能譜CT組學(xué)列線圖術(shù)在胃神經(jīng)分泌腫瘤檢測及誤診分析

嚴(yán) 君， 年衛(wèi)國， 李新娟

1. 昆山宗仁卿紀(jì)念醫(yī)院放射科， 江蘇 昆山 215300； 2. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十師北屯醫(yī)院影像中心， 新疆 北屯 836099

神經(jīng)分泌腫瘤主要指源于各類肽能神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的異質(zhì)性腫瘤，具有分泌血管活性肽、肽類激素與神經(jīng)胺等特點[1]。胃神經(jīng)分泌腫瘤的發(fā)病率約2/100萬，占全部神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤類型的6%左右。手術(shù)治療是神經(jīng)分泌腫瘤的首要治療方案，而病理分級可直接反映腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移潛能，是臨床手術(shù)方案制定的重要依據(jù)[2]。有臨床報告指出，將能譜CT影像組學(xué)列線圖應(yīng)用于胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的術(shù)前診斷中，可獲得滿意的診斷效果[3]，有利于提高診斷準(zhǔn)確率，為患者提供精準(zhǔn)、個體化的手術(shù)方案。因此，本文對34例擇期行開放性手術(shù)治療的胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的術(shù)前檢測結(jié)果進(jìn)行分析和討論，旨在為胃神經(jīng)分泌腫瘤的診療提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇本院于2017年9月至2020年9月收治的擇期行開放性手術(shù)治療的胃神經(jīng)分泌腫瘤患者34例納入本研究，患者術(shù)前均接受增強CT掃描，使用A.K.軟件進(jìn)行胃神經(jīng)分泌腫瘤影像特征提取，將其依循完全隨機法劃分為訓(xùn)練集(25例)與測試集(9例)。兩組年齡、性別、腫瘤大小、腫瘤部位應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)對比后顯示，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。研究項目獲醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，患者及家屬知情同意。納入標(biāo)準(zhǔn)：所有患者均行手術(shù)，且術(shù)后均經(jīng)病理確診[4]；年齡大于18歲，小于75歲；簽署知情同意書者；能譜CT影像組學(xué)列線圖檢查均在術(shù)前2周內(nèi)進(jìn)行；臨床資料全面者；術(shù)前未進(jìn)行任何放化療；未合并重要臟器器質(zhì)性病變。排除標(biāo)準(zhǔn)：有自身心臟疾病外的肝、腦、腎功能異常者；術(shù)前行新輔助放療或化療者；同時患有其他部位癌癥者；免疫系統(tǒng)障礙者；病灶轉(zhuǎn)移、器官嚴(yán)重?fù)p傷者。

1.2 方法

(1)影像數(shù)據(jù)采集。通過美國通用醫(yī)療公司能譜GE Discovery CT 750HD掃描儀中能譜成像模式進(jìn)行平掃與增強掃描，參考管電流時間乘積為250 mAs，管電壓為120 kV，螺距因子0.6，掃描層厚控制在2.5～5 mm，準(zhǔn)直128×0.6 mm，全部患者均于平掃后行增強掃描，用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射300 mg/mL碘海醇，注射流率為3.5～4.0 mL/s，注射25～30 s后進(jìn)行動脈期掃描，注入65～70 s后進(jìn)行靜脈期掃描。將圖像存檔和通信系統(tǒng)中，獲取門靜脈期CT圖像，導(dǎo)出至ITK-SNAP軟件，進(jìn)行圖像分割。將分割的胃神經(jīng)分泌腫瘤感興趣區(qū)(ROI)導(dǎo)出存儲為DICOMG格式的圖像。放射科醫(yī)師沿病灶輪廓測量胃神經(jīng)分泌腫瘤的感興趣區(qū)(ROI)勾畫半自動3D，去除脂肪、氣體、血管與周圍組織區(qū)域，包含囊變、壞死、鈣化和包膜區(qū)域，然后由高年資放射科醫(yī)師檢查。將分割的胃神經(jīng)分泌腫瘤的rols導(dǎo)出，以DICOMG格式存儲。

(2)影像組學(xué)特征提取。使用A.K.軟件從每個ROI中提取CT影像組學(xué)特征，CT影像組學(xué)特征包括一階紋理特征、灰度共生矩陣、形狀特征、灰度色差矩陣、灰度區(qū)域矩陣、灰度游程長度矩陣與灰度相關(guān)矩陣等。對于部分2D勾畫的ROI，3D特征顯示為無。最終從每個胃神經(jīng)分泌腫瘤ROI圖像中分別提取105個CT影像組學(xué)特征。

1.3 觀察指標(biāo)

(1)胃神經(jīng)分泌腫瘤的WHO分級與測試集和訓(xùn)練集一般資料，病理組織切片經(jīng)由兩名病理科醫(yī)師依照2010年WHO消化系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級[5]。其中低級別組為Ⅰ～Ⅱ級，高級別組為Ⅲ～Ⅳ級。(2)訓(xùn)練集能譜CT影像組學(xué)列線圖特征降維與風(fēng)險評分。(3)訓(xùn)練集胃神經(jīng)分泌腫瘤WHO分級的Logistic回歸單因素分析。(4)測試集和訓(xùn)練集能譜CT影像組學(xué)列線圖預(yù)測結(jié)果。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的一般資料對比

胃神經(jīng)分泌腫瘤的WHO分級(Ⅰ～Ⅳ級)時，加權(quán)Kappa值為0.742(P<0.001)，提示診斷一致性較好。在測試集、訓(xùn)練集中，高級別、低級別胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的年齡、性別與腫瘤部位無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，腫瘤大小、淋巴結(jié)腫大、靜脈瘤栓有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。數(shù)據(jù)見表1。

