MRI紋理分析可鑒別宮頸癌高低分化程度

申洪，鄭啟元，徐芳，呂潔

1重慶市海吉亞腫瘤醫(yī)院放射科，重慶 401331；2重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院兩江門(mén)診部，重慶401122

宮頸癌在女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤中發(fā)病率高居首位，組織學(xué)上以鱗狀上皮癌為主。臨床研究指出［1］，早期準(zhǔn)確評(píng)估宮頸癌病理分級(jí)和組織分化程度對(duì)臨床制定治療方案、評(píng)估預(yù)后具有積極影響。因此采取有效的方法評(píng)估宮頸癌患者分化程度十分重要。MRI在宮頸癌的診斷方面具有很高應(yīng)用價(jià)值已成為共識(shí)，但常規(guī)掃描序列在評(píng)估宮頸癌分化程度上價(jià)值有限［2］。紋理分析（TA）是通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)和輸血分析，提取腫瘤的紋理參數(shù)對(duì)腫瘤特征進(jìn)行定量、客觀分析，進(jìn)而更加全面的評(píng)價(jià)腫瘤的異質(zhì)性［3］。有學(xué)者采用MRI紋理影像組學(xué)特征分析宮頸鱗癌與腺癌，結(jié)果顯示MRI紋理對(duì)宮頸癌組織病理分型和分級(jí)具有較高診斷價(jià)值［4］；也有研究發(fā)現(xiàn)表觀擴(kuò)散系數(shù)聯(lián)合MRI紋理特征在宮頸鱗癌分化程度的鑒別中具有較好效能［5］。但關(guān)于MRI紋理分析用于鑒別宮頸癌分化程度的應(yīng)用仍存在爭(zhēng)議。本研究回顧我院收治的宮頸癌患者臨床資料，分析不同分化程度患者紋理參數(shù)特征，為臨床評(píng)估宮頸癌分化程度提供參考，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析我院2019年1月～2020年1月收治97例經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的宮頸癌患者臨床病案資料，根據(jù)腫瘤分化水平不同分為高分化組（n=27）、中分化組（n=31）和低分化組（n=39）。診斷標(biāo)準(zhǔn)：《宮頸癌診斷與治療指南（第四版）》［6］。納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)病理證實(shí)為宮頸癌患者；術(shù)前均經(jīng)磁共振成像檢查；年齡≥18歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：影像學(xué)圖片不清晰或資料不完整者；既往存在子宮、附件手術(shù)或放化療史者；存在宮頸或陰道活動(dòng)性出血、有填充物者；合并其他惡性腫瘤；合并嚴(yán)重肝、腎功能障礙、血液系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)病變者；妊娠期或哺乳期婦女。高分化組年齡29～57歲（51.22±4.05歲）；宮頸癌分期：Ⅰ期6例，Ⅱ期16例，Ⅲ期5例；組織學(xué)類(lèi)型：鱗癌23例，腺癌4例。中分化組年齡30～59歲（51.34±4.13歲）；宮頸癌分期：Ⅰ期7例，Ⅱ期18例，Ⅲ期6例；組織學(xué)類(lèi)型：鱗癌25例，腺癌6例。低分化組年齡30～57歲（51.09±4.20歲）；宮頸癌分期：Ⅰ期9例，Ⅱ期22例，Ⅲ期8例；組織學(xué)類(lèi)型：鱗癌31例，腺癌8例。3組年齡、分期、組織學(xué)類(lèi)型差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 研究方法

采用GE Signa 3.0 T HDxt磁共振成像儀以及32通道體部相控陣線圈行DCE-MRI檢查。取患者仰臥位，使頭先進(jìn)，保持雙臂上舉，充盈膀胱。掃描參數(shù)為：橫軸面T1WI：TR 550 ms，層厚4 mm，TE 14 ms，視野35 cm×32 cm，間距0.4 mm；橫軸面及矢狀面T2WI：TR 4800 ms，TE 120 ms，矩陣384×256，視野20 cm×20 cm，層厚3 mm，間距0.3 mm；脂肪抑制盆腔冠狀面和橫軸面T2WI：TR 550 ms，TE 3 ms，間距0.4 mm，層厚4 mm，視野32 cm×35 cm；DCE-MRI：TE 1.74 ms，TR 5 ms，體素大小1.0 mm×1.0 mm×1.0 mm，翻轉(zhuǎn)角15°，視野22 cm×20 cm，動(dòng)態(tài)掃描30層，激勵(lì)次數(shù)為1，掃描時(shí)間4 min 20 s；脂肪抑制T1WI延遲掃描參數(shù)同平掃T1WI，對(duì)比劑為Gd-DTPA，通過(guò)雙筒高壓注射器從肘靜脈團(tuán)注，劑量為0.1 mmol/kg，流率為3 mL/s，注射完畢后立即注射20 mL生理鹽水。采集圖像。采用ITK-SNAP軟件在采集的T2WI圖像上由2名影像科經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師選取出顯示腫瘤最大層面為中心，沿著病灶邊緣連續(xù)勾畫(huà)三層感興趣區(qū)（ROI），經(jīng)商議達(dá)成一致后采用GE公司提供的A.K軟件自動(dòng)分析出病灶紋理參數(shù)偏度、峰度、熵值、標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

