CT紋理分析與MSCT三維重建對孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性鑒別診斷效能分析

李曉卿， 徐志豪， 齊銀萍

(1. 浙江大學(xué)附屬第四醫(yī)院 呼吸科， 浙江 義烏 322000; 2. 鄞州區(qū)第二醫(yī)院 呼吸科, 浙江 寧波 315100;3. 鄞州區(qū)第二醫(yī)院 影像科， 浙江 寧波 315100)

孤立性肺結(jié)節(jié)[1-3](solitary pulmonary nodules，SPN)是一種類圓形的肺內(nèi)病灶，直徑一般在3 cm以內(nèi)，邊界清晰，但無局部淋巴結(jié)腫大、肺不張、胸腔積液等表現(xiàn)。在肺內(nèi)形態(tài)上，常呈現(xiàn)結(jié)節(jié)狀良性及惡性病變[4]。有研究[5]發(fā)現(xiàn)超五成SPN會產(chǎn)生惡性病變，對于早期肺癌患者行手術(shù)切除后，其5年生存率超過90%，而中晚期卻不足5%，因此，臨床初期檢測肺部結(jié)節(jié)，準(zhǔn)確判斷其組織學(xué)特性意義重大?，F(xiàn)階段，鑒別診斷良惡性SPN仍是胸部影像學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。CT紋理分析能夠?qū)Σ≡顑?nèi)的組織結(jié)構(gòu)異質(zhì)性及其內(nèi)部潛在信息進(jìn)行更深入發(fā)掘和掌握[6]，從而提高診斷科學(xué)性及準(zhǔn)確性，在胸部檢查中，多層螺旋CT(multislice spiral CT，MSCT)應(yīng)用逐漸廣泛，進(jìn)一步提高了SPN良惡性鑒別診斷準(zhǔn)確率[7]，但對于孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性的鑒別診斷，有關(guān)二者診斷效能的對比研究尚缺乏，鑒于此，本研究選取100例SPN患者，對比CT紋理分析與MSCT三維重建對孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性鑒別的診斷效能，以期為提高臨床診治精準(zhǔn)性提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

從2017年1月～2019年12月于寧波市鄞州區(qū)第二醫(yī)院就診的SPN患者中，選取100例為研究對象。其中，男53例、女47例；年齡26～78歲，平均(58.43±13.82)歲；結(jié)節(jié)大小0.7～3.6 cm，平均(2.1±0.7)cm。100例中有炎性結(jié)節(jié)16例、結(jié)核球28例、惡性腫瘤56例，均經(jīng)醫(yī)院穿刺及手術(shù)病理證實(shí)。根據(jù)病理類型劃分為良性組與惡性組，良性組44例：男25例、女19例；年齡26～77歲，平均(57.32±13.26)歲；炎性肉芽腫22例、活動性炎性結(jié)節(jié)9例、結(jié)核球13例。惡性組56例：男34例、22例；年齡27～78歲，平均(58.84±14.06)歲；腺癌38例、鱗癌18例。兩組性別、年齡等一般資料比較，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，患者家屬均知情且簽署同意書。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)病灶與SPN定義相符；(2)肺內(nèi)單發(fā)；(3)SPN直徑小于3 mm；(4)心腎功能正常；(5)結(jié)節(jié)內(nèi)鈣化及脂肪成分不明顯。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)已行放化療患者；(2)磨玻璃密度結(jié)節(jié)；(3)穿刺后結(jié)節(jié)；(4)結(jié)節(jié)內(nèi)伴有空洞形成。

1.3 方法

采用美國GE公司的64排MSCT，對患者胸廓入口至肋膈角水平范圍行平掃及增強(qiáng)薄層掃描。全胸平掃以確定大致范圍，掃描參數(shù)：球管電壓120 kV、電流110～240 mA，啟動Care-Dose 4D(實(shí)時(shí)動態(tài)曝光計(jì)量調(diào)節(jié))，掃描層面5 mm，0.5 s/圈，準(zhǔn)直0.6×128 mm。并采用縱膈窗方式(窗寬350 HU，窗位50 HU)對圖像進(jìn)行觀察，以選取能夠顯示結(jié)節(jié)最大徑的軸位圖像，測量結(jié)節(jié)最大徑及CT值，再經(jīng)開源后處理軟件MaZda(Version 4.6)對病灶中心層面及其上下臨近間隔5 mm的兩層面進(jìn)行紋理分析。

