增強(qiáng)CT紋理分析在老年甲狀腺乳頭狀癌診斷和預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的價值

高鑫宇 劉慧楠 裴建國

(延邊大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，吉林 延邊 133000)

甲狀腺癌是頭頸部最常見的惡性腫瘤，其中甲狀腺癌乳頭狀癌(PTC)是其最常見的病理類型，約占甲狀腺癌95%，近年來我國發(fā)病率顯著上升〔1,2〕。手術(shù)切除是PTC最有效的治療方式，術(shù)后復(fù)發(fā)率為10%～15%〔3〕。PTC預(yù)后通常較好，10年生存率可達(dá)到90%以上〔1〕。然而一旦出現(xiàn)腫瘤侵犯范圍擴(kuò)展至甲狀腺外、頸部淋巴結(jié)或遠(yuǎn)處器官出現(xiàn)轉(zhuǎn)移則預(yù)后通常較差，因此早期診斷及預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移十分關(guān)鍵。直接術(shù)前定性確診通常使用細(xì)針穿刺病灶活檢，其準(zhǔn)確度最高但難以評價病灶浸潤的情況〔4〕。超聲是評估甲狀腺病灶的首選方法，其操作方便簡單、無輻射且價格低，但由于頸部深處存在骨骼、氣體超聲易受到干擾難以觀察〔5〕。磁共振成像(MRI)組織分辨率高、無電離輻射，且在一般平掃外進(jìn)一步借助擴(kuò)散加權(quán)與定量動態(tài)增強(qiáng)成像，更好地觀察和評估甲狀腺病灶的形態(tài)和功能，但其操作時間長、費(fèi)用昂貴，且易于被頸部磁敏感影響造成偽影，從而難以對微小病灶進(jìn)行篩查和評估〔6〕。電子計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)有著普及范圍廣、成像速度快的特點(diǎn)，在篩檢診斷評估甲狀腺乳頭癌、頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況和鑒別其他甲狀腺良性病灶有著較好的敏感性和特異性〔7〕。然而普通CT通常僅描述占位的形態(tài)學(xué)和CT灰度等有限的定量參數(shù)，難以診斷或預(yù)測病灶的轉(zhuǎn)移情況。CT紋理分析是基于影像學(xué)圖像的一種數(shù)字化信息研究技術(shù)，可通過分析CT圖像的特征像素灰度分布及其相互關(guān)系，有效避免上述缺點(diǎn)〔8〕。CT紋理分析在腫瘤異質(zhì)性方面可提供更加客觀定量的信息〔9〕。有研究也證實(shí)了CT紋理分析在腫瘤診斷、分期、治療效果評估及預(yù)測預(yù)后的價值〔8～11〕。本研究評估CT紋理分析在老年甲狀腺乳頭狀癌診斷和預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的價值。

1 對象和方法

1.1病例信息 回顧分析2018年4月至2020年6月，于延邊大學(xué)附屬醫(yī)院行手術(shù)治療后病理確診甲狀腺腫瘤的老年患者127例，患者術(shù)前均接受了增強(qiáng)CT檢查，男48例，女79例，年齡61～82歲。其中良性占位71例為良性組，年齡(68±11.4)歲，病灶鈣化20例；剩余56例為病理確診的PTC為惡性組，年齡(64±13.8)歲，病灶鈣化18例。惡性組中有21例出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。兩組一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①非PTC的其他甲狀腺惡性腫瘤；②甲狀腺占位長軸<5 mm；③占位為單純透亮囊性病灶或存在廣泛鈣化；④彌漫性甲狀腺病變；⑤頭頸部其他惡性腫瘤病史；⑥頭頸部放射治療病史；⑦圖像質(zhì)量差偽影重。

