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腹膜復發是胃癌根治性手術後的主要復發形式,且預後不佳。準確的個體化腹膜復發預測對於確定哪些患者可能從強化治療中受益至關重要。該研究旨在建立胃癌腹膜復發和預後的預測模型。

2022年5月,斯坦福大學李瑞江、南方醫科大學李國新及中山大學周志偉共同通訊(南方醫科大學江玉明為第一作者)在Lancet Digital Health(IF=37)在線發表題為「Predicting peritoneal recurrence and disease-free survival from CT images in gastric cancer with multitask deep learning: a retrospective study」 的研究論文,在這項包含2320名患者的回顧性多機構研究中,開發了一種多任務深度學習模型,利用術前CT圖像同時預測腹膜復發和無病生存。訓練隊列(n=510)和內部驗證隊列(n=767)的患者來自南方醫科大學。外部驗證隊列的患者(n=1043)來自中山大學癌症中心。該研究評估了該模型的預後準確性及其與化療反應的關係。此外,該研究評估了該模型是否能提高臨床醫生預測腹膜復發的能力。

深度學習模型在預測腹膜復發方面具有始終如一的高精度。當被人工智能(AI)模型告知時,腫瘤醫生預測腹膜復發的敏感性和評分者之間的一致性得到了提高。在多變量分析中,該模型獨立於臨床病理學變量預測腹膜復發和無病生存。對於預計腹膜復發風險高且生存期低的患者,輔助化療與兩種 II 期疾病和 III 期疾病的無病生存期改善相關。相比之下,對於預計腹膜復發風險低且生存率高的患者,化療對無病生存率沒有影響。對於其餘患者,化療的益處取決於分期:只有 III 期疾病患者才能從化療中獲益。總之,深度學習模型可以準確預測胃癌患者的腹膜復發和生存情況。 需要前瞻性研究來檢驗該模型在結合臨床病理學標準指導個性化治療方面的臨床效用。

胃癌是世界範圍內最常見的惡性腫瘤之一,也是導致癌症死亡的主要原因儘管多方式治療取得了進展,但復發率仍然很高。腹膜是手術治療後最常見的復發部位。由於全身化療在腹膜疾病中只有適度的生存優勢,新的治療方法正在積極研究中。幾次腹腔內加熱化療的試驗已顯示出控制疾病的良好效果。然而,由於該手術與術後併發症(包括消化道瘺、粘連性腸梗阻和全身膿毒症)的發生率增加有關,因此其長期生存益處尚不清楚。因此,準確的個體化預測高危人群腹膜復發將是至關重要的,以選擇患者最有可能受益於新的治療,如腹腔內加熱化療。
深度學習是一種從醫學圖像中提取信息的強大方法,已顯示出對預後預測的希望,包括胃癌。傳統上,深度學習模型被設計用於執行單一任務,(例如,預測一個特定的終點,如總生存期)。相比之下,在多任務學習中,多個任務是通過單一模型同時學習的,多任務學習的數據效率更高,並已被證明在許多應用中減少過擬合和提高模型的泛化能力,包括計算機視覺,藥物發現和疾病診斷。研究者開發了一種多任務深度學習模型,利用術前CT圖像同時預測腹膜復發和無病生存。研究者還將腹膜復發和無病生存期的信息整合到這個模型中,以確定哪些患者可以從輔助化療中獲益。
研究設計用於開發和驗證預測腹膜復發和無病生存的深度學習模型(圖源自Lancet Digital Health )
在這項包含2320名患者的回顧性多機構研究中,開發了一種多任務深度學習模型,利用術前CT圖像同時預測腹膜復發和無病生存。訓練隊列(n=510)和內部驗證隊列(n=767)的患者來自南方醫科大學。外部驗證隊列的患者(n=1043)來自中山大學癌症中心。該研究評估了該模型的預後準確性及其與化療反應的關係。此外,該研究評估了該模型是否能提高臨床醫生預測腹膜復發的能力。
深度學習模型在預測腹膜復發方面具有始終如一的高精度:在訓練隊列(受試者工作特徵曲線下面積 [AUC] 0·857;95% CI 0·826–0·889)、內部驗證隊列(0·856;0·829–0·882)和外部驗證隊列(0·843;0·819–0·866)。當被人工智能(AI)模型告知時,腫瘤醫生預測腹膜復發的敏感性和評分者之間的一致性得到了提高。該模型能夠預測無病生存:訓練隊列(C-index 0·654;95% CI 0·616–0·691)、內部驗證隊列(0·668;0·643–0·693)和外部驗證隊列(0·610;0·583–0·636)。在多變量分析中,該模型獨立於臨床病理學變量預測腹膜復發和無病生存(所有p<0·0001)。
對於預計腹膜復發風險高且生存期低的患者,輔助化療與兩種 II 期疾病(風險比 [HR] 0·543 [95% CI 0·362–0·815] ; p=0·003) 和 III 期疾病 (0·531 [0·432–0·652]; p<0·0001)的無病生存期改善相關。相比之下,對於預計腹膜復發風險低且生存率高的患者,化療對無病生存率沒有影響。對於其餘患者,化療的益處取決於分期:只有 III 期疾病患者才能從化療中獲益(HR 0·637 [95% CI 0·484–0·838];p=0·001)。
總之,深度學習模型可以準確預測胃癌患者的腹膜復發和生存情況。需要前瞻性研究來檢驗該模型在結合臨床病理學標準指導個性化治療方面的臨床效用。

參考消息:
https://www.thelancet.com/digital-health

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