影像组学及其在肿瘤研究与临床中的应用
田捷影像组学及其在肿瘤研究与临床中的应用.pptx
田捷影像组学及其在肿瘤研究与临床中的应用.pptx第五届华美影像论坛影像组学及其在肿瘤研究与临床中的应用田捷IEEE, SPIE, IAMBE, AIMBE, IAPR Fellow中国科学院分子影像重点实验室背景—国家重大需求：2015年9月，国家卫计委、发改委等16个部门联合印发《中国癌症防治三年行动计划（2015-2017年）》4项定量指标：重点地区、癌症早诊率达到50%肿瘤登记覆盖全国30%以上人口癌症防治核心知识知晓率达60%成人吸烟率下降3%背景—癌症生存率无突破%N=1,950,388. Updated May 12, 2014Data from National Cancer Institute of NIH (2014)经过五十年的努力，癌症的五年生存期并没有得到明显的提高挑战——缺乏定量评估手段英国伦敦大学癌症研究中心Charles Swanton, MDGerlinger et al. N Engl J Med 366, 883-92 (2012). 被引用2368次肿瘤基因组的时空异质性限制了靶向治疗的效果我们缺乏有效的手段去全面定量评估肿瘤异质性背景—癌症生存率无突破原因医疗软件方面医疗设备方面肿瘤>5mm才能被诊断缺乏早期诊断手段时空异质性影响治疗缺乏定量评估方法癌症的五年生存率没有实质性提高N. Engl. J. Med. 2010, 363(1):4-6. N. Engl. J. Med. 2012,366, 883-92. 影像组学定量分析方法分子影像早期诊断手段机遇——影像组学5~20年1~3年肿瘤大小基因异常细胞表达生物分子异常新陈代谢异常器官结构异常1kg左右肿瘤5mm时间正常基因异常开始增殖前癌病变出现病状死亡形成癌灶转移影像组学？基因技术检测早期基因异常传统成像技术难以实现早期微小肿瘤成像影像组学融合基因信息和影像多模态信息，为实现精准诊断提供了新机遇影像组学（Radio。
影像组学在脑恶性肿瘤中的应用及研究进展
·171CHINESE JOURNAL OF CT AND MRI, MAY. 2023, Vol.21, No.05 Total No.163【第一作者】李宇飞，男，硕士在读，主要研究方向：颅底肿瘤方向。
E-mail：****************【通讯作者】王宏勤，男，主任医师/教授，主要研究方向：颅底肿瘤方向。
E-mail：*****************and Research Progress of Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中国CT和MRI杂志 2023年05月 第21卷 第05期 总第163期子甲基化状态，最终模型的AUC为0.88，准确率为80%。
Xi及其同事[9]回顾性分析研究了98例经病理证实为原发性高级别胶质瘤(WHO IV级)的患者，其中48例为MGMT甲基化肿瘤，50例为非甲基化肿瘤。
选择其T1加权，T1增强，T2加权图像描绘肿瘤的感兴趣区域，计算并提取了1665个影像组学特征。
预测MGMT启动子甲基化状态的最佳分类系统来自其中36个特征生成的模型，准确率为86.59%。
Kong和同事[10]回顾性研究了107例经病理证实的原发性胶质瘤患者，基于[18F]FET-PET的影像组学，提取了1561个特征来预测MGMT启动子甲基化状态。
利用支持向量机(SVM)分类器，选择了5个放射组学特征构建放射信号。
该模型在验证队列中的AUC为0.94，在测试队列中的AUC为0.86。
