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[目的]局部进展期直肠癌患者对新辅助治疗的疗效存在明显个体差异,约70%患者反应良好,而约30%的患者对新辅助治疗不敏感。目前尚无确切的方法于治疗前准确预测局部进展期直肠癌新辅助治疗疗效。本研究拟探讨基于CT影像组学的方法于治疗前预测局部进展期直肠癌新辅助治疗疗效的价值。[资料与方法]回顾性入组168例经肠镜取材、临床诊断为局部进展期直肠癌并行新辅助治疗和根治性手术的患者,收集患者的年龄、性别、治疗前癌胚抗原(CEA)水平、肿瘤部位、临床分期、临床T分期、临床N分期及治疗前CT资料。根据术后病理学评估肿瘤退缩分级(tumorregression grade,TRG),将所有患者分为疗效反应良好组(TRG0～1)和反应不良组(TRG2～3),再按1:1的比例将两组患者随机分为训练集与验证集进行外部验证。采用卡方检验比较两组间计数资料,采用独立样本t检验或秩和检验比较两组间的计量资料。基于增强实质期CT图像手动勾画3D-ROI,利用A.K.软件提取影像组学特征,并采用lasso降维。同时通过多变量逻辑回归筛选具有局部进展期直肠癌新辅助治疗疗效预测价值的独立预测因子,然后采用逻辑回归构建影像组学标签及融合各独立预测因子的诺莫图模型,采用受试者工作特征曲线(Receiver Operating Characteristic Curve,ROC)评价预测模型的区分度,采用校正曲线评价联合预测模型的校准度;进而再比较影像组学标签和诺莫图模型的诊断效能及诺莫图模型在训练集和验证集中的诊断效能。最后,采用临床决策曲线评价影像组学标签和诺莫图模型的临床价值。[结果]本研究共入组168例患者,男106例,女62例,平均年龄55.58±11.52岁,反应良好组66例,反应不良组102例。每位患者各提取了 396个影像组学特征,lasso降维后筛选出三类(6个)与局部进展期直肠癌新辅助治疗疗效高度相关的影像组学特征,包括1个灰度直方图特征、1个灰度共生矩阵特征、4个游程矩阵特征,并采用Logistic构建影像组学标签。多因素逻辑回归分析表明影像组学标签、升高的CEA(≥3.4ng/mL)和临床T分期(cT4)是局部进展期直肠癌新辅助治疗疗效的独立预测因子。诺莫图模型ROC曲线下面积(0.881)高于影像组学标签(0.791)(P<0.05),且该模型具有较高的校准度(P>0.05)。训练集ROC曲线下面积为0.881(95%CI:0.799-0.963)、敏感度为0.906、特异度为0.778、准确度0.838,验证集ROC曲线下面积为0.817(95%CI:0.715-0.919)、敏感度为0.735、特异度为0.789、准确度0.761。决策曲线证明诺莫图及影像组学标签均具有较高的临床应用价值。[结论]升高的CEA(≥3.4ng/mL)、临床T分期(cT4)和CT影像组学标签是局部进展期直肠癌患者新辅助治疗疗效预测的独立预测因素。CT影像组学标签、诺莫图模型预测局部进展期直肠癌新辅助治疗疗效均具有较高的预测效能和临床实用价值,可用于指导临床个体化治疗方案的制定,且联合预测模型预测效能优于影像组学标签。