基于机器学习的病理组学模型在成人型弥漫性胶质瘤诊断中的应用
MACHINE LEARNING-BASED PATHOHISTOLOGICAL MODELING IN THE DIAGNOSIS OF ADULT-TYPE DIFFUSE GLIOMAS
摘要目的 基于全视野数字病理切片(WSIs)使用机器学习技术开发构建预测模型,快速、准确预测胶质瘤的IDH状态和1p19q共缺失状态,减少对传统分子检测的依赖.方法 本研究为回顾性研究,纳入2011-2022年郑州大学第一附属医院2072例成人型弥漫性胶质瘤患者的WSIs及临床信息.使用CellProfiler软件从WSIs中提取形态学、纹理、颜色等多维度病理组学特征,并通过Z-score标准化处理.采用Boruta算法结合随机森林模型筛选关键特征集,分别用于IDH状态和1p19q共缺失状态预测.随后,使用随机森林算法构建预测模型,并通过10折交叉验证进行训练和优化.模型性能通过ROC曲线、PR曲线和校准曲线评估.此外,通过Kaplan-Meier曲线对比评估模型预测效能.结果IDH状态预测模型在训练集和验证集上的AUC分别为0.86和0.82,PR曲线训练集AUC为0.78,校准曲线显示预测概率与实际概率高度一致.1p19q共缺失预测模型在训练集和验证集上的AUC分别为0.82和0.77,PR曲线训练集AUC为0.52,校准曲线显示出较高的预测准确性.Kaplan-Meier生存分析显示,模型预测的KM曲线与真实曲线贴合紧密,验证了模型预测效能.结果表明,病理组学模型可成功预测胶质瘤的IDH状态和1p19q共缺失状态.结论 成功构建基于WSIs的病理组学预测模型,可快速、准确预测胶质瘤IDH状态和1p19q共缺失状态,具有临床应用潜力.
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