本研究利用机器学习模型和竞争风险分析,评估了结直肠印戒细胞癌患者的预后系统。研究发现,与pN分期相比,阳性淋巴结的对数比(LODDS)是更优的预后预测指标,具有良好的预测性能,可通过可靠的生存预测工具辅助临床决策。
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方法文章
* These authors contributed equally
本研究利用机器学习模型和竞争风险分析,评估了结直肠印戒细胞癌患者的预后系统。研究发现,与pN分期相比,阳性淋巴结的对数比(LODDS)是更优的预后预测指标,具有良好的预测性能,可通过可靠的生存预测工具辅助临床决策。
淋巴结状态是患者重要的预后预测指标;然而,结直肠印戒细胞癌(SRCC)的预后研究受到的关注较为有限。本研究结合机器学习模型(随机森林、XGBoost 和神经网络)与竞争风险模型,探讨阳性淋巴结的对数比值(LODDS)、淋巴结比率(LNR)以及 pN 分期在 SRCC 患者中的预后预测能力。相关数据来源于监测、流行病学和最终结果(SEER)数据库。对于机器学习模型,首先通过单变量和多变量 Cox 回归分析确定癌症特异性生存(CSS)的预后因素,随后应用三种机器学习方法——XGBoost、RF 和 NN——以确定最优的淋巴结分期系统。在竞争风险模型中,采用单变量和多变量竞争风险分析识别预后因素,并构建列线图以预测 SRCC 患者的预后。采用受试者工作特征曲线下面积(AUC-ROC)和校准曲线评估模型的预测性能。本研究共纳入 2,409 例 SRCC 患者。为验证模型的有效性,另纳入一个包含 15,122 例非 SRCC 结直肠癌患者的队列进行外部验证。机器学习模型与竞争风险列线图在预测生存结局方面均表现出较强的性能。与 pN 分期相比,LODDS 分期系统展现出更优的预后判断能力。经评估,机器学习模型与竞争风险模型均具有优异的预测性能,表现为良好的区分度、校准度和可解释性。本研究结果可能有助于指导患者的临床决策。
结直肠癌(CRC)是全球第三大最常见的恶性肿瘤1,2,3。印戒细胞癌(SRCC)是CRC的一种罕见亚型,约占病例的1%,其特征是细胞内含有大量黏液,导致细胞核被挤压至一侧1,2,4。SRCC常发生于较年轻的患者,女性发病率较高,且在诊断时多处于晚期肿瘤阶段。与结直肠腺癌相比,SRCC分化程度更差,远处转移风险更高,5年生存率仅为12%–20%5,6。建立准确有效的SRCC预后预测模型,对于优化治疗策略和改善临床结局至关重要。
本研究旨在利用先进的统计方法(包括机器学习(ML)和竞争风险模型)为印戒细胞癌(SRCC)患者构建一个稳健的预后模型。这些方法能够处理临床数据中的复杂关系,提供个体化的风险评估,并在预测准确性方面优于传统方法。机器学习模型(如随机森林、XGBoost和神经网络)在处理高维数据和识别复杂模式方面表现出色。已有研究表明,人工智能模型在结直肠癌生存结局预测中具有显著效果,凸显了机器学习在临床应用中的潜力7,8。与机器学习相辅相成,竞争风险模型可针对多种事件类型(如癌症特异性死亡与其他死因)进行分析,从而优化生存分析。与Kaplan-Meier估计器等传统方法不同,竞争风险模型能够在存在竞争风险的情况下准确估计事件的边际概率,提供更精确的生存评估8。将机器学习与竞争风险分析相结合,可提升预测性能,为SRCC个体化预后工具的开发提供有力框架9,10,11。
淋巴结转移显著影响结直肠癌(CRC)患者的预后和复发。尽管TNM分期系统中的N分期评估至关重要,但淋巴结检出不足——在48%至63%的病例中均有报道——可能导致疾病被低估。为解决这一问题,已提出淋巴结转移率(LNR)和阳性淋巴结对数比(LODDS)等替代方法。LNR是指阳性淋巴结(PLNs)与总淋巴结(TLNs)数量的比值,受TLN数量影响较小,是结直肠癌的预后因素。LODDS是阳性淋巴结与阴性淋巴结(NLNs)数量比值的对数形式,在胃部印戒细胞癌和结直肠癌中均显示出更优的预测能力10,11。机器学习在肿瘤学中的应用日益广泛,相关模型已在多种癌症(包括乳腺癌、前列腺癌和肺癌)中改善了风险分层和预后预测12,13,14。然而,其在结直肠印戒细胞癌中的应用仍较为有限。
