肝臟實性占位ADC圖像的游程矩陣分析

王 怡，張 林

（1石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院 新疆 石河子 832000）

（2石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院CT核磁室 新疆 石河子 832000）

肝臟實性占位是我國常見病，由于肝臟占位的良惡性不同，其對應(yīng)的臨床治療和預(yù)后評價也千差萬別。MR檢查具有無輻射、多參數(shù)、多方位成像的特點(diǎn)。MRI增強(qiáng)掃描近年常用擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）已越來越多地應(yīng)用于診斷各種實性占位。目前在影像醫(yī)學(xué)方面，疾病的診斷全依靠人工，但影像數(shù)據(jù)庫大，人工效率低。紋理分析（texture analysis, TA）是醫(yī)學(xué)影像學(xué)近年來才發(fā)展起來的評價腫瘤異質(zhì)性的新工具，能對人眼無法觀察到的微小異常進(jìn)行分析，進(jìn)而幫助腫瘤準(zhǔn)確診斷[1]。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性收集2019年2月—10月在石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院超聲、臨床懷疑肝臟實性占位的患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）未經(jīng)介入治療和放化療的患者；（2）實性占位在DWI圖像上至少有三層圖像；（3）良性占位及除原發(fā)性肝癌外的惡性占位均進(jìn)行病理證實，原發(fā)性肝癌符合原發(fā)性肝癌診療規(guī)范（2017年版）[2]；排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）制動性差，配合不良的患者；（2）有MRI檢查禁忌證的患者；（3）手術(shù)治療、介入治療、放化療的患者。

1.2 檢查方法

采用3.0T高場磁共振成像儀（Discovery MR 750；General Electric Medical Systems, Milwaukee,

Wisconsin）和配套的體部線圈對疑有肝臟實性占位的患者進(jìn)行上腹部MRI平掃和增強(qiáng)。檢查前應(yīng)與患者充分溝通，消除其緊張情緒，告知患者在檢查過程、檢查所需時間及注意事項，讓患者充分準(zhǔn)備。呼吸門控軟管上下緣放置軟墊，防止線圈直接壓迫呼吸門控軟管。線圈中心對準(zhǔn)胸骨劍突，三平面定位圖像上觀察肝臟既不能偏上也不能偏下，確保肝臟位于線圈的中心。

1.3 圖像分析與數(shù)據(jù)處理

將DWI序列圖像傳輸至GE ADW 4.6工作站，經(jīng)Functool軟件重建后獲得ADC圖。而后將ADC原始圖像導(dǎo)入MaZda（Version 4.7, Technical University of Lodz）軟件，得到未經(jīng)濾過的原始細(xì)紋理圖像，由2名副主任醫(yī)師參考MR平掃及增強(qiáng)掃描圖像，共同協(xié)商在選取的病灶每層ADC圖像逐層勾畫感性興趣區(qū)（region of interest, ROI）（圖1），將灰度級設(shè)置在16，距離設(shè)為1，而得出每層病灶得灰度行程矩陣（gray-level run-length matrix, GLRLM）的參數(shù)，包括水平、垂直、45°及135°方向的長度異質(zhì)性（the run-length non-uniformity, RLNU）、灰度異質(zhì)性（the gray-level non-uniformity, GLNU）、長游程灰度重點(diǎn)（long-run grey-level emphasis, LRE）、短游程灰度重點(diǎn)（short-run grey-level emphasis, SRE）、游程分?jǐn)?shù)（the fraction in runs, Fraction）等20個特征值，每個患者的最后GLRLM參數(shù)取至少三層圖像數(shù)據(jù)的均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，按照病灶的病理性質(zhì)，分為良性組、惡性組，進(jìn)shapiro-wilk檢驗，顯著性＞0.05即為正態(tài)分布。符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)使用獨(dú)立樣本t檢驗，P＜0.05即差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，能夠良好鑒別肝臟實性占位的良惡性，非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用Mann-Whitney秩和檢驗，P＜0.05即具有統(tǒng)計學(xué)意義，參數(shù)具有鑒別肝臟實性占位的可能性。采用受試者工作曲線（receiver operator characteristic curve, ROC curve）分析灰度游程矩陣的診斷效能。

2 結(jié)果

2.1 一般資料分析

此次研究共納入患者43人，其中惡性實性占位患者21人，良性實性占位患者22人，共50個病灶，26個惡性實性占位病灶，其中有1人納入3枚病灶，3人納入2枚病 灶；良性實性占位24枚，其中有2人納入了兩枚病灶。

2.2 數(shù)據(jù)分析

將GLRLM的20組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性分析，其中：四個方向的短游程因子、游程分?jǐn)?shù)符合正態(tài)分布，進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗，P＞0.05；說明四個方向的短游程因子、游程分?jǐn)?shù)在鑒別良惡性實性占位方面無統(tǒng)計學(xué)意義。四個方向水平的長度異質(zhì)性、灰度異質(zhì)性、長游程因子不符合正態(tài)分布，所獲得的結(jié)果進(jìn)行Mann-Whitney秩和檢驗，所獲得的結(jié)果如表2：四個方向水平的長度異質(zhì)性、灰度異質(zhì)性、長游程因子在鑒別肝臟良惡性實性占位方面具有統(tǒng)計學(xué)意義，表格中所有數(shù)據(jù)，P均＜0.05，見表1。

