Tổng số lượt xem trang

Thứ Tư, 23 tháng 11, 2022

New Quantitative US Techniques for FAT LIVER


 




BÀN LUẬN và PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI

Nhiều báo cáo trong các nghiên cứu khác nhau cho thấy hình ảnh giảm âm của siêu âm CAP và B-mode dường như nhạy hơn CT, nhưng kém chính xác hơn so với các phương pháp dựa trên MR (Bảng 2,3).3. Trong khi đó, ASQ và TSI cho thấy hiệu suất tuyệt vời khi so với MRS hoặc MRI-PDFF làm tiêu chuẩn tham khảo trong từng nghiên cứu tiến cứu đơn lẻ (ASQ, độ nhạy, 86,2% và độ đặc hiệu, 100% cho ≥ 10% [108]; TSI, độ nhạy, 85,7% và độ đặc hiệu , 97,4% đối với ≥ 5% [97]). Tuy nhiên, các nghiên cứu đa trung tâm lớn hơn là cần thiết để xác nhận những phát hiện này.

Siêu âm là phương pháp chẩn đoán đầu tay để đánh giá tình trạng gan nhiễm mỡ; tuy nhiên,  bị hạn chế bởi độ nhạy tương đối thấp và tính biến thiên đáng kể giữa các intra and inter-observers [27,28]. Trong khi đó, QUS nhìn chung thể hiện sự đồng thuận tốt  [21,23,88,99]. Hơn nữa, QUS cung cấp các giá trị liên tục liên quan đến hàm lượng chất béo trong gan, không như siêu âm thường quy, chỉ có các giá trị phân loại chủ quan; điều này giúp theo dõi lâu dài và đánh giá đáp ứng điều trị [97]. Trong bối cảnh này, QUS là kỹ thuật giúp sàng lọc và theo dõi điều trị bệnh nhân NAFLD. Ngoài NAFLD, QUS có khả năng áp dụng cho bất kỳ tình trạng  tích tụ mỡ ở gan có ảnh hưởng đến tiên lượng bệnh nhân. Ví dụ, nhiễm mỡ ≥ 30% trong ghép gan làm tăng nguy cơ thải ghép sau ghép gan [120]. Ngoài ra, mức độ nặng của gan nhiễm mỡ có liên quan đến kết quả và tỷ lệ tử vong sau phẫu thuật gan [121]. Do đó, các kỹ thuật QUS là công cụ đánh giá trước phẫu thuật hoặc trước ghép gan không xâm lấn [về sự hiện diện và mức độ gan nhiễm mỡ]. Các kỹ thuật QUS khác nhau, bao gồm CAP [19], tạo hình giảm âm/attenuation imaging/ [20,21,22,23], ASQ [24] và tạo hình Nakagami [23], đã được thương mại hóa với kết quả đầy hứa hẹn để định lượng gan nhiễm mỡ, mặc dù cần xác nhận thêm và tiêu chuẩn hóa để áp dụng lâm sàng.

Viêm và xơ hóa gan cũng là những đặc điểm mô học quan trọng của NAFLD, có ảnh hưởng đến chiến lược điều trị [122]. Mặc dù siêu âm đàn hồi thoáng qua Fibroscan là kỹ thuật tốt để đánh giá xơ hóa gan [123,124,125], nhưng  còn hạn chế do đánh giá mù vì không có siêu âm B-mode dẫn đường. ASQ đã được dùng để đánh giá xơ hóa; tuy nhiên, hiệu suất của nó, như đã đề cập, đang gây tranh cãi [113,114,115,116]. Do đó, cần phải đánh giá không xâm lấn tình trạng viêm hoặc xơ hóa ở bệnh nhân NASH/NAFLD. Gần đây,  siêu âm đàn hồi sóng biến dạng và phân tán [dyspersion] sóng biến dạng (độ nhớt) phát hiện tôt xơ hóa [126,127] và viêm [128,129]. Những kỹ thuật này, kết hợp với kỹ thuật QUS để định lượng mỡ gan, giúp đánh giá toàn diện bệnh nhân NASH/NAFLD bằng siêu âm. 

Cần thiết có các nghiên cứu sâu hơn xác nhận các dấu ấn sinh học dựa trên hình ảnh này trong mẫu nghiên cứu lớn độc lập.

--------------

Conventional Imaging Techniques for Liver Fat Quantification

B-Mode Ultrasound

B-mode ultrasound is the most common imaging modality used to evaluate hepatic steatosis. Using B-mode ultrasound, hepatic steatosis can be graded based on the following findings: 1) higher echogenicity of the liver than that of the renal cortex, 2) impaired visualization of the intrahepatic vessels, and 3) impaired visualization of the diaphragm and posterior right hepatic lobe due to ultrasound beam attenuation (Fig. 1) []. Although B-mode ultrasound has the advantages of high accessibility and low cost, especially compared with MRI, it is limited by its relatively low sensitivity for detecting mild hepatic steatosis (73.3% for detection of > 0%–5% steatosis) [] and its substantial intra- and inter-observer variability (κ = 0.54 and 0.43, respectively) [].

