ITHscore: comprehensive quantification of intra-tumor heterogeneity in NSCLC by multi-scale radiomic features

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作者
Jiaqi Li,Zhen‐Bin Qiu,Chao Zhang,Sijie Chen,Meng-Min Wang,Qiuchen Meng,Haiming Lu,Lei Wei,Hairong Lv,Wen‐Zhao Zhong,Xuegong Zhang
出处
期刊:European Radiology [Springer Science+Business Media]
卷期号:33 (2): 893-903 被引量:33
标识
DOI:10.1007/s00330-022-09055-0
摘要

ObjectivesTo quantify intra-tumor heterogeneity (ITH) in non-small cell lung cancer (NSCLC) from computed tomography (CT) images.MethodsWe developed a quantitative ITH measurement—ITHscore—by integrating local radiomic features and global pixel distribution patterns. The associations of ITHscore with tumor phenotypes, genotypes, and patient’s prognosis were examined on six patient cohorts (n = 1399) to validate its effectiveness in characterizing ITH.ResultsFor stage I NSCLC, ITHscore was consistent with tumor progression from stage IA1 to IA3 (p < 0.001) and captured key pathological change in terms of malignancy (p < 0.001). ITHscore distinguished the presence of lymphovascular invasion (p = 0.003) and pleural invasion (p = 0.001) in tumors. ITHscore also separated patient groups with different overall survival (p = 0.004) and disease-free survival conditions (p = 0.005). Radiogenomic analysis showed that the level of ITHscore in stage I and stage II NSCLC is correlated with heterogeneity-related pathways. In addition, ITHscore was proved to be a stable measurement and can be applied to ITH quantification in head-and-neck cancer (HNC).ConclusionsITH in NSCLC can be quantified from CT images by ITHscore, which is an indicator for tumor phenotypes and patient’s prognosis.Key Points • ITHscore provides a radiomic quantification of intra-tumor heterogeneity in NSCLC. • ITHscore is an indicator for tumor phenotypes and patient’s prognosis. • ITHscore has the potential to be generalized to other cancer types such as HNC.
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