MSCT紋理影像對原發(fā)性直腸癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的預測效果＊

1.南寧市中醫(yī)醫(yī)院放射科(廣西 南寧 530001)

2.柳州市人民醫(yī)院放射科(廣西 柳州 545006)

3.廣西壯族自治區(qū)民族醫(yī)院放射科(廣西 南寧 530001)

4.南寧市第四人民醫(yī)院放射科(廣西 南寧 530001)

鄒 偉1,* 韋 璐2 覃夏麗3宋樹林4 羅光著1 陸福電1

淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是直腸癌患者的獨立預后因素，美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡指南指出，無論T分期如何，術(shù)前診斷區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的直腸癌患者均建議行新輔助放化療[1]。因此，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移對患者診斷、治療方案及預后均產(chǎn)生影響，術(shù)前準確判斷直腸癌患者是否存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移十分重要。多層螺旋電子計算機斷層掃描(multislice spiral computed tomography，MSCT)具有創(chuàng)傷小、速度快、圖像清晰等優(yōu)點，不僅可以判斷腫瘤位置、腫瘤浸潤的深度和范圍，顯示遠處臟器轉(zhuǎn)移情況，在腫瘤分期中也有較好的應用價值[2]。圖像紋理分析是通過定量提取一些肉眼無法識別的紋理特征，從而反映ROI內(nèi)像素灰度值分布模式及變化規(guī)律的影像組學技術(shù)手段，有助于揭示病灶內(nèi)潛在的病理異質(zhì)性[3]。已有研究表示，CT紋理分析有助于鑒別食管癌術(shù)前T、N分期，熵值預測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移效能較高[4]?；诖耍狙芯炕仡櫺苑治?0例原發(fā)性直腸癌患者臨床資料，以探究MSCT紋理分析對原發(fā)性直腸癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的預測效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2015年5月至2019年5月間收治的60例原發(fā)性直腸癌患者臨床資料。納入標準：均經(jīng)手術(shù)病理確診為直腸癌者；年齡＞18歲者；患者術(shù)前均進行MSCT檢查，且檢查前未接受化放療等抗癌治療者；患者知情同意。排除標準：合并其他惡性腫瘤、轉(zhuǎn)移性直腸癌者；臨床資料不完整者。60例直腸癌患者中男性28例、32例，年齡29～82歲、平均年齡(61.19±12.23)歲。

1.2 檢查方法 所有患者術(shù)前均進行MSCT檢查：采用64排螺旋CT掃描儀(美國通用公司生產(chǎn))進行檢查，患者檢查前進行腸道清潔準備，囑咐患者飲水保持膀胱充盈，取仰臥位，掃描范圍自臍水平至恥骨聯(lián)合下緣，行CT平掃，掃描參數(shù)：管電壓120kV、管電流200mAs、層厚5.0mm、FOV360mm×360mm、矩陣512×512、螺距1.375；平掃完成后經(jīng)肘靜脈注射90～100mL碘海醇作為造影劑，速率3.0～3.5mL/s，分別于注射后25、55和120s采集動脈期、門靜脈期及平衡期影像。采用自帶工作站進行圖像處理，使用MaZda軟件進行紋理分析，由2名臨床工作經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)生放置感興趣區(qū)(ROI)和紋理特征提取，放置ROI后，納入幾何參數(shù)自ROI內(nèi)提取灰度直方圖及灰度共生矩陣的圖像紋理特征，產(chǎn)生方差、峰度、斜度、熵、逆差矩等參數(shù)，每個參數(shù)取3次測量后均值。

1.3 評估標準 直腸癌N分期參照1997年國際抗癌聯(lián)盟與美國癌癥聯(lián)合會共同制定的標準，N0期表現(xiàn)為區(qū)域淋巴結(jié)無轉(zhuǎn)移，N1期表現(xiàn)為1～3個區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，N2期表現(xiàn)為≥4個區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[5]。

1.4 觀察指標 評估MSCT診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的效能，比較有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者的紋理分析參數(shù)，繪制ROC曲線評估紋理分析參數(shù)的診斷效能。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，偏態(tài)分布計量數(shù)據(jù)以中位數(shù)(四分位間距)表示，進行惠特尼-U檢驗；正態(tài)分布計量數(shù)據(jù)以表示，進行t檢驗；計數(shù)數(shù)據(jù)以[n(%)]表示，進行χ2檢驗，以N1-2期為陽性繪制ROC曲線。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 手術(shù)病理檢查結(jié)果 病理結(jié)果顯示：60例直腸癌患者中N0期17例、N1期27例、N2期16例。

2.2 MSCT診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的效能 由表1和表2可知，術(shù)前MSCT診斷直腸癌患者N0期19例、N1期23例、N2期18例，MSCT診斷N0、N1、N2分期準確率分別為83.33%、70.00%、83.33%，總準確率為68.33%(41/60)。

表1 MSCT診斷N分期的結(jié)果

表2 MSCT診斷N分期的效能

2.3 有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者的紋理分析參數(shù)對比 由表3可知，直腸癌無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者短徑、峰度、熵均低于直腸癌有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者(P＜0.05)，有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者方差、峰度和逆差矩對比差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