表1 獨(dú)立樣本t檢驗（±s）

表1 獨(dú)立樣本t檢驗（±s）

Horzl SRE Horzl Fraction Vertl SRE Vertl Fraction良性 0.7345±0.088 0.618±0.122 0.760±0.076 0.645±0.112惡性 0.630±0.109 0.476±0.112 0.657±0.120 0.515±0.128 t 3.754 4.295 3.671 3.818 P 0.445 0.76 0.138 0.768 45°SRE 45°Fraction 135°SRE 135°Fraction良性 0.799±0.067 0.703±0.109 0.809±0.068 0.716±0.111惡性 0.703±0.109 0.582±0.119 0.711±0.100 0.589±0.115 t 3.757 3.746 4.092 3.976 P 0.078 0.529 0.125 0.88

表2 Mann-Whitney U檢驗

2.3 ROC曲線

使用ROC曲線分析灰度游程矩陣的診斷效能評估有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)對良性實性占位、惡性實性占位的鑒別診斷效能，計算AUC，得到圖1：其中各方向上灰度異質(zhì)性較同方向的長度異質(zhì)性、長游程因子的AUC值大，且（P＜0.05），均具有統(tǒng)計學(xué)意義。水平、垂直、45°、135°的長度異質(zhì)性的AUC分別為：0.748、0.764、0.780、0.768，水平、垂直、45°、135°的灰度異質(zhì)性的AUC值分別為：0.877、0.893、0.889、0.893，水平、垂直、45°、135°長游程灰度重點(diǎn)的AUC值分別為：0.816、0.792、0.779、0.793。

圖1 ROC曲線

3 討論

肝臟是人體內(nèi)以代謝功能為主的一個器官，起著去氧化、分泌性蛋白質(zhì)、儲存肝糖的合成等作用。肝臟實性占位區(qū)分為良性和惡性實性占位，常見肝臟惡性實性占位主要包括肝細(xì)胞癌、肝內(nèi)膽管細(xì)胞癌及肝臟轉(zhuǎn)移瘤等，肝臟良性病變又可分為再生性病變和真正的腫瘤性病變，最常見的再生病變包括血管瘤、局灶性結(jié)節(jié)性增生和肝臟的炎性假瘤等，常見的良性腫瘤性病變包括肝細(xì)胞腺瘤和血管平滑肌脂肪瘤[3]。原發(fā)性肝癌是第五常見的癌癥，是肝臟惡性實性占位最常見的腫瘤類型。

紋理分析是一個數(shù)學(xué)模型，它能夠評估像素的灰度強(qiáng)度和位置，以及體素強(qiáng)度之間的關(guān)系[4]。王永芹等[5]認(rèn)為使用CT平掃圖像來鑒別肝癌和肝血管瘤是可行的。在此次研究中，納入的肝臟良惡性實性占位的ADC圖像的GLRLM值，研究其參數(shù)值鑒別肝臟良惡性實性占位的能力。GLRLM反映了圖像灰度關(guān)于方向、變化幅度、相鄰間隔的整合信息，是分析圖像局部及排列規(guī)則的基礎(chǔ)[6]。能對灰度運(yùn)行實行量化?；叶扔纬叹仃嘝（I, j|θ）中，（I, j）th元素是描述沿角度θ出現(xiàn)的灰度級i和長度j在ROI中的運(yùn)行次數(shù)。

短游程強(qiáng)度是短游程長度的分布度量，表示較短游程長度和愈精細(xì)紋理時，值愈大；長游程強(qiáng)度與之相反，在較長游程長度和越粗糙的紋理時值越大；灰度異質(zhì)性意味著灰度值更接近時，參數(shù)值越小。長度異質(zhì)性說明圖像游程長度愈相似，參數(shù)值越小，圖像在游程長度均勻性越高[7]。在該研究中，肝臟良性實性占位的長度異質(zhì)性、灰度異質(zhì)性及長游程重點(diǎn)較小，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，說明良性實性占位的長度異質(zhì)性、灰度異質(zhì)性較惡性實性占位的小，異質(zhì)性低。長游程重點(diǎn)良性實性占位的更小說明良性實性占位灰度在長游程長度的聯(lián)合分布較不集中。短游程重點(diǎn)和游程分?jǐn)?shù)值較大，但差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義。在具有統(tǒng)計學(xué)意義的幾個參數(shù)中，ROC曲線的AUC值均大于0.7，說明這些參數(shù)值在鑒別肝臟良惡性占位方面有較好的診斷效能。同一方向上灰度異質(zhì)性的AUC更大，說明灰度異質(zhì)性對于肝臟良惡性實性占位的鑒別效能更好。

DWI在MRI掃描中是常規(guī)序列，若能使機(jī)器深度學(xué)習(xí)肝臟良惡性實性占位的GLRLM數(shù)值，輔助影像醫(yī)師診斷，可大大降低人工負(fù)擔(dān)，提高診斷準(zhǔn)確率和效率。