HRCT征象評估純磨玻璃結(jié)節(jié)浸潤性：肺結(jié)節(jié)圓度優(yōu)于長-短徑比值和分葉深度

巴文娟，許迪，尹柯，沈晶，湯敏，劉金沙，謝梅，伍建林

近年來，CT上表現(xiàn)為純磨玻璃結(jié)節(jié)(pureground-glass nodules，pGGN)的早期肺腺癌的檢出率逐年升高，并成為研究熱點(diǎn)[1]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在行肺部CT體檢的人群中pGGN的檢出率占所有檢出結(jié)節(jié)的6%～12%[2]。部分持續(xù)存在超過3個(gè)月的pGGN與癌前病變及早期浸潤性腺癌有關(guān)[3]。有研究證實(shí)HRCT上pGGN的形態(tài)學(xué)特征與其組織病理學(xué)表現(xiàn)具有良好的相關(guān)性[4-6]。但對pGGN的HRCT形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行定量研究的文獻(xiàn)報(bào)道甚少。圓度(roundness)是一種可對肺部結(jié)節(jié)或腫塊的形態(tài)學(xué)及邊緣特征進(jìn)行量化分析的物理指標(biāo)，已有文獻(xiàn)報(bào)道腫瘤圓度對乳腺良、惡性腫瘤的鑒別具有重要的預(yù)測價(jià)值[7-8]，但尚未見利用圓度測量來評估肺結(jié)節(jié)浸潤程度的研究報(bào)道。本回顧性研究通過定量檢測pGGN的圓度值，比較其在浸潤前病變與浸潤性病變組間的差異并分析其診斷效能，旨在為pGGN浸潤性的預(yù)測及鑒別診斷提供新的思路和應(yīng)用依據(jù)。

材料與方法

1.基本臨床資料

回顧性分析本院2016年3月-2018年6月經(jīng)手術(shù)和/或穿刺病理證實(shí)的111例肺腺癌患者(共116個(gè)pGGN，5例患者有2個(gè)pGGN)的臨床和影像學(xué)資料。其中，女78例，男33例，年齡24～76歲，平均(54.8±10.3)歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前行胸部HRCT掃描或薄層重建(層厚1.0 mm)；②pGGN最大直徑≤3 cm；③在HRCT肺窗(窗寬：1200 HU，窗位：-600 HU)圖像上，pGGN內(nèi)無任何實(shí)性成分(不包括血管和支氣管)；④pGGN邊界清晰；⑤經(jīng)手術(shù)切除或穿刺活檢獲得明確病理診斷，均為肺腺癌或癌前病變。根據(jù)2011年國際多學(xué)科分類標(biāo)準(zhǔn)[9]，pGGN的組織病理學(xué)類型包括非典型腺瘤樣增生(atypical adenomatous hyperplasia,AAH)、原位腺癌(adenocarcinoma in situ,AIS)、微浸潤性腺癌(minimally invasive carcinoma,MIA)和浸潤性腺癌(invasive adenocarcinoma,IA)，將AAH和AIS歸為浸潤前病變組，MIA和IA歸為浸潤性病變組。

2.檢查方法

使用Siemens Somatom Definition 雙源CT和Somatom Definition AS 64層CT掃描儀?；颊呔谖鼩饽┢翚夂筮M(jìn)行掃描，掃描范圍自肺尖至肺底。掃描參數(shù)：自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)，100～200 mA，100～120 kV，層厚5.0 mm，矩陣512×512。全部患者CT掃描結(jié)束后以1.0 mm層厚進(jìn)行薄層重建用于圖像分析和數(shù)據(jù)測量。

3.圖像分析

由兩位分別具有3年和5年影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在未知病理結(jié)果的前提下，采用單盲法進(jìn)行閱片分析、圖像重組和數(shù)據(jù)測量，在HRCT肺窗圖像上測量pGGN的圓度值、長-短徑比值和分葉深度，每個(gè)指標(biāo)取兩位測量者的平均值作為最終結(jié)果。在橫軸面或矢狀面肺窗圖像上選取pGGN最大層面，測量其最大徑，并將此層面的圖像采用Photoshop CS6軟件進(jìn)行處理，通過手動勾勒pGGN的完整邊界，軟件自動計(jì)算出面積(A)、周長(C)及圓度值(圖1～2)。在Photoshop CS6中，圓度值的計(jì)算公式為4π×A/C2，取值范圍為1%～100%，數(shù)值越接近100%表示結(jié)節(jié)越接近于圓形。同時(shí)在該層面測量并計(jì)算pGGN的長-短徑比值和分葉深度(弧弦距/弧長)[10]。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。對符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式來描述，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；對不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，以M(P25，P75)描述，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。繪制ROC曲線評估HRCT上各形態(tài)學(xué)參數(shù)對pGGN浸潤性的預(yù)測能力。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)對兩位醫(yī)師測量的肺結(jié)節(jié)圓度值的一致性進(jìn)行分析。使用Pearson或Spearman相關(guān)分析計(jì)算肺結(jié)節(jié)pGGN圓度值與長-短徑比值、分葉深度之間的相關(guān)性。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.一般資料