因此，基于无创、高效的影像组学图像分析在预测MGMT启动子甲基化状态上取得了满意的效果。
1.3 对IDH基因型和1p/19q状态的测定治疗方案(包括放射治疗的剂量、分割以及化疗的顺序)主要取决于肿瘤在分类中的分子特征[11]。
许多研究小组已经证明，这些分子特征可以通过影像组学的方法获得，为脑胶质瘤基因亚型术前诊断提供可能[12]。
2016年更新的WHO胶质瘤诊断标准将IDH突变状态作为分类参数，强调了其在决定预后方面的关键作用[13]。
医学影像技术在肿瘤治疗中的应用
医学影像技术在肿瘤治疗中的应用一、前言随着肿瘤治疗技术的不断发展，医学影像技术在肿瘤治疗中的应用越来越广泛。
医学影像技术可以帮助医生更加准确地诊断疾病，制定更有效的治疗方案，并且实时监测疾病的进展情况。
本文将简单地介绍医学影像技术在肿瘤治疗中的应用。
二、医学影像技术的种类医学影像技术是指通过不同的物理学原理，利用各种仪器设备对人体内部进行成像，以达到诊断和治疗的目的。
常见的医学影像技术包括：1. X线成像技术X线成像技术是指利用X射线对人体内部进行成像。
该技术广泛应用于各种疾病的诊断和治疗。
2. CT成像技术CT成像技术是指利用X射线旋转扫描人体内部，通过计算机处理，生成高清晰度的断层图像。
3. MRI成像技术MRI成像技术是指利用磁场和射频波对人体内部进行成像。
4. PET成像技术PET成像技术是指利用放射性标记的药物通过体内代谢反应，产生的辐射信号进行成像。
三、医学影像技术在肿瘤诊断中的应用医学影像技术在肿瘤诊断中的应用是其最早被广泛应用的场景之一。
医生可以通过医学影像技术获取患者身体内部的图片，进而对肿瘤的位置、大小、形态等进行准确诊断。
同时，医生还可以对肿瘤的活动程度、恶性程度以及患者的整体健康状况进行定量分析和评估，以制定更加精准的治疗方案。
四、医学影像技术在肿瘤手术中的应用医学影像技术在肿瘤手术中的应用也日益广泛。
医生可以通过医学影像技术获取精准的肿瘤位置，以确保手术的准确性和安全性。
此外，医生还可以通过医学影像技术对手术过程进行实时监测，及时判断手术效果，从而降低手术风险和提高手术成功率。
五、医学影像技术在肿瘤治疗中的应用医学影像技术在肿瘤治疗中的应用是其最为广泛的应用场景。
医生可以通过医学影像技术制定更加个性化的治疗方案，包括手术治疗、放疗和化疗等。
在放疗和化疗治疗过程中，医生还可以通过医学影像技术对疗效进行实时监测，以及针对患者的个体化差异调整治疗方案，提高治疗效果和患者的生存率。
医学影像技术在肿瘤诊断中的应用
医学影像技术在肿瘤诊断中的应用肿瘤作为一种严重威胁人类健康的疾病，在近几十年来得到越来越多的关注和研究。
医学影像技术作为肿瘤诊断的重要辅助手段，在提高肿瘤诊断准确性和治疗效果方面发挥着关键的作用。
本文将从不同的医学影像技术入手，介绍其在肿瘤诊断中的应用及意义。
首先，我们将讨论最为常见的医学影像技术之一——X射线检查。
X射线检查是一种广泛应用的无创放射性检查方法。
通过X射线通过人体组织的吸收、散射和透射的不同程度，可以获得人体内部的结构信息。
在肿瘤诊断中，X射线检查常用于发现异常阴影和形态异常等征象。
通过对X射线片的观察和分析，医生可以发现潜在的病变，如肺癌、胃肠道肿瘤等。
然而，X射线检查的分辨率受到限制，无法提供关于病变的详细信息，因此常需要结合其他影像技术进行进一步诊断。
随着科学技术的不断进步，计算机断层扫描（CT）成为另外一种在肿瘤诊断中重要的影像技术。
CT技术可以提供较高的空间分辨率和对比度，能够准确显示肿瘤的位置、形态和大小等信息。