1.2CT檢查儀器和方法 采用西門子320排螺旋CT機(jī)器，掃描范圍上至舌骨下緣，下至主動脈弓上緣，按國家放射科管理規(guī)范及質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)采用最低劑量原則〔12〕。詳細(xì)的CT掃描參數(shù)包為120 kV和180 mA自動管電流調(diào)制，矩陣為512×512，掃描層厚度為1 mm，層間距為1 mm。對比劑采用碘海醇〔350 mg碘(I)/ml〕以3～4 ml/s的速率使用高壓注射器注射，隨后使用40 ml生理鹽水沖管后進(jìn)行增強(qiáng)CT掃描，掃描延遲時間動脈期和靜脈期分別為25 s和50 s。重建算法采用標(biāo)準(zhǔn)算法，重建斷面厚度為5 mm。

1.3圖像處理及分析 CT掃描后的動脈期和靜脈期CT圖像由兩名具有5年以上頭頸部CT影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生評估。由圖像處理軟件MaZda(version4.7)進(jìn)行甲狀腺軸位動脈期薄層CT圖像分析。兩位醫(yī)師的分析過程相互獨(dú)立。采用polygon模式進(jìn)行手動興趣區(qū)域(ROI)描繪，ROI選取圖像中結(jié)節(jié)最大層面勾畫，勾畫示意圖見圖1。若兩位醫(yī)師分析意見不一致，則進(jìn)行雙方協(xié)商。ROI區(qū)域定量一維及二維紋理參數(shù)由軟件提取并保存。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料使用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的方法表述，否則采用(中位數(shù)上下四分位數(shù))進(jìn)行表述。所有參數(shù)使用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)正態(tài)性檢驗(yàn)。若參數(shù)符合正態(tài)分布使用T檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)差異分析，如不符合正態(tài)分布則使用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)差異分析。差異顯著性閾值設(shè)定為P<0.05。差異顯著具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的紋理參數(shù)則進(jìn)入二元Logistic回歸分析，以分析影響甲狀腺良性組與惡性組的獨(dú)立預(yù)測因子。受試者工作特征(ROC)曲線分析各預(yù)測因子鑒別甲狀腺良性組和惡性組的效能。

圖1 甲狀腺占位ROI示意

2 結(jié) 果

2.1兩組間增強(qiáng)CT動脈期圖像紋理參數(shù)比較 最終獲得了6個最佳紋理特征參數(shù)，其中熵值、方差、偏度、平均灰度值及均勻度具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，而峰度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，見表1。

表1 惡性組與良性組間增強(qiáng)CT動脈期圖像紋理參數(shù)比較

2.2增強(qiáng)CT動脈期圖像紋理參數(shù)在甲狀腺乳頭狀癌中的預(yù)測和診斷效能 對增強(qiáng)CT動脈期圖像紋理參數(shù)進(jìn)行二元Logistic回歸分析表明，偏度、峰度及平均灰度值可用于腫瘤良惡性的鑒別，見表2。進(jìn)一步使用Spearman檢驗(yàn)，結(jié)果顯示各參數(shù)間無統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性，其中相關(guān)性最突出的是偏度與峰度，r=0.135，P=0.124；偏度與平均灰度值相關(guān)系數(shù)r=0.083，P=0.124；峰度與平均灰度值的相關(guān)系數(shù)為r=0.148，P=0.195。因此偏度、峰度及平均灰度值可作為PTC和甲狀腺良性占位的獨(dú)立預(yù)測因子，用于PTC的診斷。進(jìn)一步使用ROC曲線診斷PTC的效能，三參數(shù)聯(lián)合的診斷效能明顯提升達(dá)到最優(yōu)，見表3。

表2 惡性組與良性組間增強(qiáng)CT動脈期圖像紋理參數(shù)Logistic分析結(jié)果

表3 動脈期單個紋理參數(shù)及聯(lián)合參數(shù)診斷甲狀腺乳頭狀癌的效能

2.3惡性組內(nèi)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移亞組紋理參數(shù)比較 熵值、偏度、峰度、標(biāo)準(zhǔn)差、平均灰度值及均勻度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析后差異均未顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

