胶质母细胞瘤VEGF表达对瘤周水肿影响的影像组学研究

Vascular endothelial growth factor (VEGF) is a key pathological molecule for Glioblastoma (GBM) peritumoral edema. But the detailed mechanism is not clear. In our previous studies, the T2WI signal intensity of GBM peritumoral edema was quantitative analyzed, improved the shortcoming of conventional MRI which can only do qualitative analysis; the prognosis of GBM patient was successful analyzed by stratifying the levels of immune-molecule. Based on these studies, this project is aimed at the relationship between VEGF expression and GBM peritumoral edema. With radiomics as research mean, three aspects are to be emphasized. First, the radiomic model of peritumoral edema is built by analyzing four types of radiological features, such as the morphology, intensity, texture, and wavelet. Second, the VEGF dependent radiomic characteristics are identified by LASSO Cox regression model with the radiomic signature formed. Third, the mathematical model is built by PARADIGM method to forcast VEGF levels by radiomic signature. Our project is helpful for radiological understanding of VEGF effect in GBM.

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是胶质母细胞瘤（以下简称胶母）形成瘤周水肿的关键性分子，但其具体作用机制不详。项目组前期研究对胶母瘤周水肿的T2WI信号进行了定量测量，弥补了常规MRI仅定性分析的不足；同时根据免疫因子表达水平实现了对胶母患者的预后判断。本课题拟在上述基础上以VEGF表达对胶母瘤周水肿的影响为研究目标，以影像组学为手段，重点开展以下几个关键问题的研究。首先，从MRI多模态影像中提取胶母瘤周水肿的形状、强度、纹理、小波四类特征，建立水肿的影像组学模型；其次，利用LASSO Cox 回归模型筛选对VEGF灵敏的影像组学特征，形成影像学标签；第三，采用PARADIGM算法建立影像特征反应VEGF表达水平的数学模型,从而实现胶母VEGF表达水平的影像学预测，为推动胶母VEGF研究提供影像学参考。

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是胶质母细胞瘤(以下简称胶母)形成瘤周水肿的关键性分子，但其具体作用机制不详。本项目用影像组学的方法对胶母的术前常规MRI数据进行分析，以期实现胶母VEGF表达水平的影像学预测。主要研究内容是对脑胶母的VEGF表达水平检测、MR获取多模态影像学数据、明确瘤周水肿影像组学表征、筛选对VEGF表达反应灵敏的影像组学标签和建立预测 VEGF 表达水平的影像组学模型。重要结果显示，基于常规MRI的机器学习模型能预测胶母的VEGF表达状态，不同MRI成像模式的组合应用能更好地获取影像组学特征，从而有助于数据分析。关键数据是获得217例胶母有完整的术前MRI数据和术后VEGF表达资料，建立了最大相关和最小冗余算法模型，使用极致梯度提升分类器实现了基于影像学的预测。预测分2步：一是肿瘤有无VEGF表达；二是对有VEGF表达的，其表达水平是高还是低。对于第一步，从增强扫描T1WI图像筛选了3个组学特征，自T2WI筛选了4个组学特征，这7个特征预测VEGF有无表达的准确度在实验组和验证组分别为0.83和0.73。对于第二步，也筛选了7个组学特征，对于VEGF高低表达的预测准确度在实验组和验证组分别为0.88和0.72。科学意义：目前的胶母VEGF表达水平检测是在手术或者活检取得病理标本后进行的，标本的获得是有创的，且结果具有滞后性。而本研究能在术前或活检前进行，为前瞻性；而且不需病理标本，为无创的。