郑州大学第一附属医院神经外科的张振宇教授团队开发并验证一个基于DTI的影像组学模型，用于预测IDH野生型GBM患者的总体生存期（OS），并且该团队通过使用配对的DTI和RNA测序数据，识别潜在的生物通路，以针对预后相关影像学特征的分子生物学信息进行研究。文章发表在2023年5月的《CNS Neurosci Ther》。

——摘自文章章节

胶质母细胞瘤（GBM）是大脑中最常见的恶性肿瘤，尽管有手术及术后放化疗等治疗方案，但其中位生存期仍仅为12-15个月。先前的研究已证明异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变对GBM患者的预后有重要影响，并且在2021年世界卫生组织对中枢神经系统肿瘤的分类中，IDH突变的作用在分类IDH野生型GBM中得到了加强。然而，证据显示IDH野生型GBM患者的生存结局和治疗反应是异质的。医学图像反映了癌症的潜在病理生理特征，因此影像学特征可能作为肿瘤的替代生物标志物。手术的预后标志物可能有助于改善疾病管理和指导个体化治疗。影像学提供了一种通过从影像数据中提取定量特征来表征肿瘤的非侵入性方法。DTI作为一种特殊的MR序列，通过评估体内水分子的扩散来检测微结构组织的变化。DTI包括四个主要指标：平均扩散性（MD）、各向异性分数（FA）、轴向扩散性（AD）和径向扩散性（RD）。这些指标已被证明能够预测GBM患者的生存结局。然而，这些研究利用半定量的DTI指标进行直方图分析，并且缺乏针对DTI在GBM中影像学特征预后价值的系统性研究。郑州大学第一附属医院神经外科的张振宇教授团队开发并验证一个基于DTI的影像组学模型，用于预测IDH野生型GBM患者的总体生存期（OS），并且该团队通过使用配对的DTI和RNA测序数据，识别潜在的生物通路，以针对预后相关影像学特征的分子生物学信息进行研究。文章发表在2023年5月的《CNS Neurosci Ther》。

作者团队基于郑州大学第一附属医院胶质瘤患者的影像学数据，通过构建影像组学模型，并进行影像关联基因组分析、影像组学相关通路鉴定和影像组学特征生物学解释。利用‘PANDA’对DTI图像进行全自动处理，包括去除颅骨、纠正涡流效应和计算扩散张量指标。感兴趣区域（ROI）勾画由神经影像科医生完成，并经过神经外科医师随机核对勾画。PyRadiomic被用于从AD、RD、MD和FA图像中提取影像学特征和视觉地图。使用ITK-SNAP软件和HSV（色调、饱和度和值）色彩图对视觉地图进行了可视化。

本研究聚焦于通过影像基因组学分析探索GBM的影像组学特征与其生物学特性之间的联系。研究涉及258名患者，使用Shapiro-Wilk测试和Wilcoxon秩和检验分析了他们的临床特征，包括年龄、卡诺夫斯基表现评分（KPS）和总生存期（OS）。结果表明训练集和验证集在这些变量上无显著差异。在影像组学模型构建过程中，经过三个步骤的特征筛选，最终选定了14个特征（RF1-RF14）来计算Radscore。根据Radscore，患者被分为高风险和低风险两组。Kaplan-Meier曲线和多变量Cox分析表明，Radscore是训练集和验证集中总生存期（OS）的独立风险因素。在影像基因组学分析方面，首先通过基因集富集分析（GSEA）识别了649条生物途径，然后通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）产生了5个基因模块。通过Pearson相关性分析和途径富集分析，最终确定了与Radscore相关的途径。此外，通过比较GSEA和WGCNA的结果，确定了142条交叉途径，这些途径主要涉及突触、增殖、DNA损伤反应和复杂细胞功能四个类别。研究还从两个角度对影像组学特征进行了生物学解释：一是评估了单个影像组学特征与交叉途径之间的相关性，二是分析了DTI指标在高风险和低风险组之间的差异。结果显示，不同的放射组学特征与特定的生物途径有显著关联，而DTI指标（如AD和MD）与不同的生物途径类别有不同程度的相关性。首先，评估了14个预后放射组学特征（N=14）与142条交叉途径之间的相关性。其次，对高风险和低风险组之间的DTI指标均值差异进行了显著性分析。结果表明，AD与DNA损伤响应、增殖、突触和复杂细胞功能途径相关；MD主要与DNA损伤响应和增殖途径相关；RD主要与突触途径相关；FA与交叉途径类别之间无显著相关性。

综上所述，本影像基因组学研究表明，从DTI衍生的预后影像组学特征由参与突触、增殖、DNA损伤响应和复杂细胞功能的不同途径驱动。提出的基于生物学可解释的影像组学模型可能有助于指导IDH野生型GBM的治疗策略的制定。