QUS Techniques

Although conventional B-mode ultrasound is used for a wide range of medical indications, quantitative information from B-mode ultrasound images is limited because ultrasound images are highly dependent on machine settings. However, recent technical developments allow ultrasound scanners not only to deliver images but also to obtain raw radiofrequency (RF) data, which enables the development of QUS []. QUS measures various acoustic parameters, including the attenuation coefficient (AC) [], backscatter coefficient (BSC), speckle statistics [,], speed of sound [,], and elastography metrics [,] from the tissue, most of which are obtained from the raw RF data rather than processed images []. It aims to estimate tissue properties from these acoustic parameters by using appropriate models and theories of how ultrasound interacts with the tissue []. Since QUS can provide quantitative data related to tissue properties, it has been studied and utilized in various medical fields [] such as the assessment of osteoporosis [], characterization of the myocardium [], characterization of breast and thyroid lesions [,,], detection of prostate cancer and metastatic lymph nodes [,], and assessment of tumor response to chemotherapy [,], among others. In addition, QUS is expected to be effective in detecting hepatic steatosis, because the acoustic properties of hepatic tissue change with hepatic fat accumulation. Accordingly, multiple QUS techniques based on various acoustic parameters have been developed to quantitatively evaluate hepatic steatosis []. In this article, we introduce several representative QUS techniques based on AC, BSC, and speckle statistics for the evaluation of hepatic steatosis, which are briefly summarized in Table 1 and Figure 3.

Attenuation Coefficient (AC)

Attenuation refers to the energy loss when an ultrasound wave passes through tissue, and it is dependent on the tissue properties and the ultrasound frequency []. Ultrasound attenuation increases with hepatic fat infiltration, which obscures the hepatic vessels and diaphragm during conventional ultrasound [,,]. AC is a quantitative measure of energy loss during ultrasound transmission []. There are two major approaches for the evaluation of hepatic steatosis using AC: 1) controlled attenuation parameter (CAP) obtained with the transient elastography device, using A-mode ultrasound and 2) B-mode ultrasound-guided attenuation imaging.

Controlled Attenuation Parameter (CAP) 

CAP is one of the most widely studied QUS techniques for the quantification of hepatic steatosis, which uses an ultrasound-based vibration-controlled transient elastography (VCTE™) device (Fibroscan, Echosens). CAP is assessed simultaneously with liver stiffness measurement using raw RF data acquired by FibroScan []. To measure CAP, a patient should lie in the dorsal decubitus position with the right arm in maximum abduction. Then, an operator should place the appropriate probe on the intercostal space at the level of the right hepatic lobe []. Originally, a 3.5-MHz probe (M probe) was used to measure CAP, but a probe with a lower central frequency (XL probe, with a central frequency of 2.5 MHz) can be used with similar diagnostic performance, which can be useful for obese patients [,]. The probe should be placed in a portion of the liver with a > 6-cm thickness and without large vessels, and the placement can be assisted by ultrasound time-motion images. After the probe is placed at the appropriate site, acquisition of CAP and liver stiffness can be initiated by pressing the probe button []. The final CAP result is expressed as dB/m, which is correlated with the grade of hepatic steatosis []. The overall failure rate of CAP measurement using the M probe was reported to be 7.7%, which was associated with body mass index (BMI): 1.0% in patients with BMI ≤ 25 kg/m2 and 58.4% in patients with BMI > 40 kg/m2 []. The proper use of XL probes and automatic probe selection tools may reduce the failure rate [].

The diagnostic performance of CAP has been variably reported as AUROCs ranging from 0.64 to > 0.90 (Table 2) [,,,,,,,,,,,]. In a meta-analysis of 19 studies involving 2735 patients, good overall diagnostic performance was reported as AUROCs of 0.823, 0.865, and 0.882 for the detection of hepatic steatosis grade ≥ S1, S2, and S3, respectively []. However, previous studies reported the inferiority of CAP to MRS (AUROC, 0.77 vs. 0.99 for ≥ S1) [] or MRI-PDFF (AUROC, 0.88, 0.73, and 0.70 vs. 0.98, 0.90, and 0.79 for ≥ S1, S2, and S3, respectively) [] for the diagnosis of hepatic steatosis.

Nevertheless, CAP is less time-consuming and allows the simultaneous evaluation of steatosis and fibrosis [,]. It is also likely to be observer-independent with good interobserver agreement (concordance correlation coefficient, 0.82 between two raters) []. However, CAP can be affected by several other factors, including skin capsular distance [,] and probe type (M vs. XL probe) [,] and the cutoff value for the diagnosis of hepatic steatosis is poorly standardized and variable across studies (Table 2,Fig. 4A). In addition, CAP measurement from a sample volume is obtained blindly without a B-mode ultrasound image; therefore, the CAP value can be misevaluated due to the inadvertent inclusion of hepatic vessels, ducts, masses, or uneven steatosis [].