111例患者共發(fā)現(xiàn)116個(gè)pGGN，其中106例(95.50%)為單發(fā)，5例(4.50%)為雙發(fā)。浸潤前病變組63個(gè)(占54.31%)，其中AAH 8個(gè)、AIS 55個(gè)；浸潤性病變組53個(gè)(占45.69%)，其中MIA 13個(gè)、IA 40個(gè)。

2.圓度測量值的一致性分析

醫(yī)師A、B測量的pGGN圓度值分別為74.6%±8.5%和74.7%±8.4%，兩者的平均值為74.7%±8.3%。經(jīng)ICC檢驗(yàn)，兩位醫(yī)師測量的pGGN圓度值具有高度一致性(ICC=0.947)。

3.兩組pGGN形態(tài)學(xué)參數(shù)值的比較

兩組的各項(xiàng)HRCT形態(tài)學(xué)參數(shù)測量值的比較見表1。與浸潤前病變組比較，浸潤性病變組的圓度值更小、而長-短徑比值和分葉深度更大(圖1、2)，組間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 兩組pGGN的HRCT形態(tài)學(xué)定量參數(shù)的比較

ROC曲線評估pGGN圓度值、長-短徑比值及分葉深度預(yù)測pGGN浸潤性的診斷效能及最佳截?cái)嘀狄姳?。在pGGN的3個(gè)HRCT形態(tài)學(xué)參數(shù)中，以圓度值的AUC最大(圖3)，對評估pGGN浸潤程度的效能最佳。

表2 HRCT形態(tài)學(xué)定量參數(shù)的ROC曲線分析結(jié)果

3.相關(guān)性分析

pGGN的圓度值與長-短徑比和分葉深度的相關(guān)性分析散點(diǎn)圖見圖4。pGGN的圓度值與長-短徑比值呈中度負(fù)相關(guān)(r=-0.498,95%CI:-0.321～-0.646;P<0.01)，與分葉深度之間亦呈中度負(fù)相關(guān)(r=-0.672,95%CI:-0.557～-0.766;P<0.01)。

討 論

物理學(xué)的圓度是指某工件的橫截面接近理論圓的程度。本研究中，圓度是指肺結(jié)節(jié)或腫塊的面積與其周長之間的關(guān)系，定義為面積與周長之比，計(jì)算公式為4π×面積/周長2[11-12]，取值范圍為1%～100%。結(jié)節(jié)的圓度值越接近100%，代表其形態(tài)越規(guī)則、越接近為圓形；而圓度值越接近1%，代表結(jié)節(jié)越不規(guī)則。無論是肺結(jié)節(jié)還是其它部位的腫塊，這項(xiàng)參數(shù)均能定量分析和反映其形態(tài)學(xué)信息，從而可間接反映病灶的生長方式和生物學(xué)行為。本研究結(jié)果顯示，浸潤前病變組中pGGN的圓度值明顯大于浸潤性病變組，組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。表明浸潤前狀態(tài)的pGGN在形態(tài)上多較規(guī)則，更加接近圓形或類圓形(圖1)，而浸潤性病變(浸潤性肺腺癌)的pGGN在形態(tài)上更多呈不規(guī)則形，上述結(jié)果與臨床實(shí)際情況相符合，與既往文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果也基本一致[4,13]。筆者認(rèn)為，導(dǎo)致上述表現(xiàn)的病理機(jī)制可能為浸潤前病變中腫瘤細(xì)胞多沿肺泡壁伏壁生長，向四周蔓延的速度與程度較均衡，故大體形態(tài)上多呈圓形或類圓形；而浸潤性病變中肺腺癌細(xì)胞生長快速且浸潤破壞周圍的肺組織結(jié)構(gòu)，向四周蔓延和生長的速度不同，再加之受到肺結(jié)構(gòu)的阻擋和病灶內(nèi)纖維化牽拉等因素的影響，從而導(dǎo)致病灶的形態(tài)多數(shù)呈不規(guī)則形、邊緣的深分葉征更為多見(圖2)。已有學(xué)者利用腫瘤圓度在乳腺良惡性腫瘤鑒別診斷中進(jìn)行了研究，并得出乳腺良性腫瘤的圓度值較乳腺癌更大、形態(tài)學(xué)上更傾向于圓形等結(jié)論[7,8,14]，但有關(guān)肺結(jié)節(jié)圓度在評估和判斷pGGN浸潤程度方面的價(jià)值尚鮮有文獻(xiàn)報(bào)道，且所用方法與本研究中不同[15]。