表1 測試集和訓(xùn)練集胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的一般資料比較[n,(%)]

2.2 能譜CT影像組學(xué)列線圖特征降維與風(fēng)險評分建立

從能譜CT影像組學(xué)列線圖中提取的ROI影像組學(xué)特征分別105個。通過LASSO回歸對訓(xùn)練集CT影像組學(xué)特征進(jìn)行降維，通過交叉驗證，得出最優(yōu)λ值為0.01987964(Inλ=-3.738)。共選出15個CT影像組學(xué)列線圖特征，并建立影像組學(xué)風(fēng)險評分。在測試集、訓(xùn)練集中，與低級別組相比，高級別組胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的風(fēng)險評分更高，有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。見表2。

表2 低級別組、高級別組胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的風(fēng)險評分對比分)

2.3 訓(xùn)練集胃神經(jīng)分泌腫瘤WHO分級的Logistic回歸單因素分析

因變量為WHO分級，自變量包括將訓(xùn)練集胃神經(jīng)分泌腫瘤患者的能譜CT影像表現(xiàn)、基本資料與CT影像組學(xué)評分等，進(jìn)行Logistic回歸單因素分析。腫瘤大小、淋巴結(jié)腫大、靜脈瘤栓、影像組學(xué)評分為胃神經(jīng)分泌腫瘤WHO分級的危險因素(P<0.05)，腫瘤部位是保護因素(P>0.05)。Logistic多因素分析提示預(yù)測胃神經(jīng)分泌腫瘤WHO分級的獨立危險因素為影像組學(xué)評分。見表3。

表3 訓(xùn)練集胃神經(jīng)分泌腫瘤WHO分級的Logistic回歸單因素分析

2.4 測試集和訓(xùn)練集能譜CT影像組學(xué)列線圖預(yù)測分析

在預(yù)測胃神經(jīng)分泌腫瘤WHO分級中，訓(xùn)練集誤診率為8.00%，AUC為0.940(95%CI 0.882～0.997)，特異性為92.0%，敏感性為95.4%，并進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗，χ2=4.462，P>0.05。測試集誤診率為11.11%，AUC為0.859(95%CI 0.722～0.994)，特異性為88.89%，敏感性為77.6%，并進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗，χ2=14.553，P>0.05。

3 討論

神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤可發(fā)生在全身多個組織與器官，其中胃腸道是該腫瘤疾病最為多發(fā)的部位[6,7]。目前，神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的主要治療方法是手術(shù)治療[8]，因此，術(shù)前評價腫瘤組織病理分級對于選擇手術(shù)方法有重要意義。常規(guī)CT增強掃描對神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的術(shù)前檢測易受影像科醫(yī)師的主觀性影響，具有一定程度的不穩(wěn)定性、假陰性、假陽性[9]。隨著CT成像技術(shù)的不斷進(jìn)步，能譜CT在臨床相關(guān)疾病的診斷中得到廣泛應(yīng)用[10]。影像組學(xué)主要指從圖像中高通量地提取影像信息，將影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭赏诰虻母叻直媛蕡D像特征數(shù)據(jù)后,對其預(yù)測與分析，以輔助醫(yī)生診斷疾病[11,12]。近年來，影像組學(xué)分析方法可為神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤分級、疾病診斷、預(yù)后預(yù)測等提供新的診斷方式，具有潛在臨床應(yīng)用價值[13]。與常規(guī)CT不同，能譜CT影像組學(xué)列線圖可進(jìn)行多參數(shù)分析，對影像組學(xué)特征進(jìn)行降維，篩選出非零系數(shù)CT影像組學(xué)列線圖特征，由危險因素、能譜CT影像表現(xiàn)與影像組學(xué)評分構(gòu)成預(yù)測模型，并通過構(gòu)建列線圖實現(xiàn)模型可視化，有利于減少誤診，并為患者提供精準(zhǔn)的手術(shù)方案[14]。

袁清玉等[15]研究顯示，將基于18F-FDG PET/CT圖像的影像組學(xué)列線圖應(yīng)用于胃癌預(yù)后評估中，也能夠取得較好效果，綜合腫瘤浸潤深度、腫瘤部位、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等危險因素得到的影像組學(xué)列線圖預(yù)測胃癌預(yù)后更加準(zhǔn)確，有利于評價胃癌患者的生存情況。有研究[16]發(fā)現(xiàn)，將CT影像組學(xué)列線圖應(yīng)用于肺腺癌EGFR突變狀態(tài)術(shù)前預(yù)測中，也能夠取得較好效果。預(yù)測列線圖的預(yù)測因素包括泡沫樣透亮、吸煙史、相鄰支氣管血管束增厚、胸膜附著等。預(yù)測模型具有良好的校正與識別能力，能夠無創(chuàng)、方便地分析，其結(jié)果和本研究類似，可見能譜CT影像組學(xué)列線圖的應(yīng)用效果得到一定的認(rèn)可。

本研究訓(xùn)練集與測試集中，腫瘤大小、淋巴結(jié)腫大、靜脈瘤栓差異顯著(P<0.05)。與低級別組患者相比，高級別組患者風(fēng)險評分更高(P<0.05)。此外，訓(xùn)練集中誤診率為8.00%，AUC為0.940，測試集中誤診率為11.11%，AUC為0.859，表明能譜CT組學(xué)列線圖術(shù)在胃神經(jīng)分泌腫瘤檢測及誤診分析中預(yù)測效能良好，具有臨床應(yīng)用價值