B-Mode Ultrasound-Guided Attenuation Imaging 

The measurement of AC under B-mode ultrasound guidance has been studied since the 1980s [,,]. Recently, novel techniques for calculating the AC under B-mode ultrasound guidance have been commercialized for the evaluation of hepatic steatosis, including attenuation imaging (ATI; Canon Medical Systems) [], ultrasound-guided attenuation parameter (UGAP; GE Healthcare) [], attenuation coefficient (ATT; Hitachi) [], and tissue attenuation imaging (TAI; Samsung Medison) []. Although the detailed evaluation method slightly differs between vendors, the general process of measurement is as follows: 1) B-mode ultrasound evaluation of the liver is performed using a convex probe, 2) the probe is located to visualize the right hepatic lobe through an intercostal window for AC measurement, 3) the region of interest (ROI) is placed in the right hepatic lobe at least 2 cm below the liver capsule to avoid reverberation artifacts during breath-hold while avoiding or automatically excluding large vessels, and 4) AC value (in dB/cm/MHz) and reliability of the measurement (in R2) are measured. A measurement of R2 ≥ 0.60–0.90 is considered valid, depending on the vendors, and usually a median or mean value of five valid measurements is used for the assessment of hepatic steatosis (Fig. 5) [,,,,]. The technical failure rate of these techniques, including ATI and UGAP, seems to be low (0%–4.3%), although there is little reported data [,,,,].

In several recent studies, AC calculated with these techniques generally showed a good diagnostic performance for hepatic steatosis, with liver biopsy or MRI-PDFF as reference standards (AUROC, 0.76–0.98 with different techniques, reference standards, and target degree of steatosis) [,,,,,,,,,,]. In addition, AC has been shown to correlate well with the degree of steatosis evaluated by histology or MRI-PDFF (r = 0.47–0.78) [,,,,,,,,,]. The detailed results of the studies on ATI, UGAP, ATT, and TAI are summarized in Table 3 and Figure 4B.

The advantage of these techniques over CAP is their use of B-mode ultrasound images. First, conventional ultrasound evaluation of the liver can be performed simultaneously with fat quantification. Second, the ROI for calculating AC can be placed while visualizing the liver, and a more reliable result can be obtained by avoiding large vessels, ducts, and hepatic masses or cysts [,,]. Studies have shown that ATI and UGAP are superior to CAP for the prediction of hepatic steatosis [,]. In addition, ATI, UGAP, and TAI showed high intra- and inter-observer reproducibility (intraclass correlation coefficients [ICCs] for intra-and inter-observer reproducibility, 0.93 and 0.79 for ATI, 0.86 and 0.84 for UGAP, and 0.99 and 0.99 for TAI, respectively) [,,]. However, AC can also theoretically be affected by fibrosis, although the effect of fibrosis is less pronounced than steatosis []. Different results have been reported on the effects of hepatic fibrosis on AC measured with ATI, UGAP, or TAI [,,,,]. Therefore, further studies and standardization of AC, with consideration of concurrent hepatic fibrosis, are warranted.

Backscatter Coefficient (BSC)

BSC is a quantitative measure of ultrasound energy reflected from a tissue during ultrasound examination and is related to the echogenicity or “brightness” of the tissue in conventional ultrasound. As echogenicity increases with fatty liver in conventional ultrasound, BSC is also known to increase with hepatic fat infiltration [,]. In some recent studies, BSC correlated well with the degree of hepatic steatosis evaluated by liver biopsy (r = 0.67) [] or MRI-PDFF (r = 0.72 and 0.80) [,]. BSC has also been reported to have a good diagnostic performance for hepatic steatosis (AUROC, 0.85 and 0.83 for ≥ S2 and ≥ S3 and 0.95 for MRI-PDFF ≥ 5%) [,], with biopsy or MRI-PDFF as reference standards. However, these studies were in the research stage, which required post-processing of QUS data using a custom software.

Ultrasound Envelope Statistic Parametric Imaging (Speckle Statistics)

Ultrasound images contain speckle patterns that appear in a granular form. Since the speckle pattern is generated by the scattering of ultrasound signals by microstructures in the tissue, speckle statistics with the backscatter envelope can describe the scattering characteristics of the tissue [,,]. The Rayleigh distribution generally describes the envelope of the backscattered ultrasound signal, which corresponds to the distribution of the envelope in the case of a high density of random scatterers without a coherent signal component [,]. However, because the distribution of the scattered ultrasound signals within the actual tissue does not always follow the Rayleigh distribution, various statistical models have been proposed [,,,,]. Acoustic structure quantification (ASQ) and the Nakagami distribution have been the most widely studied for tissue characteristics.

Acoustic Structure Quantification (ASQ) 

ASQ (Canon Medical Systems) is a quantification method for liver tissue characterization that measures the difference between the theoretical and real envelope distributions []. In ASQ, envelopes are used to compute Cm2 by comparing the variance of the theoretical Rayleigh distribution and the real backscatter envelope distribution. Using limited envelope signals less than µ + 4σ, where µ and σ denote the mean and standard deviation of the envelope distribution, respectively, Cm2 is recalculated as rCm2. The recalculated rCm2 and the original Cm2 are compared to derive the focal disturbance ratio (FD ratio) [,,]. In fatty liver, the echogenicity of the hepatic parenchyma is increased, and the hepatic vessel walls are blurred due to reflection and scattering of the ultrasound waves, which results in the homogenization of the signal strength []. Therefore, the FD ratio theoretically decreases in fatty liver [].