紋理參數(shù)：比較各組間病灶紋理參數(shù)偏度、峰度、熵值、方差。宮頸癌分化程度與紋理參數(shù)的相關(guān)性：采用Spearman相關(guān)性分析宮頸癌分化程度與紋理參數(shù)的相關(guān)性。紋理參數(shù)鑒別宮頸癌分化程度的價(jià)值：采用ROC曲線分析TA鑒別宮頸癌高低分化的價(jià)值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS20.0軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)量資料的多組間比較行單因素方差分析，兩兩比較行SNK-q檢驗(yàn)，相關(guān)性采用Spearman分析，TA鑒別宮頸癌高低分化的價(jià)值采用ROC曲線分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 紋理參數(shù)比較

3組偏度、峰度的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05，表1），高分化組、中分化組、低分化組熵值依次升高，標(biāo)準(zhǔn)差依次降低，比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

2.2 宮頸癌分化程度與紋理參數(shù)的Spearman相關(guān)性分析

經(jīng)Spearman相關(guān)性分析，宮頸癌分化程度與偏度、峰度無(wú)明顯相關(guān)性（r=-0.097、0.161，P>0.05，表2），與熵值呈負(fù)相關(guān)（r=-0.269，P<0.05），與標(biāo)準(zhǔn)差呈正相關(guān)（r=0.288，P<0.05）。

2.3 紋理參數(shù)鑒別宮頸癌分化程度的ROC分析

經(jīng)ROC曲線分析，熵值取5.34時(shí)，MRI紋理參數(shù)鑒別高分化與中分化的AUC為0.805，取5.18時(shí)，鑒別高分化與低分化的AUC為0.821，取5.08時(shí)，鑒別中分化與低分化的AUC為0.813；標(biāo)準(zhǔn)差取67.35時(shí)，MRI紋理參數(shù)鑒別高分化與中分化的AUC 為0.875，取59.97 時(shí)，鑒別高分化與低分化的AUC 為0.764，取58.25時(shí)，鑒別中分化與低分化的AUC為0.811（表3、圖1）。典型影像學(xué)圖片（圖2～3）。

表1 紋理參數(shù)比較Tab.1 Comparison of texture parameters（Mean±SD）

表2 宮頸癌分化程度與紋理參數(shù)的Spearman相關(guān)性分析Tab.2 Spearman correlation analysis of cervical cancer differentiation and texture parameters

3 討論

宮頸癌病理分化程度存在顯著差異，而其分化程度的差異對(duì)治療的耐受性和效果也具有差別［7］。相關(guān)研究顯示，分化程度是影響宮頸癌患者預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［8］。因此，治療前準(zhǔn)確評(píng)估宮頸癌分化程度對(duì)臨床治療方案的選擇及預(yù)后具有重要影響。目前臨床上一些新技術(shù)用于腫瘤術(shù)前分化程度的評(píng)估已經(jīng)逐漸展開(kāi)，如擴(kuò)散加權(quán)成像、體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)模型、特異性顯像劑如普美顯以及DCE-MRI等，但數(shù)據(jù)處理極其復(fù)雜，僅較少醫(yī)院可完成數(shù)據(jù)分析處理，這些因素限制了其推廣使用［9-10］。有學(xué)者通過(guò)MRI的紋理分析預(yù)測(cè)鼻咽癌對(duì)放化療的治療反應(yīng)［11］，也有研究通過(guò)正電子發(fā)射計(jì)算接斷層顯圖像的紋理分析非小細(xì)胞肺癌患者病灶復(fù)發(fā)及生存預(yù)測(cè)［12］，或通過(guò)T2WI序列紋理分析肝細(xì)胞癌分化程度［13］。有研究采用MRI擴(kuò)散加權(quán)成像文理分析鑒別不同宮頸癌具有一定價(jià)值［14］。有研究利用MRI擴(kuò)散加權(quán)成像紋理分析對(duì)宮頸癌術(shù)后復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)價(jià)值，結(jié)果顯示熵值、均數(shù)及偏度預(yù)測(cè)術(shù)后早期復(fù)發(fā)價(jià)值較高［15］。但目前關(guān)于MRI紋理分析宮頸癌分化程度的相關(guān)研究較少。

