超聲影像紋理分析鑒別診斷腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的價值

韓文，李衛(wèi)民，凌莉，陳偉

(1. 蘇州高新區(qū)人民醫(yī)院超聲科，江蘇 蘇州 215129； 2. 江南大學附屬醫(yī)院超聲科，江蘇 無錫 214000)

腮腺混合瘤和腺淋巴瘤是腮腺最常見的兩種腫瘤[1]，超聲因具有簡便快捷的優(yōu)點而被廣泛應用于腮腺腫瘤的診斷和鑒別診斷。然而，腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的超聲特征具有一定的重疊性[2]，這在一定程度上增加了兩者的鑒別難度，同時，腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的手術治療方式以及轉歸也有所不同[3]，準確地鑒別診斷腮腺混合瘤和腺淋巴瘤對臨床具有重要的價值。本研究以腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的超聲影像為基礎，分析兩者的紋理特征，探討其對腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的鑒別價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2017年3月至2021年4月間在蘇州高新區(qū)人民醫(yī)院和江南大學附屬醫(yī)院就診的腮腺腫瘤患者94例共97個病灶，其中男68例，女26例，年齡26～83歲，平均年齡(55.89±14.51)歲。納入標準：① 首次發(fā)現(xiàn)的腮腺腫瘤患者；② 經(jīng)手術或穿刺病理證實，有明確的診斷結果；③ 超聲影像資料完整、規(guī)范。排除標準：① 超聲影像資料不規(guī)范；② 無病理結果；③ 腫瘤體積過大、局部影像缺失致使感興趣區(qū)無法勾畫的病灶。其中左側腮腺病灶40個，右側腮腺57個病灶。

1．2 儀器與方法

采用西門子Acuson Antares S3000、GE logiq E9、PHILIPS等彩色多普勒超聲診斷儀，線陣探頭頻率為7.5～12.0 MHz，8～14 MHz，8～12 MHz。調(diào)取患者腮腺混合瘤和腮腺腺淋巴瘤的超聲影像資料，對比分析腫瘤的大小，邊緣(清晰、欠清晰)，形態(tài)(橢圓形、分葉狀、不規(guī)則形)，內(nèi)部回聲(欠均勻、不均勻)，囊性變(有、無)以及血流分級等特征。腮腺腫瘤的性質(zhì)由1名具有10年以上工作經(jīng)驗的超聲醫(yī)師依據(jù)自身經(jīng)驗完成評估，并將超聲醫(yī)師的評估結果與病理結果進行對比，得出超聲醫(yī)師評估的誤判率。

1.3 紋理分析

采用羅茲工業(yè)大學免費紋理分析MaZda軟件(Version 4.6)，將腫瘤最大切面的超聲二維影像以bmp格式導入 MaZda軟件中，對圖像的所有灰度值按1%分位點到99%分位點進行歸一化處理，再將圖像量化為8 bit后，勾畫為感興趣區(qū)，分別用紅色和綠色表示腮腺混合瘤和腮腺腺淋巴瘤，采用多邊形功能手動模式進行勾畫，盡可能勾畫病灶的全部區(qū)域。分析感興趣區(qū)內(nèi)超聲影像的紋理特征，并通過軟件自帶的紋理特征分析方法選擇最具鑒別價值的紋理參數(shù)，包括交互信息(mutual information,MI)，分類錯誤概率聯(lián)合平均相關系數(shù)(probability of classification error and average correlation coefficients，POE+ACC)，F(xiàn)isher系數(shù)及三種方法聯(lián)合(Fisher+POE+ACC+MI)。前三種方法各提取10個、Fisher+POE+ACC+MI提取30個紋理特征參數(shù)，將簡化后的紋理特征參數(shù)輸入MaZda 自帶的B11統(tǒng)計分析軟件包中，構建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(artificial neural network, ANN)模型，自動訓練，并將其結果與病理對比，得出腮腺混合瘤和腮腺腺淋巴瘤的誤判率，并將其與超聲醫(yī)師的評估結果比較。

1.4 統(tǒng)計學分析

應用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件，計量資料用均數(shù)±標準差表示，兩組紋理參數(shù)的比較采用獨立樣本t檢驗。腮腺混合瘤和腮腺腺淋巴瘤的超聲特征、超聲醫(yī)師的評估結果以及各種紋理分析方法誤判率等計數(shù)資料用例數(shù)(率)表示，理論頻數(shù)≥5計數(shù)資料的兩組比較采用χ2檢驗，理論頻數(shù)<5但≥1計數(shù)資料的兩組比較采用連續(xù)校正的χ2檢驗，理論頻數(shù)<1計數(shù)資料的兩組比較以及多組計數(shù)資料的比較采用Fisher確切概率法，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者基線資料比較