The process of performing ASQ examination is as follows. First, B-mode ultrasound evaluation of the liver is performed. Next, ultrasound images in ASQ mode are acquired from the right intercostal and right subcostal view 3–5 times each. Display depth and transmit focus are set to 10 cm and 6 cm, respectively. Then, ROIs that are as large as possible are placed on the liver in the images, while avoiding large hepatic vessels and artifacts. Finally, the FD ratio is calculated automatically within the ROI and displayed on the monitor. The mean FD ratio can be used for analysis of hepatic steatosis [,]. The FD ratio measured in the intercostal and subcostal views did not show a significant difference and showed good agreement (ICC, 0.90) [].

In early animal and human studies, the FD ratio measured by ASQ correlated well with the fat droplet area on biopsy (r = -0.75 to -0.72) [,] or MRS (r = -0.90 to -0.87) [,,]. One study also showed good diagnostic performance of the FD ratio (AUROC, 0.96 for hepatic steatosis ≥ 10%) []. However, another clinical study showed a relatively weak correlation between the FD ratio and MRS (r = -0.43) and fair diagnostic performance of the FD ratio for the diagnosis of hepatic steatosis, defined by a CAP value of > 300 dB/m (AUROC, 0.76) []. Furthermore, there have also been several studies on the relationship between FD ratio and fibrosis, although the results are controversial, which can be a confounding factor when evaluating hepatic steatosis using ASQ [,,,,]. Further studies on both steatosis and fibrosis are needed.

Nakagami Imaging

The Nakagami distribution is a generalized statistical model for evaluating the scattering characteristics within a tissue [,]. The Nakagami parameter (m) of the distribution is a shape parameter that depends only on the shape of the envelope distribution. The Nakagami parameter encompasses most scattering conditions. For m < 1, the envelope statistics represent a small number of randomly distributed scatterers. When m = 1, the envelope statistic is a Rayleigh distribution and represents a large number of randomly distributed scatterers. When m > 1, the envelope statistics represent a large number of randomly distributed scatterers with additional periodic scatterers [,]. Therefore, the backscattering characteristics of liver steatosis can be explained by the Nakagami parameter with specific physical meanings according to the various amounts and spatial arrangement of scatterers.

Early animal and human studies revealed a significant positive correlation between the Nakagami parameter and the lipid concentration of the liver tissue (r = 0.86 and 0.79 for cholesterol and triglyceride, respectively) [] and the degree of hepatic steatosis assessed by a conventional ultrasound-based scoring system (r = 0.84) [].

Recently, a commercially available QUS modality based on the Nakagami distribution, tissue scatter-distribution imaging (TSI, Samsung Medison), was introduced (Fig. 6) [,,]. The image acquisition process of TSI is similar to that of TAI. First, B-mode ultrasound images are acquired at the right hepatic lobe through the intercostal window near the level of the hepatic hilum. Then, a function key for the TSI is selected and an ROI box is generated. The operator should place the ROI in a relatively homogeneous region in the right hepatic lobe, at least 2 cm below the liver capsule. Large hepatic vessels, focal fat sparing or deposition, and artifacts should be avoided as for other QUS techniques, including TAI. Finally, the TSI parameter (TSI-p, which is equal to m × 100) is calculated and the mean or median values of TSI-p are used for the analysis of hepatic steatosis [].

In recent studies, the TSI-p showed a good correlation with both CAP (r = 0.68, with CAP value [23], and r = 0.59 with steatosis grade determined by CAP [101]) and MRI-PDFF (r = 0.73) [97]. TSI also showed excellent performance for the diagnosis of hepatic steatosis (AUROC, 0.96 for hepatic fat content ≥ 5% and 0.94 for hepatic fat content ≥ 10%), with MRI-PDFF as a reference standard [97] and good intra- and inter-observer agreements (ICC, 0.98 and 0.95, respectively) [23]. However, there are controversial results on the effect of TSI-p on fibrosis, which is another important pathological feature of NAFLD/NASH [97,101]. Therefore, further validation with consideration of fibrosis is warranted.


Thứ Năm, 10 tháng 11, 2022

ULTRASOUND-BASED RADIOMICS

 








