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为解决肝细胞癌(HCC)预后评估难题,研究人员开发 HDS,可有效分层风险,完善临床分期系统。
# 肝细胞癌研究新突破:多视角预后风险评分体系的构建与意义
肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)作为全球范围内常见的恶性肿瘤,严重威胁人类健康。它是全球第六大常见恶性肿瘤,也是癌症相关死亡的第三大主要原因。目前,针对 HCC 的治疗手段多样,像肝切除术、肝移植以及免疫疗法等,但并非所有患者都能从中获益。
这背后的关键在于,现有的临床分期系统,如肿瘤 - 淋巴结 - 转移(Tumor Node Metastasis,TNM)分期和巴塞罗那临床肝癌(Barcelona Clinic Liver Cancer,BCLC)分期,虽然被广泛应用,却存在明显缺陷。同一临床分期的患者,预后差异较大,这就导致部分患者可能面临过度治疗或治疗不足的情况。即便尝试纳入更多临床因素来优化这些系统,其准确性和实用性的提升依然有限。与此同时,深度学习在病理学中的应用虽展现出潜力,但许多基于深度学习的评分系统因缺乏可解释性,难以获得临床认可。在这样的困境下,开发一种新的、更有效的 HCC 风险评分系统迫在眉睫。
为攻克这一难题,香港理工大学、中山大学肿瘤防治中心等机构的研究人员开展了深入研究。他们提出了一种深度学习辅助的范式,旨在构建可解释的多视角风险评分体系,为 HCC 患者的预后评估提供更有力的支持。该研究成果发表在《Hepatology International》杂志上。
在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:
一是收集了两个队列的样本数据,以中山大学肿瘤防治中心(SYSUCC)的 510 例 HCC 患者的全切片图像(Whole Slide Image,WSI)作为内部数据集,用于模型的训练和验证;同时选取了癌症基因组图谱肝细胞癌数据集(TCGA-LIHC)中的 341 例 WSI 作为外部公共数据集,用于验证模型的泛化能力。
二是设计了注意力激活器(Attention Activator,ATAT),用于启发式地识别与高预后风险相关的组织区域。
三是构建了基于 ATAT 的多视角风险评分系统,综合微观形态学特征、共定位特征和深度全局特征,生成混合深度评分(Hybrid Deep Score,HDS),以此来预测 HCC 患者的预后风险。
研究结果主要体现在以下几个方面:
- 患者特征与临床信息:研究涉及的训练队列、验证队列和外部测试队列的患者临床病理特征分布相似,这为后续研究的可靠性提供了基础。
- 模型评估与生存分析: patch - level 分类网络对不同组织类型的分类准确性较高,平均曲线下面积(Area Under the Curve,AUC)达到 0.98。ATAT 区分高、低风险患者的能力较强,风险比(Hazard Ratio,HR)为 2.77(95% 置信区间(Confidence Interval,CI)2.04 - 3.74),一致性指数(concordance index,c-index)为 0.79 ± 0.035。综合三个视角特征的 HDS 在预测无病生存期(Disease-Free Survival,DFS)方面表现出色,在 SYSUCC 队列中,HDS 的 1 年、2 年、5 年 AUC 分别为 0.682±0.183、0.724±0.117、0.767±0.138 ,c-index 为 0.751±0.082;在 TCGA-LIHC 队列中,相应指标分别为 0.678±0.238、0.735±0.219、0.723±0.130 和 0.729±0.196。同时,HDS 能有效区分高、低风险患者,高风险组患者的 DFS 和总生存期(Overall Survival,OS)明显短于低风险组。此外,将 HDS 与现有临床分期系统相结合,可进一步细化风险分层,更精准地识别低风险组中的潜在高风险患者。
- HDS 的预后风险因素:Cox 回归分析确定了不同队列中 DFS 的独立预测因素,在 SYSUCC 队列中包括肿瘤大小、肿瘤数量和 HDS;在 TCGA-LIHC 队列中包括侵袭深度和 HDS。构建的列线图显示,HDS 与临床特征相结合,可提高预测性能。而且,在不同临床特征亚组中,HDS 均是有效的 DFS 预测指标。
在研究结论与讨论部分,该研究构建的 HDS 在预测 HCC 患者预后方面表现优异,不仅能有效分层风险,还能补充和完善现有的临床分期系统,帮助医生更精准地识别潜在高风险患者,为制定个性化治疗方案提供重要参考。不过,研究也存在一定局限性,如特征融合方法有待优化,研究成果在部分穿刺活检 WSI 患者中的应用还面临挑战。未来,研究人员计划收集更多样化的外部队列,进一步拓展 HDS 的适用性。
总体而言,这项研究为 HCC 的预后评估开辟了新方向,其开发的多视角风险评分体系具有重要的临床应用潜力,有望推动 HCC 诊疗水平的提升。