根據(jù)2017年第4版WHO頭頸部腫瘤—病理學分類標準[4]進行分類，腮腺混合瘤43例，年齡26～70歲，平均年齡(46.74±13.93)歲，其中男17例，女26例，病灶均為單發(fā)。腮腺腺淋巴瘤51例共54個病灶，其中3例伴有2個病灶，均為男性，年齡41～83歲，平均年齡(63.80±9.30)歲。兩組患者中，腺淋巴瘤患者的年齡高于混合瘤患者，差異具有統(tǒng)計學差異(t=7.075，P<0.001)；同時，腮腺腺淋巴瘤患者中男性比例(100%)明顯高于腮腺混合瘤患者(39.53%，17/43)，差異具有統(tǒng)計學意義(χ2=39.660，P<0.001)。

2.2 腮腺混合瘤和腺淋巴瘤超聲影像特征

腮腺混合瘤囊性變的發(fā)生率明顯低于腮腺腺淋巴瘤，但后者血流信號較前者豐富，差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.001和P<0.05)，兩者在腫瘤直徑、邊緣、形態(tài)、內(nèi)部回聲等方面無明顯統(tǒng)計學差異(P均>0.05)。見表1。

表1 腮腺混合瘤和腺淋巴瘤超聲影像特征 腫瘤個數(shù)(%)

2.3 腮腺混合瘤和腺淋巴瘤超聲影像紋理特征比較

腮腺混合瘤和腺淋巴瘤超聲影像、病理結果和感興趣區(qū)標記見圖1和圖2。三種紋理分析方法選取的紋理參數(shù)共30組，MI提取的10組紋理參數(shù)中兩組間均無明顯統(tǒng)計學差異(P>0.05)，POE+ACC提取的10組紋理參數(shù)中僅有S(0,3)SumVarnc組具有統(tǒng)計學差異(P<0.05)，F(xiàn)isher系數(shù)提取的10組紋理參數(shù)中有7組具有統(tǒng)計學差異(P<0.05)，三種方法共有8組紋理參數(shù)具有統(tǒng)計學差異。見表2。

A：右側腮腺囊實性團塊，邊緣欠清晰，形態(tài)規(guī)則，內(nèi)部回聲不均勻，可見囊性變；B：術后病理提示腮腺混合瘤(HE染色，20×10)；C：超聲影像感興趣區(qū)勾畫用紅色表示

A：左側腮腺囊實性團塊，邊緣清晰，形態(tài)規(guī)則，內(nèi)部回聲不均勻；B：術后病理提示腮腺腺淋巴瘤(HE染色，40×10)；C:超聲影像感興趣區(qū)勾畫用綠色表示

表2 兩組腫瘤超聲影像紋理特征參數(shù)對比

2.4 超聲醫(yī)師和各種紋理分析方法對腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的誤判率

將簡化后的紋理特征參數(shù)輸入MaZda自帶的B11統(tǒng)計分析軟件包中，構建ANN模型。對于所有腮腺混合瘤和腺淋巴瘤，采用MI方法進行紋理分析的總誤判率為53.61%(52/97)，POE+ACC為44.32%(43/97)，F(xiàn)isher系數(shù)為21.65%(21/97)，三種方法聯(lián)合為17.53%(17/97)，其中，三種方法聯(lián)合分析的總誤判率最低，與MI、POE+ACC評估比較差異均具有統(tǒng)計學意義(χ2值分別為33.406，16.311,P均<0.001，與Fisher系數(shù)評估比較，差異無統(tǒng)計學意義(χ2=0.524,P=0.469)。

另外，對于所有腮腺混合瘤和腺淋巴瘤，超聲醫(yī)師的總誤判率為29.90%(29/97)，明顯低于MI和POE+ACC(χ2值分別為15.265、4.329，P<0.001和P=0.037)，明顯高于三種方法聯(lián)合(χ2=4.103，P=0.043)，與Fisher系數(shù)無統(tǒng)計學差異(χ2=1.724，P=0.189)。同時，對于腮腺混合瘤和腺淋巴瘤兩組患者，各種紋理分析方法對兩組的誤診率均無統(tǒng)計學差異(P均>0.05)，超聲醫(yī)師對腮腺腺淋巴瘤的誤判率明顯高于腮腺混合瘤(χ2=4.699，P=0.030)。見表3。

