基于CT影像基因组学的小肝癌射频消融术后局部复发风险量化研究

Radiofrequency ablation (RFA) is most popular radical treatment for small hepatocellular carcinoma（sHCC）. However, more than 30% patients occur local recurrence after ablation . Current HCC staging system is difficult to accurately predict the recurrence risk of sHCC after RFA without considering molecular features and high heterogeneity of HCC. Therefore, there is an urgent need to develop new quantitative recurrence risk assessment systems to guide clinical decision-making and improve prognosis. The state-of-art studies show that radiogenomics is a feasible tool for tumor staging and prognosis evaluation. Our pilot study has extracted thousands of radiomics features which may predict the recurrence risk of CT images after RFA of sHCC. This study plan to further select the related imaging features and identify the epigenetic and transcriptomic biomarkers associated with the prognosis of sHCC. We propose build a predictive model based on radiomics features，molecular biomarkers and clinical features to evaluate the local recurrence risk after RFA. The conclusion of this project would guide the clinical decision-making before RFA and our study would provide a novel strategy to improve the prognosis of sHCC.

射频消融是小肝癌临床最为普及的根治方法，然而高达30%的患者出现术后局部复发，目前现有的分期预后系统没有考虑小肝癌的分子特征，缺少针对肿瘤高度异质性的刻画，难以准确有效地预估小肝癌消融术后的复发风险。因此，亟需发展新的复发风险评估系统来指导临床决策从而改善预后。影像基因组学在肿瘤的分期、预后评估等方面具有重要的临床应用价值。我们前期已经提取与小肝癌射频消融术后局部复发高相关的CT影像组学特征，本项目拟在此基础上，进一步筛选、验证影像组学特征，并利用转录组学与表观遗传组学方法来鉴定小肝癌局部复发相关的分子标志物，进行影像组学特征与分子标志物之间的关联性分析研究，通过融合影像组学特征、分子标志物和临床特征，构建小肝癌消融术后局部复发风险的预测模型，实现对于消融术后局部复发风险的量化评估。本项目的完成有望指导小肝癌射频消融治疗的临床决策，为改善射频消融预后提供新思路。

本课题按照项目申请书内容，围绕影像组学及肝癌射频消融术后复发及转移开展工作。在影像组学工作流程中，图像识别、分割是其中的关键环节。肿瘤或病变边界模糊难以识别一直是一个难点问题。针对这一难点，我们提出将形状先验信息应用到医学图像感兴趣区域分割中，利用根据多个收敛模型预测的一致性，可以得到置信度较高的边界，实现使用生成对抗网络学习从给定的识别区域到整个器官组织形状的映射。与U-net相比，该方法有效地估计了组织边界，甚至是难以检测到的部分边界，提高了模糊边界情况下的感兴趣区域分割精度。另外在图像自动识别领域，提出一种基于组织器官边界区域的几何特征和放射组学特征的标志点检测算法，为医学影像感兴趣区域分割提供了重要的方法指导。由于大部分肝癌的边界模糊不清难以识别，上述研究为肝癌影像组学研究中感兴趣区域的识别和分割奠定了基础。在此基础上建立了术前预测KI67表达的应影像组学预测模型，初步结果表明，纳入影像组学特征的预测模型较单纯临床模型有更高的准确性。其次，为预测术前微血管浸润情况，指导个体化治疗。本研究还选用多中心数据，通过Logistic回归筛选与MVI相关的临床和影像特征，采用交叉验证法进行分类回归树(CART)分析，最终结果以决策树形式呈现，使MVI的术前评估更加简便、直观，相关实验正在按计划执行。另外，为了探明肝癌射频消融后复发转移的分子机制，本研究构建裸鼠皮下肝癌模型并进行RFA术，取RFA周围过渡区组织和未行RFA肿瘤组织行基因测序；同时采用水浴加热体外模拟肝癌RFA过渡区微环境，提取肿瘤细胞进行基因测序。结果显示RFA 术后周围过渡区的肝癌组织和水浴加热后的肝癌细胞中COL4A5表达明显降低。这表明RFA后的热应激引起肝癌COL4A5表达降低，可能与肝癌RFA后复发转移相关。因此改变COL4A5的表达水平或可作为改善肝癌射频消融疗效的潜在治疗靶点，对减少肝癌射频消融术后复发转移具有重要的临床意义。