表3 MRI紋理參數(shù)鑒別宮頸癌分化程度的ROC分析Tab.3 ROC analysis of texture parameters in differentiation of cervical cancer

圖1 紋理參數(shù)鑒別宮頸癌分化程度的ROC分析Fig.1 ROC analysis of texture parameters in diagnosing differentiation degree of cervical cancer

圖2 子宮頸中分化鱗狀細(xì)胞癌MRI圖Fig.2 MRI image of moderately differentiated squamous cell carcinoma

圖3 子宮非角化型頸鱗狀細(xì)胞癌MRI圖Fig.3 MRI image of non keratinized cervical squamous cell carcinoma

MRI T2WI序列具備良好組織對(duì)比度和空間分辨率，能自內(nèi)向外分別顯示出高信號(hào)黏膜、等信號(hào)宮頸肌層及低信號(hào)纖維基質(zhì)，有利于腫瘤體積、浸潤(rùn)深度的判定［16-17］。故本研究選取T2WI序列圖像進(jìn)行紋理分析。相關(guān)報(bào)道顯示，惡性腫瘤影像學(xué)紋理異質(zhì)性與生物學(xué)異質(zhì)性存在顯著相關(guān)性［18］。TA是定量分析MRI圖像信號(hào)強(qiáng)度的技術(shù)，紋理參數(shù)和特征由像素分布計(jì)算而得，反映了圖像中像素灰度值，為肉眼無(wú)法觀察到的病變提供客觀參考信息［19-20］。研究指出［21］，紋理參數(shù)中偏度和峰度能作為腫瘤的預(yù)測(cè)指標(biāo)，在腫瘤的診斷過(guò)程中具有重要參考價(jià)值。但本研究結(jié)果顯示，不同分化程度宮頸癌患者M(jìn)RI的偏度和峰度比較差異并不明顯，且經(jīng)Spearman相關(guān)性分析，偏度和峰度與宮頸癌分化程度無(wú)顯著相關(guān)性，可知偏度、峰度再鑒別宮頸癌分化程度上價(jià)值較低，可能與腫瘤內(nèi)部出血、壞死等復(fù)雜成分有關(guān)［22］。熵值是反映圖像紋理復(fù)雜度及混亂度的參數(shù)指標(biāo)，若紋理灰度分布越紊亂則熵值越大［23］。本研究結(jié)果顯示，高分化組、中分化組、低分化組熵值依次顯著升高，經(jīng)Spearman相關(guān)性分析，宮頸癌分化程度與熵值呈負(fù)相關(guān)。可知低分化宮頸癌紋理灰度分布最紊亂，與其惡性病變程度高有關(guān)［24］。經(jīng)ROC曲線分析，當(dāng)熵值分別取5.34、5.18、5.08時(shí)，鑒別高分化與中分化、高分化與低分化、中分化與低分化的AUC分別為0.805、0.821、0.813，說(shuō)明熵值在鑒別宮頸癌分化程度上具有較好效能。標(biāo)準(zhǔn)差是反映腫瘤病變的不均勻程度，本研究中，高分化組、中分化組、低分化組標(biāo)準(zhǔn)差依次降低，與宮頸分化程度呈正相關(guān)，由此可知標(biāo)準(zhǔn)差可在一定程度上反應(yīng)宮頸癌分化程度。通過(guò)ROC 曲線分析顯示，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差分別取67.35、59.97、58.25時(shí)，鑒別高分化與中分化、高分化與低分化、中分化與低分化的AUC分別為0.875、0.764、0.811，由此可知標(biāo)準(zhǔn)差鑒別宮頸癌分化程度有一定價(jià)值，但在鑒別高分化與低分化上AUC相對(duì)低一些，可能與其標(biāo)準(zhǔn)差大小易受ROI選取的影響有關(guān)。但本研究仍存在一定不足，如納入樣本量較少，可能對(duì)研究結(jié)果準(zhǔn)確性造成一定偏差，且本研究未選取整個(gè)腫瘤作三維紋理特征提取分析，僅選取3個(gè)層面ROI進(jìn)行紋理分析，后續(xù)對(duì)上述不足作進(jìn)一步補(bǔ)充研究。

綜上所述，MRI紋理參數(shù)熵值及標(biāo)準(zhǔn)差與宮頸癌分化程度具有顯著相關(guān)性，用于鑒別宮頸癌分化程度具有較好效能。