本研究旨在通过将阳性淋巴结的对数比(LODDS)与机器学习及竞争风险模型相结合,构建一个全面的预后预测工具。通过评估LODDS的预后价值并利用先进的预测技术,本研究旨在加强临床决策能力,改善SRCC患者的治疗结局。
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本研究未涉及伦理审批及参与同意。研究使用的数据来源于数据库。我们纳入了2004年至2015年间诊断为结直肠印戒细胞癌的患者,以及其他类型的结直肠癌患者。排除标准包括生存时间少于一个月的患者、临床病理信息不完整的患者,以及死因不明确或未指明的病例。
1. 数据获取
2. 机器学习模型的构建与验证
3. 竞争风险模型的构建与验证
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患者特征
本研究聚焦于结直肠印戒细胞癌(SRCC)患者,数据来源于2004年至2015年期间的SEER数据库。排除标准包括生存时间少于一个月的患者、临床病理信息不完整的患者,以及死亡原因不明确或未指明的病例。共有2409例符合纳入标准的结直肠SRCC患者,被随机分为训练队列(N = 1686)和验证队列(N = 723)。使用R软件对训练队列和验证队列的人口统计学及临床参数进行分析,结果如表1所示。在所有纳入的患者中,大多数年龄超过60岁,男女患者数量相近。大多数患者为白人。超过一半的患者(56%)已婚。大多数肿瘤分级为III-IV级(76%)。大多数患者(82%)的肿瘤大小超过3.5厘米,且多数患者属于LODDS1组(42%)。在整个队列中,接受化疗的患者比例较高(53%)。原发肿瘤主要位于右半结肠(67%)。经随机分组后,两组之间的基线特征在统计学上无显著差异。
机器学习模型中包含的预后临床因素的确定
我们首先通过Cox回归分析筛选出对机器学习模型具有显著性的变...
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结直肠印戒细胞癌(SRCC)是一种罕见且特殊的结直肠癌亚型,预后较差。因此,需要更加关注SRCC患者的预后情况。准确预测SRCC患者的生存率对于判断其预后并制定个体化治疗决策至关重要。在本研究中,我们探讨了SRCC患者临床特征与预后之间的关系,并从SEER数据库中确定了适用于SRCC患者的最优淋巴结分期系统。据我们所知,这是首次通过综合运用机器学习与竞争风险分析方法确定结直肠SRCC患者适宜的淋巴结分期系统,并构建用于预后预测的列线图的研究。
结直肠癌(CRC)患者转移性淋巴结(LN)的数量是评估预后和复发的重要指标。准确的淋巴结分期在确定印戒细胞癌(SRCC)患者的治疗策略和预后中起关键作用。淋巴结比率(LNR)和阳性淋巴结数的对数比值(LODDS)是用于评估胃癌(GC)淋巴结受累情况的替代方法,可改进分期系统并提供更精确的预后信息10,13。本研究利用SEER数据库,揭示了LODDS、LNR和pN分期与SRCC患者癌症特异性生存(CSS)之间的相关性。通过AUC...
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作者无须披露任何财务利益冲突。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| SEER数据库 | 美国国立卫生研究院国家癌症研究所 | ||
| X-tile 软件 | 耶鲁医学院 | ||
| R-studio | 阳性淋巴结数,淋巴结转移率,log odds of positive lymph nodes,机器学习,竞争风险模型,结直肠印戒细胞癌,癌症特异性生存率,SEER数据库,预后预测,pN分期 |
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