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论著-人工智能影像

基于XGBoost机器学习算法的肺结节浸润性预测模型构建与验证:一项双中心研究*

作者:夏志颖1 刘子蔚2 胡秋根2 包陈政任3 张 榕2,*

所属单位:1.海南省中医院放射科 (海南 海口 570203) 2.南方医科大学顺德医院(佛山市顺德区第一人民医院)放射科 (广东 佛山 528308) 3.南方医科大学顺德医院附属陈村医院(佛山市顺德区第一人民医院附属陈村医院)放射科 (广东 佛山 528313)

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摘要

目的 采用XGBoost机器学习算法构建一个临床影像模型,预测肺结节病理浸润性,并在一个外部验证组中对模型进行泛化性验证。方法 回顾性纳入CT诊断为孤立性肺结节患者248例,分别提取肺结节区域和结节周围3mm、5mm区域的放射组学特征。经过从粗到细的特征选择后,使用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)方法计算Radscore。采用单因素和多因素Logistic回归分析筛选与肺结节浸润性相关的临床放射学因素。然后,利用Logistic和XGBoost算法构建临床-放射组学联合模型,在一个独立的外部验证组(n=147)中评估模型的泛化性能。结果 综合Radscore、CT值、肺结节长度、月牙征的临床放射学XGBoost联合模型对肺结节浸润性的预测效果优于放射组学模型、临床放射学Logistic联合模型,在训练队列中的曲线下面积AUC为0.889 (95% CI, 0.848~0.927),在外部验证组中曲线下面积AUC为0.889 (95% CI, 0.823~0.942)。结论 我们采用XGBoost机器学习算法构建了一种预测肺结节浸润性的临床放射学模型,结果显示出令人满意的预测效能,并在一个独立外部验证组中得到了良好的泛化性验证,可以帮助临床医生指导肺结节的诊疗并制定评估策略。


【关键词】肺结节;极端梯度上升;机器学习;放射组学

【中图分类号】R445

【文献标识码】A

【DOI】10.3969/j.issn.1672-5131.2024.08.054