通过通过重建多个切面图像，CT技术能提供不同角度和层次的图像，为医生提供更全面的信息。
此外，CT技术还可以借助造影剂来进行血管成像，帮助医生判断肿瘤的血液供应情况，进一步指导治疗方案的制定。
在肿瘤诊断中，CT技术的快速、准确和可靠性让它成为常用的诊断手段。
除了CT技术，核磁共振成像（MRI）在肿瘤诊断中也具有重要的地位。
MRI技术基于核磁共振原理，利用强磁场和无线电波获得人体内部组织的图像。
相比于CT技术，MRI具有更高的软组织对比度和空间分辨率，能够直观地显示肿瘤的形态、边界和内部结构。
此外，MRI技术可以通过不同的序列和脉冲参数来获取不同的信息，如T1加权、T2加权、增强扫描等等。
这些信息对于肿瘤的定性和定量分析非常有价值。
然而，MRI技术的操作复杂度和成本较高，限制了它在一些场景中的应用。
随着医学影像技术的不断发展，分子影像学也逐渐成为肿瘤诊断中的新宠。
医学影像技术在肿瘤诊断中的应用
医学影像技术在肿瘤诊断中的应用在当今的医学领域，肿瘤诊断是一项至关重要的任务，关乎着患者的生命健康和治疗效果。
医学影像技术作为诊断肿瘤的重要手段，发挥着不可或缺的作用。
它能够帮助医生在肿瘤的早期发现、准确诊断、分期评估以及治疗监测等方面获取关键信息，为制定合理的治疗方案提供有力支持。
医学影像技术种类繁多，常见的包括 X 射线、CT（计算机断层扫描）、MRI（磁共振成像）、超声以及 PETCT（正电子发射断层扫描计算机断层扫描）等。
这些技术各有特点，适用于不同的肿瘤诊断场景。
X 射线是最早应用于医学诊断的影像技术之一。
它通过穿透人体组织，在胶片上形成影像。
对于骨骼系统的肿瘤，如骨肉瘤、骨转移瘤等，X 射线具有较高的诊断价值。
它可以清晰地显示骨骼的形态、结构变化以及骨质破坏的情况。
然而，X 射线对于软组织肿瘤的诊断能力相对较弱，且其分辨率有限，对于一些微小的肿瘤病变可能会漏诊。
CT 技术则在 X 射线的基础上有了显著的进步。
它通过断层扫描和计算机重建，能够提供更为详细和清晰的人体内部结构图像。
对于胸部、腹部和颅脑等部位的肿瘤，CT 可以准确地显示肿瘤的位置、大小、形态以及与周围组织的关系。
增强 CT 还可以帮助判断肿瘤的血供情况，有助于区分肿瘤的良恶性。
此外，CT 对于肿瘤的转移灶，如肺转移、肝转移等的检测也具有重要意义。
MRI 利用磁场和无线电波来生成人体内部的图像。
与 CT 相比，MRI 对软组织的分辨能力更强，在神经系统、肌肉骨骼系统以及腹部盆腔等部位的肿瘤诊断中具有独特优势。
例如，对于脑部肿瘤，MRI能够清晰地显示肿瘤的位置、范围以及与周围神经结构的关系。
对于乳腺肿瘤，MRI 可以发现一些常规乳腺 X 射线和超声检查难以发现的微小病灶。
超声检查是一种无创、便捷且经济的影像技术。
它通过声波的反射来成像，适用于体表器官和部分体腔内器官的肿瘤诊断。
在甲状腺、乳腺、肝脏、胆囊等部位的肿瘤筛查中，超声检查发挥着重要作用。
影像组学及其在肿瘤研究与临床中的应用
算法的可解释性与伦理问题
算法可解释性
影像组学研究涉及复杂的算法和模型，但目 前很多算法的可解释性不足，难以让医生理 解和信任，限制了其在临床上的应用。
伦理问题
在影像组学研究中，如何保护患者隐私、避 免歧视、确保公平等伦理问题需要引起重视
，同时应遵循相关伦理规范和法律法规。
临床转化与实际应用中为患者制 定个性化的随访计划，以便更好地管理病情 和及时发现异常。
详细描述
通过影像组学技术，医生可以全面了解患者 的肿瘤状况和治疗反应。基于这些信息，医 生可以制定个性化的随访计划，包括定期进 行影像学检查、实验室检查和临床评估等。 通过随访计划的实施，医生可以及时发现肿 瘤的复发、转移或其他异常情况，并采取相 应的处理措施。
