基于影像组学的低级别胶质瘤引发癫痫风险评估方法研究

Low grade gliomas (LGG; World Health Organization grade II) are the most common type of primary brain tumor in young adults. For its damage to the brain tissue, a majority of patients with LGG experience tumor-related epilepsy during the course of the disease. The impact of tumor-related epilepsy on quality of life for patients with LGG is profound due to life-threatening complications associated with epilepsy onset as well as long-term cognitive damage induced by the use of antiepileptic drugs. While imaging features may reflect the underlying pathophysiology of LGG, we could investigate the association between the LGG-related seizures and imaging features including tumor location, tumor shape, textural features and the interactions among them. Based on the quantitative imaging features, a radiomics-based prediction model could be proposed for individualized evaluation of seizure risk and prediction of seizure type.

低级别脑胶质瘤是青少年中最为常见的脑胶质瘤，由于其病灶具有刺激性，相比其他类型的颅脑肿瘤更易引起癫痫。在很多情况下，癫痫发作就是低级别脑胶质瘤患者的首发症状或唯一症状。癫痫的发作和抗癫痫药物的副作用严重影响了患者的生存质量。对低级别脑胶质瘤患者进行无创的癫痫风险评估和癫痫发作类型预测，对不同风险级别的患者采取不同的干预手段，能够大大提高脑胶质瘤的综合治疗效果。本项目拟采用新兴的影像组学分析方法，利用磁共振图像，针对低级别脑胶质瘤引起癫痫的危险因素难以量化以及癫痫风险难以个体化预测的问题，提取反映低级别脑胶质瘤引起癫痫发作危险因素的定量化肿瘤位置和传统影像组学特征，以及它们之间的交互作用，构建影像组学标签，研发能够进行个体化精准分类的预测模型，为临床医生和患者提供简便易用的低级别脑胶质瘤引起癫痫风险评估和癫痫类型预测工具。

本项目围绕着利用多模态磁共振成像实现低级别脑胶质瘤引起癫痫风险预测这一核心目标开展研究工作，在临床数据收集、分析方法研究和预测模型构建等几个方面开展工作，基于人工智能方法实现了对低级别脑胶质瘤患者发生癫痫风险的精准预测，并构建了适合临床使用的工具。.项目执行过程中，我们首先与项目合作单位首都医科大学附属天坛医院共同建立了符合WHO脑胶质瘤诊断标准的低级别脑胶质瘤患者样本库，从中国脑胶质瘤基因组图谱数据库（CGGA）筛选纳入超过300例患者的完整临床信息和影像学资料。同时，我们还研发了一系列基于磁共振成像的影像组学分析方法，针对多模态磁共振成像分析以及磁共振成像信息与临床信息融合分析开展方法研究工作，在多模态影像数据与临床数据融合建模上取得了一些进展，主要包括癫痫患者中MRI阴性的海马硬化检测方法、多序列磁共振影像组学建模方法和多中心影像组学模型方法等。我们将该方法应用于乳腺癌患者新辅助治疗效果评估大，幅提升了预测精度。基于上述多模态磁共振成像分析方法，我们构建了低级别脑胶质瘤患者癫痫风险预测模型，筛选了低级别脑胶质瘤患者中与癫痫发生风险显著相关的特征，并对模型预测性能进行了外部验证，实现了对癫痫发作风险的个体化辅助预测。.项目相关成果在Clinical Cancer Research、Radiothearpy and Oncology、Theranostics以及Neuroimage-Clinical等国际主流SCI杂志发表论文10篇，并以口头报告的形式在本领域国际主流学术会议发表论文2篇，相关的分析方法申请国家发明专利2项。项目负责人获得了“优秀青年基金”项目资助，并破格晋升为研究员、博士研究生导师，入选中国科学院青年科技促进会，担任了中国研究型医院学会医学影像与人工智能专业委员会副主任委员，协助其他导师培养3名博士和3名硕士。