表3 超聲醫(yī)師和各紋理分析方法對腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的誤診率 腫瘤個數(shù)(%)

3 討論

作為影像組學的重要組成部分之一，紋理分析是近年發(fā)展起來的評價腫瘤異質(zhì)性的新工具，指通過一定的圖像處理技術提取出紋理特征，從而獲得紋理特征的定量或定性描述的處理過程[5-6]。在醫(yī)學影像學方面，紋理分析有助于發(fā)現(xiàn)肉眼難以觀察的細節(jié)，從而更加細致地分析圖像。與傳統(tǒng)的超聲醫(yī)師診斷相比，紋理分析不依賴于超聲醫(yī)師的主觀意見及臨床經(jīng)驗，僅提供客觀的影像信息[7]。MaZda 軟件可提取腫瘤近300種紋理特征參數(shù)，并提供了4種紋理選擇方法，包括MI、POE+ACC、Fisher系數(shù)以及三種方法的聯(lián)合(MI+POE+ACC+Fisher)，通過紋理分析參數(shù)，構建ANN模型，從而智能地評估腫瘤的性質(zhì)。目前，CT影像紋理分析已應用于鑒別腮腺混合瘤和腺淋巴瘤，結果表明具有一定的價值[8]，這也為超聲影像紋理分析對兩者的鑒別診斷提供了思路。

本研究共納入94例患者共97個病灶，其中腮腺混合瘤43個，腮腺腺淋巴瘤54個，腮腺腺淋巴瘤患者的年齡明顯高于腮腺混合瘤患者，且腮腺腺淋巴瘤患者中男性比例(100%)明顯高于腮腺混合瘤患者(39.53%)，這與黃冠蘭等[2]研究結果相符。在超聲特征方面，兩組間僅囊性變和血流具有統(tǒng)計學差異，而腫瘤直徑、邊緣、形態(tài)、內(nèi)部回聲等方面均無統(tǒng)計學差異，這與其他的相關文獻具有一定的差異[9-10]，這可能與本研究中納入的樣本量較少有關，這也在一定程度上說明了兩者的鑒別難度。超聲醫(yī)師對兩者鑒別在很大程度上依賴于自身的診斷經(jīng)驗，因此也不可避免地增加了誤診率。本研究中，超聲醫(yī)師總的誤診率為29.90%，對腮腺腺淋巴瘤的誤診率明顯高于腮腺混合瘤。女性腮腺混合瘤患者略多于男性[11]，誤判率相對較低。本組腮腺腺淋巴瘤患者均為男性，且年齡41～83歲，跨度較大，同時超聲特征與腮腺混合瘤有重疊，這些均在一定程度上增加了超聲醫(yī)師的誤判率。

本研究在MaZda所選取的紋理參數(shù)中，MI提取的10組紋理參數(shù)中兩組間均無統(tǒng)計學差異，POE+ACC提取的10組紋理參數(shù)中僅有S(0,3)SumVarnc組紋理參數(shù)具有統(tǒng)計學差異，而Fisher系數(shù)提取的10組紋理參數(shù)中有7組具有統(tǒng)計學差異(P<0.05)，三種方法共8組紋理參數(shù)具有統(tǒng)計學差異。提取的有意義的紋理參數(shù)越多，其對腫瘤的鑒別診斷價值越高[12-13]。因此，在總誤判率方面，MI>POE+ACC>Fisher系數(shù)>MI+POE+ACC+Fisher。通過與超聲醫(yī)師的誤判率比較發(fā)現(xiàn)，超聲醫(yī)師的總誤判率低于MI和POE+ACC，但高于三種方法聯(lián)合，這是因為MI、POE+ACC提取的具有統(tǒng)計學差異的紋理參數(shù)較少，而三種方法聯(lián)合提取的具有統(tǒng)計學差異的紋理參數(shù)較多。Fisher系數(shù)、POE+ACC和MI三種方法的結合可彌補單獨使用Fisher系數(shù)、POE+ACC、MI方法相對訓練不足導致的缺陷[14]，因而誤判率較低。

綜上所述，與超聲醫(yī)師的主觀判斷相比，紋理分析提供的紋理參數(shù)具有定量的特征，這在一定程度上可排除超聲醫(yī)師主觀因素的影響，可用于腮腺混合瘤和腺淋巴瘤的鑒別診斷，有助于臨床診療策略的制定。