增強(qiáng)CT影像紋理分析評(píng)估術(shù)前胃腸道間質(zhì)瘤危險(xiǎn)度分級(jí)的臨床價(jià)值

董婷宇，湯林夢(mèng)，劉 峰，龐智英，楊 飛，朱月香，崔書君

(1.河北北方學(xué)院研究生院，河北 張家口 075000；2.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像部，河北 張家口 075000)

胃腸道間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumors，GIST)生物學(xué)行為多樣且發(fā)展迅速[1-2]。術(shù)前應(yīng)用靶向治療藥物可縮小病灶并降低術(shù)中風(fēng)險(xiǎn)，術(shù)后可延長(zhǎng)無(wú)復(fù)發(fā)生存期、穩(wěn)定轉(zhuǎn)移性病情[3-5],目前臨床上僅推薦用于危險(xiǎn)度分級(jí)為中危、高危的患者。準(zhǔn)確的危險(xiǎn)度分級(jí)可評(píng)估腫瘤良惡性風(fēng)險(xiǎn)、指導(dǎo)臨床制定治療方案等。目前GIST危險(xiǎn)度分級(jí)結(jié)果需活檢獲得，過(guò)程有創(chuàng)且可能誘發(fā)并發(fā)癥。CT圖像紋理特征可無(wú)創(chuàng)、重復(fù)提取，目前用于評(píng)估腫瘤良惡性風(fēng)險(xiǎn)的研究較多[6-7]，但在評(píng)估GIST危險(xiǎn)度分級(jí)方面的研究尚少。本研究基于CT增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期圖像提取GIST紋理特征參數(shù)，探討其預(yù)測(cè)危險(xiǎn)度分級(jí)的最優(yōu)參數(shù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2021-01—2022-01月于河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院行腹部CT平掃及增強(qiáng)掃描的GIST患者37例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①在本院行腫瘤切除術(shù)、住院病歷資料完整；②術(shù)后病理及免疫組織化學(xué)標(biāo)記確診為GIST，病理報(bào)告中描述有病灶大小、核分裂相計(jì)數(shù)、病變部位，并明確危險(xiǎn)度分級(jí)；③術(shù)前行CT平掃及增強(qiáng)檢查。排除標(biāo)準(zhǔn):①術(shù)前接受過(guò)靶向治療；②已發(fā)生復(fù)發(fā)和/或轉(zhuǎn)移；③合并有惡病質(zhì)。

以術(shù)后病理結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，將極低危與低危視為低風(fēng)險(xiǎn)，中危與高危視為高風(fēng)險(xiǎn)，分為低風(fēng)險(xiǎn)組17例和高風(fēng)險(xiǎn)組20例。低風(fēng)險(xiǎn)組中男10例，女7例；年齡39～80歲，平均(59.5±15.00)歲；高風(fēng)險(xiǎn)組中男11例，女9例；年齡35～82歲，平均(64.6±12.19)歲。2組患者性別、年齡等一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 CT檢查方法

采用Aquilion ONE 320排CT機(jī)行腹部掃描，檢查前4 h禁食水，采用120 kV管電壓、Sureexposure 3D自動(dòng)調(diào)制管電流。增強(qiáng)掃描檢查時(shí)，等滲對(duì)比劑采用含碘320 mg·mL-1的碘克沙醇，以3 mL·s-1的速率經(jīng)肘靜脈團(tuán)注，以1～1.5mL·kg-1計(jì)算用量，行三期增強(qiáng)掃描，層厚5 mm，其中動(dòng)脈期CT圖像以DICOM格式導(dǎo)出。

1.3 危險(xiǎn)度病理學(xué)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)2017年中國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì)GIST專家委員會(huì)推薦沿用美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)2008改良版[8]，針對(duì)原分級(jí)不足，2017年中國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì)GIST專家委員會(huì)進(jìn)行修正，2019版共識(shí)已刪除中危分級(jí)中“腫瘤大小<2.0cm，核分裂象6～10/50HPF，任何原發(fā)位置”項(xiàng)。

1.4 紋理分析

由2名放射科主治醫(yī)師在未知確診結(jié)果的前提下閱片并共同商討，利用Fire Voxel軟件對(duì)動(dòng)脈期圖像腫瘤病灶中除囊變、出血、壞死、鈣化、空腔外的軟組織連續(xù)層面進(jìn)行勾畫。提取出熵值、異質(zhì)性、偏度、峰度、標(biāo)準(zhǔn)差等紋理參數(shù)(圖1～2)。