原理
影像组学基于医学影像，通过计算机图像处理和人工智能技 术，对影像中的组织结构和功能信息进行定量分析，以揭示 疾病的发生、发展与转归过程中的生物学特征。
影像组学的发展历程
1 2 3
起步阶段
20世纪90年代，随着计算机技术和医学影像技 术的发展，人们开始尝试对医学影像进行定量分 析。
发展阶段
进入21世纪，随着高性能计算机、人工智能和大 数据技术的快速发展，影像组学研究逐渐深入， 开始应用于临床实践。
乳腺癌预后评估
通过对乳腺癌患者的MRI图像进 行影像组学分析，预测患者的复 发风险和生存期，为个性化治疗 提供依据。
结直肠癌分型与分
期
影像组学技术对结直肠癌患者的 CT和MRI图像进行分析，实现了 肿瘤分型与分期的准确判断。
未来发展方向与潜在应用领域
跨学科融合
影像组学将与人工智能、基因组学等其他先进技术相结合，实现多维 度、全方位的肿瘤研究与临床应用。
放射组学及其在肿瘤研究与临床中的应用 ppt课件
Balagurunathan et al., Translational Oncology, accepted, 2014
肺癌Radiomics(7/35)—数据检测挑战
➢ 对于部分匿名影像，必要数据重建可能困难 ➢ 不同医院的影像，不是每个标注都相似 ➢ 由于不同的设备和协议，很难识别出关键参
数去检测 ➢ 识别对应影像的疾病实例（序号） ➢ 计算不同（诊断影像，外科影像及治疗影像） ➢ 组织的影像层厚 ➢ 其他参数也可变？
原始CT影像
肋骨检测
模型初始化
强的主动形状 模型匹配
主动形状模型分割方法总框架
约束的优化面 搜索
Shanhui Sun et al., IEEE Transactions on Medical Imaging, 2011:30(2), 266.
肺癌Radiomics(14/35)—图像分割
主动形状模型法分割结果 Shanhui Sun et al., IEEE Transactions on Medical Imaging, 2011:30(2), 266.
肺癌Radiomics(5/35)—影像特征
序号 1
2 3 4 5
影像特征种类 形状
尺寸
边界
与肺的关系 强度与各向异
性
代表性特征
a. 紧密度 b. 主要方向 c. 部分各向异性 d. 形状索引
a. 体积 b. 最长的直径 c. 厚度
a. 边界梯度 b. 维度 c. 边界长度
a. 肺的边界 b. 解剖位置
放射组学(Radiomics)概念(2/4)
➢ 以肺癌为例，2010年中国共54万发病率，45万死 亡率，且在过去30年以465%的速度增长
➢ 肺癌居恶性肿瘤首位，在非小型细胞肺癌患者中， 五年存活率依然很低
医学影像技术在肿瘤诊断中的应用分析
医学影像技术在肿瘤诊断中的应用分析一、背景介绍肿瘤是指细胞不受控制地生长和分裂，形成异常组织。
在医学领域，诊断肿瘤需要通过多种方法进行检测、分析和判断，其中医学影像技术是非常重要的一种诊断手段。
医学影像技术可以通过对人体内部进行非侵入性或微创性检查，使用图像形式展现人体解剖结构和生理功能，识别异常部位并辅助医生进行诊断。
二、医学影像技术分类医学影像技术按照不同的特点可以分为不同的类型，常用的医学影像技术有以下几种：1. X线检查X线是用于照射人体并在底片或电子显示器上显示人体内部结构的电磁辐射。
X线检查可以较为准确地识别骨骼和肺部的异常情况，适用于诊断骨折、肺炎、肺结核等疾病。
2. CT检查CT（computed tomography）是一种层析成像技术，即通过对人体进行X线扫描获取静态图像，然后将图像进行数字化处理，再通过计算机重建成各级薄层图像。
