基于CT影像组学特征的机器学习模型鉴别甲状腺乳头状癌与结节性甲状腺肿的价值
Value of machine learning models based on CT radiomics features in differentiating papillary thyroid carcinoma from nodular goiter
摘要目的 探讨基于CT影像组学特征的机器学习模型对甲状腺乳头状癌(PTC)与结节性甲状腺肿(NG)的鉴别诊断价值.方法 选择甲状腺结节患者158例,其中男性19例,女性139例;年龄19~72岁,平均年龄43.34岁;结节大小3.0~88.0 mm,平均大小22.16 mm;病理类型,PTC 78例,NG 80例.基于CT增强扫描动脉期,采取半自动逐层勾画感兴趣区(ROI),所有患者按8∶2的比例随机抽样分为训练集126例,验证集32例.采用Python 3.7提取影像组学特征,用t检验、Pearson相关系数筛选及最小绝对收缩和选择算子(LASSO)对特征进行降维筛选,使用逻辑回归(LR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RandomForest)、极端梯度提升(XGBoost)、梯度提升决策树(LightGBM)分类器对提取的特征进行机器学习.通过绘制受试者工作特性(ROC)曲线下面积(AUC)、准确度、灵敏度、特异度、F1分数、召回率6个指标评价各模型的差异.结果 训练集与验证集中性别、年龄差异均无统计学意义(P>0.05).从CT增强动脉期提取出1 834个影像组学特征,经过t检验、Pearson相关系数筛选和LASSO回归降维筛选出8个最优特征;构建的5个预测模型中,XGBoost模型诊断效能最好,优于其他模型.该模型在训练集中的AUC、准确度、灵敏度、特异度、F1分数和召回率分别为0.993、0.944、0.912、0.983、0.947、0.912.在验证集中,XGBoost模型的AUC、准确度、灵敏度、特异度、F1分数和召回率分别为0.957、0.906、0.700、1.000、0.824、0.700.结论 基于CT增强的影像组学特征的机器学习模型可用于鉴别PTC和NG,对甲状腺结节患者的个体化治疗和随访策略提供重要参考价值.
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