Radiomics là một chuyên ngành khá mới liên quan đến việc trích xuất thông lượng cao các đặc điểm hình ảnh từ các hình ảnh y khoa [1-3]. Chúng được kết hợp với dữ liệu di truyền và lâm sàng, qua sử dụng các phương pháp trí tuệ nhân tạo để trích xuất các đặc điểm của khối u dựa trên sinh lý bệnh, sinh học phân tử và các thông tin liên quan khác, cung cấp các thực hành lâm sàng để hỗ trợ việc ra quyết định điều trị [4,5]. Hiện nay, radiomics có vai trò cần thiết trong chẩn đoán phụ trợ bệnh lý, dự đoán hành vi sinh học của khối u và đánh giá đáp ứng điều trị. Đã có một số nghiên cứu radiomics về chụp cắt lớp vi tính (CT), chụp cộng hưởng từ (MRI) và bệnh học  [6-9]. Là một nhánh quan trọng của hình ảnh y khoa, siêu âm là một phương pháp tạo hình thời gian thực, năng động và thuận tiện, không gây tổn thương bức xạ và phạm vi bao phủ rộng và nhiều chế độ hình ảnh [10]. Radiomics ultrasound là một công nghệ phát triển nhanh chóng với những thách thức và cơ hội đáng kể. Cho đến nay, đã có những nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tuyến giáp [11], vú [12], gan [13], sản khoa [14], tuyến tiền liệt [15] và trực tràng [8]. Với những cập nhật liên tục trong công nghệ xử lý hình ảnh và ứng dụng các thuật toán máy học (ML), radiomics ultrasound có triển vọng ứng dụng rộng rãi. Các đặc điểm radiomics không chỉ tương quan với dữ liệu bộ gen mà còn cung cấp thông tin bổ sung liên quan đến tính không đồng nhất của u trên toàn khối u để tiên lượng  sống còn  và phân tầng nguy cơ. Trong thời đại y học được cá nhân hóa, ultrasound-based radiomics có tiềm năng cải thiện khả năng chẩn đoán, tiên lượng và đánh giá đáp ứng điều trị.

Ứng dụng lâm sàng của US-based radiomics

Trong thực hành lâm sàng, US được sử dụng rộng rãi để phát hiện các bất thường về hình thái các cơ quan (Bảng I). Với sự phát triển của US-based radiomics, nhiều dấu ấn sinh học hình ảnh sẽ xuất hiện thông qua việc trích xuất sâu hơn hình ảnh  không thể nhìn thấy bằng mắt thường, cho phép chẩn đoán bệnh không xâm lấn sớm hơn và chính xác hơn.

Phân biệt lành tính và ác tính

Việc sử dụng phổ biến nhất của US-based radiomics là phân biệt giữa khối u lành tính và ác tính.
Do vị trí nông của tuyến giáp và chất lượng hình ảnh US cao US based radiomics  được áp dụng trước tiên để phân biệt giữa nhân giáp lành tính và ác tính [38-41]. Zhang và cộng sự [11] đã trích xuất các đặc điểm radiomics từ 2064 hình ảnh US đàn hồi và B mode được xác nhận về mặt bệnh lý của các nhân tuyến giáp và thiết lập mô hình chẩn đoán bằng cách sử dụng thuật toán random forest algorithm /rừng ngẫu nhiên/. Khả năng phân biệt nhân giáp lành tính và ác tính của mô hình này tốt hơn so với các bác sĩ hình ảnh có kinh nghiệm. Tương tự, có một số nghiên cứu về US based radiomics để chẩn đoán các khối u lành tính và ác tính ở vú, một số nghiên cứu chỉ trích xuất các đặc điểm US từ hình ảnh B-mode , trong khi những nghiên cứu khác kết hợp giữa hình ảnh B-mode và elastography [42,43]. Các đặc điểm của bệnh ung thư vú triple negative ở US không điển hình. Lee và cộng sự [44] đã phân biệt thành công ung thư vú triple negative với fibroadenoma vú bằng cách sử dụng phân tích  cấu trúc. Hệ thống Dữ liệu và Báo cáo Hình ảnh Vú (BI-RADS) là một phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá các nốt ở vú. Tuy nhiên, sự khác biệt đáng kể giữa intra-observer và inter-observer dựa trên BI-RADS đã được báo cáo [45]. Luo và cộng sự [46] đã nghiên cứu 315 trường hợp tổn thương vú nguy cơ cao với BI-RADS 4 hoặc 5 và thiết lập mô hình dự đoán dựa trên radiomics kết hợp với phân loại BI-RADS. Mô hình cho thấy mức độ phân biệt cao giữa lành tính và ác tính (AUC 0,928; CI 95% [0.876, 0.908]). 

B-mode US có khả năng hạn chế trong việc chẩn đoán các bệnh gan khu trú. Trong một nghiên cứu đa trung tâm [47], phân tích radiomics của 2143 tổn thương gan khu trú cho thấy mô hình US based radiomics có độ chính xác và độ đặc hiệu cao khi phân biệt tổn thương gan lành tính và ác tính, và khả năng chẩn đoán cao hơn so với các bác sĩ chuyên môn  kinh nghiệm 15 năm, và độ chính xác chẩn đoán tương đương với CT có contrast. Peng và cộng sự [13] đã sử dụng phương pháp US based radiomics để phân biệt giữa các phân nhóm phụ bệnh lý  của ung thư gan nguyên phát trước phẫu thuật, giúp chẩn đoán và điều trị lâm sàng chính xác. Tương tự, Qin và cộng sự [48] đã phát triển các mô hình US based radiomics để xác định nguồn gốc của các khối u nguyên phát trong bệnh gan di căn, với các giá trị AUC đạt yêu cầu phản ánh trong huấn luyện và test thử nghiệm. Prostate HistoScanning (PHS) là một hệ thống dựa trên máy tính (ML phân loại) được đào tạo để xác định các thay đổi gợi ý đến PCa trong unprocessed 3 D reconstructed US radiofrequency data /dữ liệu tần số vô tuyến siêu âm tái tạo 3D chưa qua xử lý/. Một nghiên cứu gần đây báo cáo rằng những bệnh nhân nghi ngờ PCa có thể được hưởng lợi từ việc bổ sung PHS nhắm mục tiêu sinh thiết có hướng dẫn [49]. Bên cạnh đó, US based radiomics cũng được ứng dụng trong chẩn đoán phân biệt khối u buồng trứng lành tính và ác tính [50], polyp túi mật thật và giả [51] và ung thư nội mạc tử cung [52].


