Deep Learning-based Radiomics (DLR) has achieved great success on medical image analysis. In this study, we aim to explore the capability of DLR for survival prediction in NPC. We developed an end-to-end multi-modality DLR model using pretreatment PET/CT images to predict 5-year Progression-Free Survival (PFS) in advanced NPC. A total of 170 patients with pathological confirmed advanced NPC (TNM stage III or IVa) were enrolled in this study. A 3D Convolutional Neural Network (CNN), with two branches to process PET and CT separately, was optimized to extract deep features from pretreatment multi-modality PET/CT images and use the derived features to predict the probability of 5-year PFS. Optionally, TNM stage, as a high-level clinical feature, can be integrated into our DLR model to further improve prognostic performance. For a comparison between CR and DLR, 1456 handcrafted features were extracted, and three top CR methods were selected as benchmarks from 54 combinations of 6 feature selection methods and 9 classification methods. Compared to the three CR methods, our multi-modality DLR models using both PET and CT, with or without TNM stage (named PCT or PC model), resulted in the highest prognostic performance. Furthermore, the multi-modality PCT model outperformed single-modality DLR models using only PET and TNM stage (PT model) or only CT and TNM stage (CT model). Our study identified potential radiomics-based prognostic model for survival prediction in advanced NPC, and suggests that DLR could serve as a tool for aiding in cancer management.


翻译:在这项研究中,我们的目标是探索德国航天中心在NPC中进行生存预测的能力。我们开发了一个端对端多式DLR模型,使用高级NPC的PET/CT图像预测5年无进展生存(PFS)的概率。总共有170名病理上确认为先进的NPC(TNM阶段三或IVa)的病人参加了这项研究。一个3DLR 进化型神经网络(CNN),分两个分支处理PET和CT,优化了德国航天中心在NPC的存活预测能力。我们开发了一个端到端多式多式DLR模型的深度特征,并使用衍生出来的功能来预测5年PFS的概率。作为高层次临床特征,TNMS阶段可以纳入我们的DLR模型,进一步提高预测性绩效。为了在CRRR和DLRM的模型中进行比较,只提取了1456个手工制作的特征,并且从54个模型组合中选择了NCT的3个顶级CRM方法,在T阶段和9个最高级的PFS(在不使用PM-MR),在PM的模型和多式PM-RM-RM-RM-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-I-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-IM-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-IM-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-

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