人工智能在选择结直肠癌肝转移最佳肝脏切缘宽度中的应用

引言对于可切除的结直肠癌肝转移（CRLM）患者，外科医生可控制的影响患者生存的因素包括手术技术和切缘宽度。既往的文献报道的最佳肝切缘均是固定的切缘宽度，并没有考虑患者的不同生物学行为。麻省理工学院（MIT）利用人工智能技术最优置换算法（OPT）针对不同的生物学行为亚组的CRLM患者进行分析，从而确定不同的最佳切缘宽度。该文发表在2022年《美国医学会杂志·外科学》（JAMA Surgery）上。

金克敏 副主任医师

研究方法

研究的内部队列为2000年1月1日至2017年12月31日在选定的三家医院接受根治性手术切除的KRAS基因变异的CRLM患者（包括训练队列及内部验证队列两部分）。

在训练队列里，利用人工智能的技术OPT用于构建随机森林（RF）预测模型来推测每位患者的最佳切缘宽度（即与每位患者死亡概率降低最大的切缘宽度）。随后在内部验证队列里，RF模型用曲线下面积（AUC）来验证，而OPT技术用一种博弈论方法SHAP分析来验证。

外部队列为2019年4月15日至2021年11月11日在法国、挪威、美国、奥地利、阿根廷及日本接受手术的患者。在国际多中心外部验证队列，通过训练新的RF模型来外部验证基于前述OPT方法预测的最佳切缘宽度值。

研究结果

内部队列共965例患者，外部验证队列共878例患者。内部队列中共386例患者为KRAS基因变异，其中位年龄为58.3岁（范围49.0~68.7岁），男性200例（51.8%）。具体见表1。

表1 患者信息

内部队列中构建的RF虚拟事实模型在训练队列及内部验证队列中的AUC值均为0.76，此为文献报道的最高值。对于A、B、C、D四个亚组推荐的最佳切缘宽度分别为6 mm、7 mm、12 mm及7 mm。而SHAP分析大体验证了这个预测切缘的正确性，A组患者切缘6~7 mm，B组患者切缘7 mm，C组患者切缘7~8 mm，D组患者切缘7 mm。具体见图1。

图1 各组数据

外部验证队列包括375例KRAS基因变异患者，其中位年龄为61.0岁（范围53.0~70.0岁），男性218例（58.1%）。构建的RF模型的AUC值为0.78，验证了基于OPT技术推测的最佳切缘宽度的有效性。外部验证队列确定了最佳的切缘宽度7 mm与患者生存期的明显延长相关。详见表2。

表2 OPT技术分析

讨论

本研究利用人工智能技术提供了一种可能的方法来解决长期以来一直有争议的最佳切缘问题。从研究结果看，对于KRAS基因变异的CRLM患者，肝脏肿瘤的切缘为7 mm与最长的生存相关。但本研究毕竟是基于数据的回顾性统计分析，并不能完全取代目前1 mm切缘的常规推荐。因此需要前瞻性研究来进一步验证。