本研究中還同時(shí)檢測了pGGN另外兩個(gè)反映形態(tài)學(xué)的指標(biāo)，結(jié)果顯示：長-短徑比值及分葉深度在兩組病變間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。ROC曲線分析結(jié)果顯示長-短徑比值和分葉深度在預(yù)測pGGN浸潤性中的AUC值分別為0.635和0.753，均低于圓度的AUC(0.902)。本組結(jié)果顯示，浸潤性pGGN的長-短徑比值和分葉深度均大于浸潤前病變，提示這2個(gè)指標(biāo)也具有一定的鑒別診斷價(jià)值[16-18]，但pGGN圓度值更加有助于pGGN浸潤性的評估和判斷，也更能代表和反映pGGN的生長規(guī)律與生物學(xué)行為。理論上來說，pGGN圓度值與其長-短徑比值及分葉深度可能存在某些內(nèi)在聯(lián)系。通過本研究發(fā)現(xiàn)，pGGN圓度值與其長-短徑比值及分葉深度均呈中度負(fù)相關(guān)，也就是說pGGN的長-短徑比值越大、分葉程度越深，則其圓度值越小，形態(tài)上越不規(guī)則，該結(jié)果表明肺結(jié)節(jié)圓度與深分葉征一樣在體現(xiàn)pGGN形狀及邊緣特征的同時(shí)也能夠反映其生物學(xué)行為與良、惡性質(zhì)。綜上所述，肺結(jié)節(jié)圓度值將有望成為臨床工作中對pGGN良惡性進(jìn)行鑒別診斷和評估患者預(yù)后的重要生物學(xué)指標(biāo)。

關(guān)于肺結(jié)節(jié)圓度的測量，本研究基于HRCT圖像并與圖像處理軟件Photoshop相結(jié)合，該軟件在自動勾畫ROI的同時(shí)可允許手工方法進(jìn)行進(jìn)一步的修飾完善，以保證對較小或者不規(guī)則形pGGN 的輪廓能進(jìn)行精確勾畫。將HRCT上pGGN的形態(tài)學(xué)特征轉(zhuǎn)化為圓度值進(jìn)行定量分析，可有效減少閱片者主觀判斷帶來的影響和誤差。當(dāng)然，由于肺結(jié)節(jié)圓度的計(jì)算取決于特定HRCT圖像層面的選擇和分析，故僅分析單一層面上pGGN的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)可能有一定局限性，故筆者在勾畫ROI時(shí)以橫軸面圖像為主并結(jié)合了矢狀面圖像，盡量避免出現(xiàn)較大誤差。此外，本研究中還對兩位測量者的肺結(jié)節(jié)圓度測量值進(jìn)行了一致性統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，ICC值=0.947，表明兩者的一致性很高，測量結(jié)果穩(wěn)定可信。

本研究存在以下不足：首先，本研究為回顧性研究，樣本量較小，且AAH和MIA的樣本量較其它病理亞型更少，可能存在選擇偏倚；此外，本研究中選擇橫軸面或矢狀面圖像上pGGN最大徑層面來進(jìn)行形態(tài)學(xué)參數(shù)的測量，二維圖像上對結(jié)節(jié)輪廓的勾畫，與結(jié)節(jié)的三維形態(tài)學(xué)信息上存在一定的偏差。再次，本研究還是借助了手動勾畫法對ROI進(jìn)行調(diào)整和修改，難以避免受到主觀因素的影響。上述不足將在今后的系統(tǒng)性研究中不斷改進(jìn)完善。

綜上所述，圓度值是反映pGGN形態(tài)學(xué)及邊緣特征的量化指標(biāo)，其測量結(jié)果具有穩(wěn)定性與可重復(fù)性，相對于肺結(jié)節(jié)長-短徑比值和分葉深度這2個(gè)參數(shù)，肺結(jié)節(jié)圓度對pGGN浸潤性的預(yù)測具有更高的準(zhǔn)確性，或許可作為預(yù)測pGGN浸潤性的有價(jià)值的臨床指標(biāo)。