在發(fā)現(xiàn)SPN后，對SPN局部范圍行高分辨率增強(qiáng)掃描。掃描參數(shù)：層厚1 mm，球管電壓120～140 kV、電流150～250 mA，矩陣512×512，掃描時(shí)間1.2 s，采用1 mm間隔距離在不同視野下進(jìn)行圖像重建，后期經(jīng)GE公司aw 4.4網(wǎng)絡(luò)工作站，以容積顯示重建法(VR)進(jìn)行三維重建。

1.4 觀察指標(biāo)

CT紋理分析及MSCT三維重建技術(shù)操作、分析均由2名放射診斷醫(yī)師(主治醫(yī)師及以上)單獨(dú)進(jìn)行，若兩者意見未達(dá)成一致，則經(jīng)協(xié)商確定。提取SPN三個層面的熵、熵和、熵差、對比度、相關(guān)性、均和等紋理特征值，取均值并作對比分析。統(tǒng)計(jì)MSCT掃描及MSCT三維重建技術(shù)對SPN形態(tài)特征顯示率，形態(tài)特征主要有分葉征、毛刺征、血管集束征、胸膜牽拉征、空泡征，并以分葉征和毛刺征作為主診斷征象，其余為次診斷征象。評估SPN良惡性，惡性：2項(xiàng)主診斷征象，或1項(xiàng)主診斷征象且具2項(xiàng)及以上次診斷征象，良性：與SPN惡性診斷條件不相符的為SPN良性。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 CT紋理分析結(jié)果比較

CT紋理分析兩組的紋理特征參數(shù)，詳見表1，結(jié)果顯示，惡性組熵、熵和、熵差均明顯高于良性組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 CT紋理分析兩組紋理特征參數(shù)比較

基于上述具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的熵、熵和、熵差參數(shù)指標(biāo)，采用二元Logistic回歸分析計(jì)算三者聯(lián)合指標(biāo)，建立ROC曲線(圖1)，ROC曲線分析結(jié)果、鑒別診斷SPN良惡性效能分析詳見表2、表3。熵、熵和、熵差及三項(xiàng)聯(lián)合鑒別診斷SPN良惡性的AUC分別為0.790、0.677、0.821、0.841。熵差、三項(xiàng)聯(lián)合鑒別診斷SPN良惡性準(zhǔn)確性高，二者AUC比較無顯著差異。根據(jù)約登指數(shù)計(jì)算最佳臨界值發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熵差高于0.965 時(shí)，其敏感度為85.7%，特異度為70.5%；當(dāng)三項(xiàng)聯(lián)合高于2.9096 時(shí)，其敏感度為94.6%，特異度為65.9%。

表2 CT紋理分析各特征參數(shù)ROC曲線下面積AUC分析

表3 CT分析各參數(shù)特征及聯(lián)合指標(biāo)鑒別診斷SPN良惡性效能分析

圖1 熵、熵和、熵差及聯(lián)合特征參數(shù)的ROC曲線圖

2.2 MSCT三維重建結(jié)果比較

表4為MSCT三維重建和CT平掃對SPN征象的顯示率，由表4可知，在SPN征象方面，除胸膜牽拉征外，MSCT三維重建技術(shù)在分葉征、毛刺征、血管集束征、空泡征等SPN形態(tài)特征顯示率均明顯高于CT平掃，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表4 MSCT三維重建技術(shù)與CT平掃對SPN征象的顯示率比較(n，%)

