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建立模型,超越指南——肺结节围手术期全程风险评估的“中山标准”
2023年12月07日 11:28   来源:中新网上海  

  中山医院肺结节团队及肺结节门诊创建于2013年。在白春学教授独有的前瞻性倡议下建立。目前团队每年诊治肺结节患者近万人,为国内领先的肺结节综合诊疗团队。

  团队专注于疑难肺结节鉴别诊断、肺结节浸润性的AI分级及手术时机的选择、磁导航气管镜下的肺结节精准活检、肺结节的微创介入消融、术后复发的评估与监控。经过10年来的大量临床诊治经验,整合影像、临床、术后病理的资料,成功建立肺结节全程风险评估的4个模型,为肺结节诊治中的临床痛点提供全程解决方案。

  肺结节浸润分级评估模型——手术时机选择

  本模型为解决临床重要问题——就是困扰众多患者的纯磨玻璃结节手术时机选择。

  多肺早期腺癌会经过4个生长阶段,即腺瘤样增生、原位癌、微浸润腺癌和浸润性腺癌。原位癌及之前的阶段属于低危,大概率长期稳定,可以观察。微浸润开始生长风险开始增加,至浸润性腺癌阶段则需要考虑外科处理。

  为识别浸润性腺癌患者,我们建立了基于临床和AI的两个鉴别模型。

  临床模型中,我们采用CT值、结节大小、毛刺、分叶和血管异常这5个参数,最终鉴别磨玻璃结节中的浸润性腺癌准确性可达约90%。

图:浸润性腺癌(IAC) 预测模型的AUC可达0.91和0.89。
图:浸润性腺癌(IAC) 预测模型的AUC可达0.91和0.89。
图:浸润分级预测模型:(A)8.4mm纯磨玻璃结节CT值:-494伴血管弯曲,模型评估浸润性概率47%,术后病理为腺泡型浸润性腺癌。(B)5.88mm纯磨玻璃结节,CT值-624,模型评估浸润性概率仅2%,术后病理为为原位腺癌。
图:浸润分级预测模型:(A)8.4mm纯磨玻璃结节CT值:-494伴血管弯曲,模型评估浸润性概率47%,术后病理为腺泡型浸润性腺癌。(B)5.88mm纯磨玻璃结节,CT值-624,模型评估浸润性概率仅2%,术后病理为为原位腺癌。

  此外,虽然AI的肺结节良恶性的鉴别能力方面目前远远比不上临床专家,但是AI的优势在于数据的量化分析。因此AI对于磨玻璃结节的浸润分级有绝对的优势。

  基于AI深度学习,我们进一步建立了计算机辅助模型预测肺结节的浸润性分级模型。

图:基于计算机AI数据量化之后,可以精确的将肺结节的密度范围直观呈现,用于浸润分级。
图:基于计算机AI数据量化之后,可以精确的将肺结节的密度范围直观呈现,用于浸润分级。
图:AI模型预测浸润性腺癌(IAC)的AUC高达0.99,敏感性和特异性为95.2%和98.3%,可以极好的预测肺结节的浸润性,以提出手术建议。
图:AI模型预测浸润性腺癌(IAC)的AUC高达0.99,敏感性和特异性为95.2%和98.3%,可以极好的预测肺结节的浸润性,以提出手术建议。

  肺泡间转移评估模型——手术方式的选择

  基于JCOG0804、0802以及CALGB140503研究的结果,小于2cm的肺结节今后手术方式将越来越多地选择亚肺叶切除。对于CTR小于0.25的肺结节,亚肺叶切除可以作为常规。但是对于实性结节,是否可以行亚肺叶切除仍存在很大的争议。

  手术方式的选择,除了结节大小之外,还需要考虑是否存在肺泡间转移(STAS)。由于STAS会增加亚肺叶切除后的复发风险,如果术前判断有STAS的可能,那么选择肺叶切除可能是更好的选择。因此,我们建立了术前预测STAS的多因素模型。

  最终确立了以分叶、毛刺以及肺结节实性成分占比(CTR)来预测肺结节STAS的概率,AUC可达0.897 ,可以用于对手术方式是否合选择亚肺叶切除的参考。

  术后复发的评估模型——辅助治疗的选择

  肺结节术后多数为IA期肺癌。历史上,所有的肺癌指南从未推荐IA期肺癌术后行辅助治疗。但是IA期肺癌患者,仍然有总体约10%左右的复发概率。以分期来预测术后复发概率,远远不够。

  如何识别这些复发高危人群,在目前大量的肺结节手术量的情况下,有很大的临床需求。因此,我们通过600多例的病历分析,建立了基于CTR和病理亚型的术后复发预测模型。

  我们从十几个临床指标中寻找多因素预测参数。最终选择CTR和实体及微乳头占比为两个独立的复发预测因素。

图:CTR和实体/微乳头为主型这两个指标可以很好的识别术后复发风险。
图:CTR和实体/微乳头为主型这两个指标可以很好的识别术后复发风险。
图:多因素预测模型:综合考虑了CTR和术后病理亚型,避免单一参数带来的错误判断。
图:多因素预测模型:综合考虑了CTR和术后病理亚型,避免单一参数带来的错误判断。

  本模型的优势在于多因素,避免单因素带来的偏移。例如一个CTR<0.25,而病理亚型却有30%微乳头的肺结节患者,模型预测5年复发风险仍然仅有5%,因此不建议术后辅助治疗。

图:本模型预测IA期肺结节术后3年和5年复发率的AUC可达0.878和0.926,预测精度远高于TNM分期的AUC:0.637和0.707。
图:本模型预测IA期肺结节术后3年和5年复发率的AUC可达0.878和0.926,预测精度远高于TNM分期的AUC:0.637和0.707。

  通过肺结节诊治团队10年的积累,我们建立了肺结节浸润性评估、STAS预测以及术后复发风险评估的临床模型。模型简单易用,总体准确性均可达90%以上。可提供肺结节的手术时机、手术方案的选择、术后复发概率预测以及术后辅助治疗的建议提供精确而低费用的临床全程管理方案。(作者,复旦大学附属中山医院呼吸科副主任医师,张勇)

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编辑:许兵  

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