CT检查在肿瘤诊断中应用广泛，可以对软组织、脏器和骨骼全面的进行检查，具有高分辨率、鲜明、清晰的优点。
3. MRI检查MRI（magnetic resonance imaging）是小分子核磁共振成像技术，通过对人体进行磁共振扫描得到图像，可以显示出更加清晰的软组织结构，在肿瘤诊断中有着非常重要的应用价值。
4. PET-CT检查PET-CT（positron emission tomography-computed tomography）技术是结合PET放射性示踪剂成像和CT成像的一种体内断层成像技术，可以结合代谢和功能的信息，在诊断肿瘤中更具有指导意义。
三、医学影像技术在肿瘤诊断中的应用分析1. 肿瘤发现肿瘤的早期发现对于治疗和治愈极为重要。
医学影像技术能够在早期检测到肿瘤，帮助医生及时发现异常的肿块并进一步诊断疾病类型。
比如低剂量的CT可以扫描肺部，发现较小的肺结节，进而对肺癌的早期诊断起到重要的作用。
2. 肿瘤分型肿瘤诊断的一个重要部分就是肿瘤分型。
医学影像处理技术在肿瘤诊疗中的应用
医学影像处理技术在肿瘤诊疗中的应用肿瘤是一种复杂的疾病，其发生机制和治疗方式十分复杂。
如何准确快速地诊断出肿瘤，以及对其进行精准的治疗，是现代医疗领域一直致力于研究的方向。
近年来，随着医学影像处理技术的不断发展，越来越多的医疗机构将其应用于肿瘤诊疗中，并取得了令人瞩目的成果。
一、医学影像处理技术的概述医学影像处理技术是指将数字图像或视频信号通过计算机系统处理和分析，以获得所需的医学信息。
该技术可分为医学影像获取、影像处理、图像分析三个方面。
医学影像获取主要包括X线摄影、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）等。
在影像获取的过程中，患者需要接受不同的影像测试，将得到不同类型的医学影像数据。
影像处理技术主要指对不同类型的医学影像数据进行处理和储存，以方便医生快速、准确地查看和解读。
其主要流程包括图像预处理、图像重构、图像增强、图像分割及三维可视化等。
图像分析技术是指利用计算机对影像数据进行定量和定性分析，通过量化上的比较实现对影像数据进行分析。
二、医学影像处理技术在肿瘤诊疗中的应用涉及到影像的获取、处理、分析三个环节。
在肿瘤的初步筛查和诊断阶段，医生可以针对不同的人群采用不同的影像技术，比如临床常用的X光摄影、磁共振成像、计算机断层扫描等。
而在肿瘤的治疗阶段，医生也可以借助医学影像处理技术对患者进行更加精准的治疗。
1.肿瘤筛查肿瘤筛查是一种常见的预防性医学检查，可用于早期发现某些特定类型的肿瘤病变，如肺癌、乳腺癌等。
医学影像处理技术可以通过影像的数字化存储和分析，更加准确地判断肿瘤病变的位置、大小以及形状等重要参数，从而为患者提供更加准确、及时的诊断服务。
2.肿瘤诊断肿瘤是一种多因素导致的疾病，其病变范畴广泛。
在肿瘤的诊断阶段，医学影像处理技术可以提供更加清晰、准确的影像数据，有助于医生对病变部位、大小、表面形态等重要信息进行更加细致的分析。
此外，随着人工智能技术的不断发展，医学影像处理技术还可以通过机器学习和深度学习等技术，对肿瘤影像数据进行自动化处理，大大提高肿瘤的诊断准确率。
医学影像技术在肿瘤治疗中的应用
医学影像技术在肿瘤治疗中的应用肿瘤治疗一直是医学领域的一个难点。
常规治疗方法包括手术、放疗和化疗，但这些方法对患者和肿瘤细胞的影响并不一定相同，而通过医学影像技术，医生能够更准确地定位肿瘤细胞，并制定更具针对性的治疗方案。
在本文中，我将探讨医学影像技术在肿瘤治疗中的应用。
