近日，中國(guó)科學(xué)院合肥腫瘤醫(yī)院在利用多模態(tài)影像預(yù)測(cè)膠質(zhì)瘤放療療效的研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表在醫(yī)學(xué)與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域TOP期刊IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics上。

術(shù)后放療在膠質(zhì)瘤治療中具有重要作用，但僅部分患者對(duì)治療有明顯反應(yīng)。因此，放療前準(zhǔn)確預(yù)測(cè)治療反應(yīng)對(duì)于制定個(gè)體化的劑量調(diào)整策略至關(guān)重要。傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法依賴(lài)臨床因素，難以反映腫瘤異質(zhì)性帶來(lái)的影響。影像組學(xué)通過(guò)提取腫瘤區(qū)域的細(xì)微特征，在預(yù)測(cè)方面表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)模型。然而，目前模型僅關(guān)注單一感興趣區(qū)域，未能充分考慮術(shù)后放療靶區(qū)中腫瘤微環(huán)境的空間異質(zhì)性與其對(duì)治療結(jié)果的潛在影響。此外，現(xiàn)有的“生境分析”方法雖能將異質(zhì)性腫瘤分割為具有不同生物特征的子區(qū)域，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在利用不足、特征融合導(dǎo)致過(guò)擬合，以及傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)模型難以捕捉復(fù)雜區(qū)域間關(guān)系等問(wèn)題。

為克服上述挑戰(zhàn)，本研究提出了一種基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多視圖學(xué)習(xí)的多圖融合框架。該方法將每位患者視為圖中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)特征由其影像組學(xué)特征構(gòu)成，圖的結(jié)構(gòu)則基于患者臨床特征間的相似性建立。圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)信息傳遞機(jī)制捕捉復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)間關(guān)系，從而更好地理解腫瘤特征間的交互作用。同時(shí)，多圖融合框架將每個(gè)生境子區(qū)域作為一個(gè)獨(dú)立視圖，不僅可以融合單個(gè)患者不同區(qū)域的信息，還可在不同患者間捕捉腫瘤微環(huán)境的共性與差異。該方法有助于更全面地理解腫瘤微環(huán)境對(duì)放療反應(yīng)的影響，提升預(yù)測(cè)性能并增強(qiáng)模型解釋性。

腦系腫瘤中心長(zhǎng)期致力于基于多模態(tài)影像的腦腫瘤精準(zhǔn)診療研究，旨在完善一套系統(tǒng)的多模態(tài)影像驅(qū)動(dòng)的腦腫瘤精準(zhǔn)放療體系。該體系不僅有助于深入探索腦腫瘤治療反應(yīng)的病理生理機(jī)制，也為實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的放療靶區(qū)勾畫(huà)與療效評(píng)估提供了技術(shù)支持與應(yīng)用前景。

該論文的第一單位為中國(guó)科學(xué)院合肥腫瘤醫(yī)院，第一作者為中國(guó)科學(xué)院合肥腫瘤醫(yī)院腦系腫瘤中心博士后、主治醫(yī)師王毅欣，博士后合作導(dǎo)師王宏志研究員為通訊作者。本研究得到了合肥物質(zhì)院院長(zhǎng)基金和合肥腫瘤醫(yī)院人才培養(yǎng)基金的支持。

文章鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11096419

基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多視圖學(xué)習(xí)的多圖融合框架