Tổn thương gan lan toả

Đánh giá chính xác độ xơ hóa gan là rất quan trọng để ra quyết định điều trị và tiên lượng bệnh [53].
Cho đến nay, sinh thiết gan vẫn là tiêu chuẩn vàng để phân loại xơ hóa gan. Tuy nhiên, sinh thiết là thủ thuật xâm lấn và sai số lấy mẫu có ảnh hưởng đến kết quả. Ngoài ra, sinh thiết gan gây chảy máu, nhiễm trùng và các biến chứng nghiêm trọng khác. Do đó, một số nghiên cứu đã sử dụng US based radiomics để phân loại xơ hóa gan. Các phương thức và thuật toán ML khác nhau của US đã được sử dụng để dự đoán phân loại xơ hóa gan, và tất cả đều có độ chính xác chẩn đoán tốt [37,54-56]. Một nghiên cứu tiền cứu đa trung tâm [57] sử dụng DL trên US đàn hồi sóng biến dạng (SWE) của gan đã báo cáo hiệu quả chẩn đoán cải thiện đáng kể để đánh giá xơ hóa gan trong viêm gan B mạn tính, với khả năng chẩn đoán xơ hóa gan F4 và ≥F3 tiến gần đến mức giải phẫu bệnh lý.
Liu và cộng sự [58] đã sử dụng mạng thần kinh phức hợp để phân tích các đặc điểm hình ảnh radiomics của bao gan và sau đó sử dụng SMV để phân biệt bệnh nhân xơ hóa gan; AUC đạt 0,92.
Tang và cộng sự [59] đã phát triển một mô hình ML dựa trên các thông số định lượng của US bằng cách sử dụng SWE ở chuột và độ chính xác phân loại của bệnh viêm gan nhiễm mỡ được cải thiện đáng kể.

Đánh giá các hành vi sinh học của khối u và cấu hình phân tử

Tiến triển của ung thư đi kèm với những thay đổi sinh lý và sinh hóa phức tạp trong khối u và mô xung quanh. Các đặc điểm hình thái của tổn thương nguyên phát có mối quan hệ nhất định với hành vi sinh học của khối u, chẳng hạn như di căn hạch, độ xâm lấn, mức độ bệnh lý và sự biệt hóa [60]. Tuy nhiên, một số đặc điểm hình thái vi mô này không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Các dấu ấn sinh học hình ảnh dự kiến ​​sẽ được trích xuất thông qua phân tích radiomics và hành vi sinh học của những tổn thương này có thể được đánh giá không xâm lấn trước phẫu thuật. Di căn hạch là cơ sở cần thiết cho việc phân giai đoạn di căn hạch (TNM). Xác định di căn hạch trước phẫu thuật  có tầm quan trọng lớn trong việc lựa chọn phương pháp điều trị và tiên lượng bệnh nhân [61].
Một phân tích tổng hợp cho thấy US, CT và MRI không thể đánh giá chính xác tình trạng di căn hạch vì các phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện nay chủ yếu dùng kích thước hạch bạch huyết làm tiêu chí duy nhất cho di căn. Radiomics, mặt khác, cung cấp một giải pháp cho vấn đề này[62]. Chen và cộng sự [63] đã phân tích hồi cứu các đặc điểm radiomics của 115 bệnh nhân ung thư trực tràng và thiết lập một mô hình dự đoán đa tham số và hiệu chuẩn trong dự đoán hạch di căn trong ung thư trực tràng sử dụng US, elastography và hình ảnh CT của các tổn thương nguyên phát, các mô cận ung thư và hạch cực đại. Tương tự, một số nghiên cứu đã tiến hành phân tích hình ảnh radiomics đa phương thức của US cho ung thư biểu mô nhú tuyến giáp (PTC) và đã báo cáo cải thiện đáng kể độ chính xác của dự đoán hạch cổ di căn trong PTC [64-66]. Jin và cộng sự [67] đã phát triển một phương pháp  radiomics không xâm lấn dựa trên kết cấu các tính năng từ hình ảnh US để phát hiện di căn hạch  ở bệnh nhân ung thư cổ tử cung giai đoạn đầu. ML với nhiều phương pháp cũng đã được sử dụng để xây dựng các mô hình khác nhau, chẳng hạn như mô hình xạ hình và mô hình xạ hình-lâm sàng, cho dự đoán di căn hạch nách trong giai đoạn sớm ung thư vú [12,68,69].