一、医学影像技术的分类医学影像技术是用于观察人体内部结构和功能的技术。
按使用的能量类型和成像原理，医学影像技术可以分为X线成像、核素成像、CT（计算机断层成像）、MRI（磁共振成像）和超声波成像等。
这些技术各自有其独特的优点和局限性，在肿瘤治疗中，医生会根据其需要选择合适的技术。
二、医学影像技术在肿瘤检测中的应用肿瘤检测是治疗肿瘤的第一步。
医学影像技术在肿瘤检测中扮演着重要的角色。
其中，X线和CT成像是最常用的技术，有助于医生确定肿瘤的大小、位置和形状。
核素成像也可以用于肿瘤检测，但对于深部肿瘤的检测效果相对较差。
若出现不规则、明显生长和增殖特征更加明确的肿瘤，我们会使用MRI技术。
其成像比X光和CT成像更加准确，没有成像中的辐射。
在一些病例中，MRI可以与放射性物质结合，增强其成像效果。
三、医学影像技术在肿瘤定位中的应用肿瘤的定位是较为困难的。
放疗和手术治疗的精确度依赖于肿瘤的定位。
医学影像技术在肿瘤定位方面起到了非常重要的作用。
放疗需要准确掌握肿瘤的位置和大小来确定治疗剂量和方向，以免辐射误伤正常组织细胞。
MRI成像在肿瘤定位中的作用非常突出，由于其对软组织成像比X光和CT成像更准确且更清晰。
同时MRI可以多次扫描同一局部，因此其对快速进展的肿瘤也可以很好地监测。
四、医学影像技术在放疗中的应用放疗是一种常见的肿瘤治疗方法，可以通过放射性物质来杀死肿瘤细胞。
然而，放疗剂量也会对正常组织细胞造成损伤。
为了最大程度地减少正常细胞的损伤，医生需要确定肿瘤和正常组织的位置，以便确定放射线的方向。
CT和MRI成像在肿瘤放疗中起着不可替代的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
—中国癌症调查报告，2013
国际研究进展(1/7)
数据
分割
特征
分析预测
强 度
病理信息
形 状
小 波
美国莫菲特 癌症中心 Robert J. Gillies
纹 理
影像特征
基因表达
影像组学通过融合基因和病理信息可量化微环境， 早期定量肿瘤的异质性
Aerts et al. Nature Communications, 2014, 5: 4006.
肺癌影像组学
以肺癌为例，2010年中国共54万发病率，45万死亡率，且在过去30年 以465%的速度增长
肺癌居恶性肿瘤首位，在非小型细胞肺癌患者中，五年存活率依然很 低，不足19%。
中国每年花在肺癌治疗上的费用近400亿
利用海量影像和基因病理信息全面定量肿瘤异质性
结构影像
解剖结构
功能影像 分子影像 基因病理
物理组织层次
量化
影
癌微Leabharlann 境像代谢层次症
组
研
学
蛋白质层次
究
定量
异质性
转录学层次
基因层次
Virendra Kumar et al, Magnetic Resonance Imaging, 2012, 30:1234. (被引55次) Philippe Lambin, European Journal of Cancer 2012;48: 441-446.(被引100次)
影像组学流程
影像数据
结构影像 功能影像
特征提 取
分子影像
基因病理
高维特征
强度 形状 纹理 小波 其它
诊疗决策
预测算 法
肿瘤分型 肿瘤分期
合作优 化
推广应用
提高疾病 早诊率
提高病人 生存期
生存期
减轻患者 医疗负担
诊疗方案
缓解医院 就诊压力
影像组学利用大数据挖掘技术定量肿瘤异质性，实现精准 诊疗决策，提高病人生存期
Aerts et al. Nature Communications, 2014, 5: 4006.