MSCT三維重建技術(shù)與CT平掃鑒別SPN的診斷結(jié)果及效能分析列于表5、表6，由表中可知，MSCT三維重建對SPN的診斷準(zhǔn)確率、靈敏度、特異度、陽性預(yù)測率、陰性預(yù)測率，分別為86.0%、88.9%、82.6%、85.7%、86.4%，各診斷效能指標(biāo)均高于CT平掃。

表5 MSCT三維重建與CT平掃鑒別SPN的診斷結(jié)果比較(例)

表6 MSCT三維重建與CT平掃鑒別診斷SPN的效能(%)

3 討論

肺癌高發(fā)病率及高死亡率特征明顯[8，9]，患者5年生存率低于5%[10]。因此，早期診斷與及時(shí)治療尤為重要。CT紋理技術(shù)屬圖像后處理技術(shù)，可根據(jù)組織紋理特征揭示其內(nèi)在異質(zhì)性，基于CT圖像表現(xiàn)，可有效提升SPN鑒別診斷能力，從而更精準(zhǔn)地鑒別診斷早期肺癌[11]。腫瘤異質(zhì)性與新血管生成密切相關(guān)，是惡性腫瘤重要特征之一[12]。而對肺癌而言，壞死為其主要CT表現(xiàn)，朱勝康等[12]研究發(fā)現(xiàn)，肺癌病灶內(nèi)壞死發(fā)生率與病灶體積成正相關(guān)?？琢钪氐萚13]研究發(fā)現(xiàn)，良惡性SPN在CT值與結(jié)節(jié)最大徑方面存在差異但不顯著，表明CT平掃難以有效鑒別診斷SPN良惡性。在CT圖像表現(xiàn)中，熵與其紋理非均勻程度成正相關(guān)，熵越大，紋理越復(fù)雜[14，15]。遲淑萍[16]的研究結(jié)果顯示惡性結(jié)節(jié)熵值明顯高于良性。本研究中，惡性組熵、熵和、熵差均明顯高于良性組，與上述結(jié)論一致。ROC曲線分析結(jié)果顯示，熵、熵和、熵差、以及三項(xiàng)聯(lián)合鑒別診斷SPN良惡性的AUC分別為0.79、0.677、0.821、0.841，根據(jù)得到的最佳臨界值、敏感度、特異度分析可知，三項(xiàng)聯(lián)合鑒別診斷SPN良惡性準(zhǔn)確性高，效能更優(yōu)。

隨著多層螺旋CT逐漸推廣應(yīng)用，三維重建成像技術(shù)所具備的高辨析度優(yōu)勢日益凸顯，逐漸廣泛應(yīng)用于臨床?；谛再|(zhì)及部位，SPN在MSCT三維成像上可呈現(xiàn)出多種表現(xiàn)，其形態(tài)學(xué)征象細(xì)微但獨(dú)特，以此為根據(jù)，可對SPN良惡性進(jìn)行有效鑒別診斷[17]。SPN惡性病變其形態(tài)學(xué)征象主要以病灶背部結(jié)構(gòu)特征方式表現(xiàn)，包括胸膜牽拉征、毛刺征、空泡征、分葉征、血管集束征等，其中，分葉征與毛刺征為SPN惡性病變主要鑒別診斷依據(jù)。本研究中，在SPN征象方面，除胸膜牽拉征外，MSCT三維重建技術(shù)在分葉征、毛刺征、血管集束征、空泡征等SPN形態(tài)特征顯示率均明顯高于CT平掃。此外，對SPN診斷準(zhǔn)確率、靈敏度、特異度、陽性預(yù)測率、陰性預(yù)測率而言，MSCT三維重建各診斷效能指標(biāo)均高于CT平掃，表明MSCT三維重建技術(shù)提高了SPN良惡性鑒別準(zhǔn)確率，對SPN臨床初期診斷更為有利。

綜上所述，CT紋理分析與MSCT三維重建技術(shù)均有利于SPN良惡性鑒別診斷，CT紋理分析熵、熵和、熵差聯(lián)合診斷敏感度更高，為94.6%，而MSCT三維重建特異度更高，為82.6%，因此，還需結(jié)合臨床情況進(jìn)行科學(xué)選擇。