Một số nghiên cứu đã chứng minh mối quan hệ chặt chẽ giữa các đặc điểm hình ảnh khối u và di truyền học, có thể cung cấp cơ sở sinh học cho ứng dụng lâm sàng của xạ hình [3]. Gần đây, Kwon et al [70] đã thực hiện một phân tích siêu âm radiomics từ 96 trường hợp PTC được xác nhận bởi bệnh lý; 86 tính năng radiomics đã thu được và một mô hình dự đoán được thành lập, cho thấy hiệu suất vừa phải và dự đoán đột biến BRAF trong PTC. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu [71], các đặc điểm radiomics được trích xuất từ ​​527 hình ảnh của US cho thấy giá trị hạn chế như một dấu ấn sinh học không xâm lấn để dự đoán sự hiện diện của đột biến BRAF V600E của PTC không tinh kích thước.

Các đặc điểm radiomics cung cấp các dấu ấn sinh học có giá trị. Có một số phân tích định lượng về hình ảnh của US phản ánh sinh học khối u ở tế bào và mức độ phân tử. Guo và cộng sự [72] đã chứng minh rằng các đặc điểm US radiomics được trích xuất từ ​​hình ảnh ung thư vú có thể phân biệt các khối u có biểu hiện thụ thể estrogen và progesterone khác nhau (AUC = 87,7%). Vi mạch xâm lấn (MVI) [73], được định nghĩa là sự xâm lấn của các tế bào u trong một không gian mạch máu được lót bởi nội mô, đã được chứng minh rộng rãi như một yếu tố dự báo tái phát sớm của ung thư biểu mô tế bào gan (HCC). Hu et al [74] đã trích xuất các đặc trưng của radiomics US của 482 bệnh nhân mắc ung thư biểu mô tế bào gan trên US và thành lập mô hình dự đoán lâm sàng-X quang kết hợp AFP và kích thước khối u, cho thấy một giá trị dự đoán tuyệt vời cho  MVI positivity.

Tương tự, Yao và cộng sự [75] đã thực hiện một phân tích radiomics hình ảnh đa phương thức của US của 177 bệnh nhân tổn thương gan, trích xuất các đặc điểm radiomics và thiết lập năm mô hình ML, cho thấy hiệu suất chẩn đoán và dự đoán tốt để phân biệt lành tính và ác tính và mức độ của các dấu ấn sinh học như như PD-1, Ki-67 và MVI. Ung thư đường mật (ICC) là một bệnh ung thư nguyên phát tích cực có nguồn gốc trong biểu mô ống mật chủ [76]. Không giống như HCC, phẫu thuật cắt bỏ hiện là phương pháp điều trị duy nhất cho bệnh nhân ICC [77]. Một nghiên cứu [78] đã trích xuất các đặc điểm radiomics tiên đoán nhất để đánh giá MVI, xâm nhập perineural, biệt hóa, Ki-67, VEGFR và CK7 trong ICC và báo cáo rằng các tính năng này có hiệu quả vừa phải trong việc dự đoán không xâm lấn  hành vi sinh học của ICC.

Tumor deposits/Khối u lắng đọng (TDs) trong ung thư trực tràng được định nghĩa là các focal clusters/cụm tiêu điểm/ của ung thư biểu mô tuyến nằm ở quanh trực tràng hoặc mỡ quanh trực tràng gần khối u nguyên phát và không kết hợp với khối u nguyên phát hoặc các hạch bạch huyết [79]. TDs có liên quan đến giai đoạn TNM. TD positive có nghĩa là khối u hung hãn hơn và tiên lượng xấu hơn. Rất khó để chẩn đoán xác định TD positive bằng hình ảnh thông thường và chỉ có thể xác định được bệnh lý hậu phẫu. Chen và cộng sự [80] đã phân tích US và độ đàn hồi các đặc điểm hình ảnh của US của 127 bệnh nhân ung thư trực tràng và tiên lượng tiền phẫu của TD-positive.