国际研究进展(3/7)
Radiomics 特征定义
RIDER 测试/重测试
N=31
重复分割 N=21
训练
Lung1 Maastro NSCLC N=422
验证
Lung2 Radboud NSCLC N=225
早期诊断
？
发 生癌 症
出现病 转
死
状
移
亡
1~3年
常规影像
PET,CT,MRI,超声 无法诊断5mm以下肿瘤
Gerlinger et al. N Engl J Med 366, 883-92 (2012) Richard et al. J Clin Oncol 22, 277-285 (2004 )
——改自武汉大学周强教授
Data from National Cancer Institute of NIH (2014)
经过五十年的努力，癌症的五年生存期并 没有得到明显的提高
癌症诊疗的挑战(2/2)
肿瘤>5mm才能被诊断缺乏早 期诊断手段
时空异质性影响治疗 缺乏定量评估方法
N. Engl. J. Med. 2010, 363(1):4-6.
癌症的五年生存率 没有实质性提高
缺乏早期定量方法 影像组学
N. Engl. J. Med. 2012, 366, 883-92.
缺乏早期诊断手段
发生
免疫系统可排 除
发展
肿瘤微环境导致 微小癌分子和癌细胞
5mm
凋亡
1kg左右肿 瘤
正常
基因异 常
开始增 殖
基因诊断
肿瘤异质性 不确定性高
前癌病 变
5~20年
影像组学及其在肿瘤研究与临床 中的应用
田 捷 Ph.D
Fellow of IEEE, SPIE, IAMBE, AIMBE, IAPR
中国科学院分子影像重点实验室
2020年1月2日
国家对癌症的重视
2015年9月，国家卫计委、发改委等16个部门联合印发《中国癌症防治 三年行动计划（2015-2017年）》
缺乏定量评估手段
英国癌症研究中心 伦敦研究所
Charles Swanton MD
Gerlinger et al. N Engl J Med 366, 883-92 (2012). 被引用2368次
肿瘤基因组的时空异质性限制了靶向治疗的效果 我们缺乏有效的手段去全面定量评估肿瘤异质性
机遇—影像组学为精准医疗提供早期定量手段
Aerts et al. Nature Communications, 2014, 5: 4006.
国际研究进展(2/7)
肺癌和头颈癌病人存活率预测
数据集：1019个病人
788个患有非小型细胞肺癌的病人 231个患有头颈癌的病人
特征集：440个
分析（影像特征与诊疗结果的关系）
临床数据与影像特征一起被考虑
影像组学定位(1/2)
免疫系统可排 除
正常
基因异 常
基因诊断
肿瘤异质性 不确定性高
肿瘤微环境导致 微小癌分子和癌细胞
5mm
开始增 殖
前癌病 变
发 生癌 症
出现病 转
状
移
1kg左右肿 瘤
死 亡
影像组学
基因+影像+病理 早期诊断,精准医学
常规影像
PET,CT,MRI,超声 无法诊断5mm以下肿瘤
Gerlinger et al. N Engl J Med 366, 883-92 (2012) Richard et al. J Clin Oncol 22, 277-285 (2004 )
——改自武汉大学周强教授
影像组学定位(2/2)
2011年美国基因组学与生物医学 界的智库发表了《迈向精准医学： 建立生物医学与疾病新分类学的
知识网络》
2015年1月份美国总统奥巴马宣 布了“精准医疗计划”
(Precision Medicine Initiative)， 探索个体精准诊疗方法。
影像组学通过全面评价肿瘤的异质性，可以使医学诊疗 更精准
H&N1 Maastro HNSCC N=136
分析流程
H&N2 VU Amsterdam
HNSCC N=95
Lung3 MUMC NSCLC N=89
按稳定性 排序的特征
按稳定性 排序的特征
Radiomics特征
基于稳定性排序和 性能的特征选择
4项定量指标：
重点地区、癌症早诊率 达到50%
肿瘤登记覆盖全国30% 以上人口
癌症防治核心知识知晓 率达60%
成人吸烟率下降3%
癌症诊疗的挑战(1/2)
N=1,950,388. Updated May 12, 2014
2013年4月1日时代杂志封面
我们已经得到大量肿 瘤基因数据,但癌症 仍然无法被治愈