3 討 論

紋理分析是通過對影像學(xué)結(jié)果進(jìn)行一定方式的處理，分析圖像中的像素或像素灰度值的特征、分布方式及相互關(guān)系，從而可以定量提取分析和解釋影像的技術(shù)〔13,14〕。紋理分析技術(shù)可以有效避免醫(yī)師的主觀因素干擾，進(jìn)行局部病灶特征的量化，不僅能精確評估局部的異質(zhì)性，還能從組織微環(huán)境水平進(jìn)行分析鑒別，從而確定病灶的性質(zhì)〔15〕。紋理參數(shù)一般包括一維、二維及高維統(tǒng)計(jì)量。一維統(tǒng)計(jì)量使用灰度直方圖分析所勾畫的興趣區(qū)圖像局部紋理特征，常見的有偏度(灰度值分布的不對稱性)、峰度(灰度值分布幅度)、平均灰度值、均勻度和標(biāo)準(zhǔn)差等，其中峰度是判斷數(shù)據(jù)是否依從正態(tài)分布的指標(biāo)〔16〕。二維統(tǒng)計(jì)量是對像素強(qiáng)度之間相關(guān)性的描述，一般通過灰度共生矩陣法或者灰度游程矩陣法來分析。常見的紋理參數(shù)由熵值(病灶紋理的復(fù)雜程度)、能量(病灶圖像灰度值分布的均勻程度)、逆差距(病灶紋理的同質(zhì)性)和相關(guān)性(矩陣間的相似程度)等〔14〕。高維統(tǒng)計(jì)量使用較少，一般描述區(qū)域內(nèi)多像素灰度分布情況及相互關(guān)系〔17〕。

目前紋理分析作為影像學(xué)研究的新興領(lǐng)域，有著極高的熱度，并在診斷腫瘤、判斷組織功能及評估預(yù)后方面取得了多項(xiàng)成果，例如揭示了不同紋理參數(shù)對應(yīng)了不同的生物學(xué)意義，例如偏度和峰度與腫瘤超微結(jié)構(gòu)變化有關(guān)〔18～20〕。目前在預(yù)測甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)方面也有一些研究，顯示出了紋理分析具有重要價值，不過大多數(shù)聯(lián)合電正子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET-CT)進(jìn)行分析，少數(shù)通過超聲分析，通過增強(qiáng)CT進(jìn)行紋理分析的文獻(xiàn)較少，特別研究老年人群的數(shù)據(jù)更是罕見，且部分?jǐn)?shù)據(jù)相互矛盾，這也是本研究的目的之一〔21～24〕。

本研究中，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)一組反映PTC與正常甲狀腺組織密度差異的參數(shù)包括灰度的絕對值(如平均灰度值)、灰度分布差異指標(biāo)(如偏度、峰度、標(biāo)準(zhǔn)差)、紋理復(fù)雜程度(熵、均勻度)。這可能與腫瘤發(fā)生時替代破壞了正常濾泡上皮細(xì)胞致占位區(qū)密度減低有關(guān)，而腫瘤可囊變或鈣化進(jìn)一步增加了組織密度的復(fù)雜性，這可能與灰度分布差異、紋理復(fù)雜程度有關(guān)〔23〕。鈣化和囊變是PTC中常見的改變，兩者可以極大改變病灶組織的紋理特征，偶發(fā)的情況即可造成極值偏倚，所以相比于普通的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異分析，二元Logistic回歸分析更具有客觀準(zhǔn)確性，有效避免偏倚。Logistic分析合并spearman檢驗(yàn)結(jié)果顯示偏度、峰度、平均灰度值是PTC的獨(dú)立預(yù)測因子。本研究ROC AUC分析結(jié)果表明平均灰度值和三參數(shù)聯(lián)合診斷效果較好。同時本研究發(fā)現(xiàn)目前的紋理特征尚不足以診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移不存在可表述的特定紋理參數(shù)。當(dāng)然目前本研究淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者較少，可能存在統(tǒng)計(jì)學(xué)偏倚，需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行研究。