析均使用R語言實(shí)現(xiàn)(3.2.5版；http://www .Rproject.org)。
結(jié)果
家族史(危險(xiǎn)比[HR]=2.558，95 %置信區(qū)間[CI]= 1.060–6.180)
NYHAⅲ-ⅳ（心臟衰竭等級）(HR = 5.627，CI = 1.652–19.173)
左心室射血分?jǐn)?shù)(HR=0.945，CI = 0.902–0.991)
左心室舒張末期容積指數(shù)(HR=1.006，CI = 1.000–1.012)
LGE范圍(HR = 1.006)
當(dāng)通過三種紋理特征之一進(jìn)行調(diào)整時，LGE范圍的心率(心率= 1.548[置信區(qū)間= 1.046–2.293]，1.650[置信區(qū)間= 1.122–2.428]和1.586[置信區(qū)間= 1.044–2.409]/10%的增加，p<0.05)仍然顯著。
縮寫：
CMR Cardiac magnetic resonance 心臟磁共振
CRTD? Cardiac resynchronization therapy defibrillator?心臟再同步化治療除顫器
GLCM? Grey-level co-occurrence matrix?灰度共生矩陣
GLRLM? Grey-level run-length matrix?灰度游程矩陣
HCM? Hypertrophic cardiomyopathy?肥厚型心肌病
ICC? Intra-/inter-class correlation coefficient?類內(nèi)/類間相關(guān)系數(shù)
ICD? Implantable cardioverter defibrillator?植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器
LGE? Late gadolinium enhancement?晚期釓增強(qiáng)
LV? Left ventricular 左心室
LVEF? Left ventricular ejection fraction?左心室射血分?jǐn)?shù)
NYHA? New York Heart Association 紐約心臟學(xué)會 （心力衰竭的分級）
ROC? Receiver operating characteristic?接收器操作特征（ROC曲線）
ROI? Region of interest?感興趣區(qū)域
SCD? Sudden cardiac death?心源性猝死
SD? Standard deviation 標(biāo)準(zhǔn)差