表3 有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者的紋理分析參數(shù)對比

2.4 紋理分析參數(shù)診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移效能 由表4可知，短徑、峰度和熵值對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷均具有重要意義(表4)。短徑AUC=0.969，峰度AUC=0.674，熵值A(chǔ)UC=0.863，三者對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移均具有較好診斷效能，均P＜0.05(見圖1)。

表4 紋理分析參數(shù)診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移效能

2.5 淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與未轉(zhuǎn)移患者CT圖像對比 直腸腺癌，累及漿膜層，骶前直腸周圍多枚淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，選取淋巴結(jié)短徑為8.2mm，峰度和熵值分別為2.82、8.12(圖2A、2B)；直腸腺癌，累及漿膜層，無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(圖2C)；基于CT圖像提取的峰度圖像(圖2D)。

3 討 論

術(shù)前評估直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移仍是相關(guān)領(lǐng)域的難點，胃腸道惡性腫瘤較易發(fā)生小淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，而直腸癌相對其他盆腔腫瘤更易發(fā)生淋巴結(jié)微轉(zhuǎn)移，易造成漏診，且轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)同反應性增生淋巴結(jié)也難以鑒別[6]。目前，術(shù)前影像學檢查仍是評估直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的主要方法，但診斷效果不十分理想。CT等影像學檢查主要通過醫(yī)師對圖像的主觀判別來完成，使用的特征和診斷標準不統(tǒng)一，缺乏圖像特征的定量度量及存在視覺感知的差異[7]。而CT紋理分析可通過提取相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對CT圖像的定量分析，以期為診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移提供相對統(tǒng)一的標準。已有學者分析CT紋理影像預測直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的效果，顏智敏等[8]研究指出，短徑、峰度、熵鑒別直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的ROC下面積分別為0.79、0.67、0.85。羅超元等[9]研究則顯示，僅參數(shù)短徑和熵判斷直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有效，ROC曲線下面積分別為0.806和0.855。因此，現(xiàn)有研究對CT紋理分析的預測價值仍不明晰，且多數(shù)研究樣本量較小，有待進一步驗證。

圖1 短徑、峰度和熵值對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷的ROC曲線分析

圖2 淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與未轉(zhuǎn)移患者CT圖像對比。2A-2B：直腸腺癌，累及漿膜層，多枚淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，短徑8.2mm，峰度和熵值分別為2.82、8.12；2C：直腸腺癌，累及漿膜層，無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；2D：基于CT圖像提取的峰度圖像。

本研究結(jié)果顯示，MSCT診斷N分期總準確率為68.33%，與徐建華等[10]研究結(jié)果相近。MSCT診斷N0的準確率稍高為83.33%，但陽性預測值較低，提示該結(jié)果可能與本研究中N0期患者例數(shù)較少有關(guān)，這也說明MSCT可作為術(shù)前診斷直腸癌患者有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的有效方法。CT對轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的判斷主要依據(jù)淋巴結(jié)大小、密度及形態(tài)，但依據(jù)淋巴結(jié)大小判定轉(zhuǎn)移與否并不可靠，對小的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)易漏診，對炎性增大淋巴結(jié)易誤診，均影響CT對N分期診斷的準確性[11]。而紋理分析是一種圖像處理算法，可以定量評估病變內(nèi)部紋理粗糙度、不規(guī)則度，并能量化組織的異質(zhì)性，得出比視覺評估更詳細更精確的分析結(jié)果[12]。因此紋理分析有利于避免臨床醫(yī)師主觀判斷誤差，且比單獨依靠淋巴結(jié)幾何參數(shù)更能顯示轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)與正常淋巴結(jié)之間的異質(zhì)性，有助于鑒別診斷。同時，紋理分析無需再次掃描，操作相對簡便，也不增加患者放射損害，避免額外醫(yī)療經(jīng)濟花費，可行性相對高。

本研究中紋理特征主要是一階統(tǒng)計，分析ROI像素值的灰度分布情況，峰度值是像素直方圖的峰值/平直度，熵值是反映區(qū)域內(nèi)灰度的不規(guī)則情況[13]。本研究結(jié)果顯示，直腸癌有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者中短徑、峰度、熵值存在明顯差異，直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者表現(xiàn)出更大的短徑、峰度和熵值，而有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者方差、斜度和逆差矩對比差異不顯著。同時，ROC曲線顯示，短徑診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移曲線下面積最大，其次是熵值，峰度AUC僅為0.674。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)正常淋巴結(jié)組織逐漸被腫瘤組織替代，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復雜，因此紋理分布異質(zhì)性更強。而未轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)內(nèi)部是正常淋巴組織或炎性狀態(tài)的淋巴組織，因此內(nèi)部均質(zhì)性更高，熵值和峰度相對低。雖然淋巴結(jié)短徑等幾何參數(shù)在鑒別反應性增大淋巴結(jié)與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中特異性較低，但紋理分析ROI由臨床醫(yī)師手動勾畫的，淋巴結(jié)幾何參數(shù)結(jié)合紋理分析能為臨床判斷提供更好的效能，因此短徑診斷效能較高。本研究中短徑AUC在0.9以上，可能是由于樣本個體差異造成的，病例中小淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和炎癥性增大淋巴結(jié)數(shù)量少。

綜上所述，MSCT紋理分析診斷原發(fā)性直腸癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移效能較高，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)有更大的淋巴短徑、熵值和峰度，短徑、熵值和峰度診斷轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)最佳臨界值分別為6.085、2.035和6.965。