Ra quyết định điều trị và đánh giá tiên lượng

Cắt bỏ phẫu thuật (SR) và cắt bỏ bằng tần số vô tuyến (RFA) là hai chiến lược điều trị chính để chẩn đoán ung thư biểu mô tế bào gan sớm [81]. Tuy nhiên, sự lựa chọn điều trị cho cá nhân vẫn còn tranh cãi. Liu et al [82] tối ưu hóa việc điều trị HCC sớm dựa trên DL của radiomics trong CEUS, không chỉ dự đoán tỷ lệ sống không tiến triển (progression-free survival, PFS) của bệnh nhân RFA và SR nhưng cũng xác định rằng 17,3% bệnh nhân RFA và 27,3% bệnh nhân SR cần được trao đổi các lựa chọn, có thể làm tăng PFS 2 năm lần lượt là 12% và 15%. Liu và cộng sự [83] đã phát triển và xác thực mô hình radiomics DL dựa trên CEUS (R-DLCEUS), một mô hình ML dựa trên radiomics của đường cong cường độ thời gian CEUS (R-TIC) và ML dựa trên radiomics của hình ảnh thang xám (chế độ R-B) để dự đoán đáp ứng điều trị của bệnh nhân ung thư biểu mô tế bào gan sau khi cá nhân hóa hóa trị liệu động mạch qua gan. Các R-DLCEUS đã báo cáo hiệu quả chẩn đoán cao nhất của 0,93 (KTC 95%, 0,80-0,98) và có thể đạt được hiệu quả dự đoán chính xác và được cá nhân hóa. Tương tự, Ma et al [84] đã phát triển một mô hình kết hợp dựa trên tiền phẫu thuật hình ảnh CEUS động, US thường quy và các yếu tố lâm sàng của tổn thương HCC để dự đoán tái phát sớm và muộn ở bệnh nhân có một tổn thương HCC đơn lẻ có đường kính ≤5 cm sau khi cắt đốt bằng nhiệt, cho thấy hiệu quả tốt (nhóm huấn luyện: AUC 0,89, nhóm thử nghiệm: AUC 0,84). Park và cộng sự [85] đã đánh giá và dự đoán khả năng sống không bệnh của PTC dựa trên các đặc điểm radiomics B-mode US, dự kiến ​​sẽ cung cấp được chẩn đoán và điều trị cá nhân hóa, và giảm đi việc điều trị quá mức ung thư tuyến giáp. Các nghiên cứu về US radiomics hiện tại chủ yếu dựa trên hình ảnh từ một thời điểm duy nhất, trong khi hiệu quả điều trị được dự đoán thông qua phân tích so sánh hình ảnh từ nhiều mốc thời gian trong quá trình điều trị. Một nghiên cứu đa trung tâm cho thấy rằng US radiomics có thể theo dõi đáp ứng điều trị với neoadjuvant chemotherapy/ hóa trị bổ trợ tân sinh/ ở ung thư vú tiến triển tại chỗ.

Tồn tại và cơ hội trong tương lai

Dựa theo điểm đánh giá chất lượng radiomics [87], hình ảnh chất lượng cao, thu thập dữ liệu được chuẩn hóa và xử lý, thêm thông tin từ hình ảnh mới của nhiều thời điểm hơn, nghiên cứu dựa trên cơ sở sinh học phân tử và bệnh học có thể cải thiện chất lượng của các nghiên cứu về radiomics[19].
Các phần tương đối không cố định của US, sự phụ thuộc vào người khám và sự không nhất quán của cài đặt thiết bị và thông số là những lý do chính tại sao sự phát triển của radiomics không theo kịp sự phát triển của các phương pháp chẩn đoán hình ảnh y khoa khác. Ngoài ra, các tính năng của US chỉ có thể được trích xuất từ ​​một phần của tổn thương, vì vậy nó không thể phản ánh toàn bộ khối u, cũng là một hạn chế của việc áp dụng phương pháp US radiomics. Hiện tại, số lượng hình ảnh trong hầu hết các nghiên cứu US radiomics là hàng trăm, vẫn chỉ là số nhỏ khi thực tế là hàng nghìn trường hợp. Hơn nữa, hầu hết  là nghiên cứu đơn độc, điều này làm hạn chế tính tổng quát của các mô hình ML. Phần lớn các nghiên cứu dựa trên US radiomics là hồi cứu.
Thiết kế tương lai có thể cải thiện chất lượng của nghiên cứu nhưng cần khối lượng công việc và thời gian nhiều hơn. Một thách thức khác là khả năng  giải thích giữa các đặc điểm hình ảnh radiomics được trích xuất hiện tại và các đặc điểm lâm sàng.
Với sự cải tiến của công nghệ xử lý hình ảnh, phát triển các phương pháp trí tuệ nhân tạo phù hợp với máy US và liên tục cải tiến độ phân giải của thiết bị, US radiomics đã gia tăng triển vọng. DL đã được chứng minh là cải thiện hiệu suất  đáng kể so với các phương pháp ML truyền thống [88]. TL cũng là một phương pháp hiệu quả để phân loại các cơ sở dữ liệu tương đối nhỏ hiện có. TL đã được đề xuất để có thể áp dụng nhiều hơn trong phân tích hình ảnh US radiomics.
Những thiếu sót của hình ảnh US có thể được bù đắp bằng cách liên tục tăng số lượng hình ảnh và xác nhận bên ngoài để cải thiện hiệu quả chẩn đoán. Bên cạnh đó, để đạt được tính nhất quán của hình ảnh, tiêu chuẩn thu nhận hình ảnh thống nhất [2,89,90], các tham số máy và ROI outline sites /nơi chọn ROI / là cần thiết [19]. Cũng thế, sự phát triển của radiomics dựa trên DL đa phương thức các mô hình (B mode, Doppler, CEUS và đo độ đàn hồi sóng biến dạng) cung cấp thông tin bổ sung có thể nâng cao hiệu quả chẩn đoán [36].Với cải tiến của công nghệ xử lý video động, video động CEUS hoặc siêu âm 3-D  cung cấp nhiều dữ liệu không gian-thời gian và giá trị hơn, lĩnh vực nghiên cứu US radiomics sẽ có bước đột phá trong thời gian tới.