A 動(dòng)脈期軸位病灶原圖；B 病灶區(qū)放置ROI；C 紋理分析輸出結(jié)果

A 動(dòng)脈期軸位病灶原圖；B 病灶區(qū)放置ROI；C 紋理分析輸出結(jié)果

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié) 果

2.1 高、低風(fēng)險(xiǎn)組CT紋理參數(shù)比較

高、低風(fēng)險(xiǎn)組間紋理參數(shù)熵值、異質(zhì)性和峰度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=5.566、2.708、2.556，P均<0.05)；偏度、標(biāo)準(zhǔn)差等紋理參數(shù)組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)(表1)。

表1 高、低風(fēng)險(xiǎn)組CT紋理參數(shù)比較

2.2 CT紋理參數(shù)評(píng)估GIST危險(xiǎn)度分級(jí)的診斷效能

CT紋理參數(shù)中熵值、異質(zhì)性與峰度評(píng)估GIST危險(xiǎn)度分級(jí)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其最佳臨界值分別是0.691、0.515、0.438。熵值具有較高的檢驗(yàn)效能(AUC=0.894，95%CI：0.789～0.999)，敏感度和特異度為0.750、0.941；異質(zhì)性(AUC=0.765，95%CI：0.606～0.923)與峰度(AUC=0.721，95%CI：0.549～0.892)檢驗(yàn)效能次之(圖3)。

圖3 CT紋理參數(shù)評(píng)估GIST危險(xiǎn)度分級(jí)的診斷效能

2.3 聯(lián)合應(yīng)用紋理參數(shù)對(duì)GIST危險(xiǎn)度分級(jí)的診斷效能

熵值、異質(zhì)性及峰度聯(lián)合應(yīng)用AUC=0.926(95%CI：0.838～1.000)，敏感度和特異度分別為0.950、0.824。較熵值、異質(zhì)性與峰度單獨(dú)評(píng)估GIST危險(xiǎn)度分級(jí)的診斷效能顯著提高(圖4)。

圖4 聯(lián)合應(yīng)用紋理參數(shù)評(píng)估GIST危險(xiǎn)度分級(jí)的診斷效能

3 討 論

GIST生物學(xué)行為多樣且發(fā)展迅速[9]，發(fā)病機(jī)制被認(rèn)為與酪氨酸激酶受體(c-Kit)或血小板源性生長(zhǎng)因子受體α(platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRA)突變驅(qū)動(dòng)有關(guān)[10-11]，可導(dǎo)致受體酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)性激活發(fā)生間充質(zhì)細(xì)胞增殖[12]。隨著輔助系統(tǒng)療法的發(fā)展，甲磺酸伊馬替尼作為特異性相關(guān)靶點(diǎn)突變蛋白抑制劑[13-14]在提高GIST患者存活率的同時(shí)也會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生各種不良反應(yīng)[15-16]，伊馬替尼常見不良反應(yīng)包括水腫、胃腸道反應(yīng)、白細(xì)胞減少、貧血、皮疹、肌肉痙攣及腹瀉等，多數(shù)不良反應(yīng)為輕至中度，對(duì)癥治療即可改善或恢復(fù)正常。GIST危險(xiǎn)度分級(jí)可鑒別GIST良惡性風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)測(cè)病情發(fā)展以便及時(shí)調(diào)整治療方案；準(zhǔn)確的危險(xiǎn)度分級(jí)還可在術(shù)前評(píng)估患者預(yù)后，為精準(zhǔn)治療提供建議。低風(fēng)險(xiǎn)GIST通常預(yù)后良好，使用靶向藥物作為輔助治療不僅不會(huì)使患者更多受益，還會(huì)增加過(guò)度治療的風(fēng)險(xiǎn)，故術(shù)前了解GIST危險(xiǎn)度分級(jí)對(duì)預(yù)測(cè)患者預(yù)后及選擇治療方案至關(guān)重要。

目前，判定GIST危險(xiǎn)度分級(jí)需活體組織病理學(xué)檢查，操作有創(chuàng)且有可能在取材過(guò)程中引起腫瘤破裂，增加腫瘤播散的危險(xiǎn)性[17]。此外，腫瘤大小可能因標(biāo)本處理過(guò)程出現(xiàn)誤差，核分裂數(shù)又需觀察者對(duì)細(xì)胞進(jìn)行主觀評(píng)估，因此結(jié)果易受主觀因素影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展和大型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，紋理分析技術(shù)不斷成熟與發(fā)展，一些紋理參數(shù)作為定量生物標(biāo)志物，可量化病變細(xì)微差異，提取多階層病灶信息，通過(guò)評(píng)估整個(gè)腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性及周圍微環(huán)境來(lái)定量分析整體病變，可甄別一些常規(guī)影像檢查不敏感的信息[18-19],從而更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)腫瘤的生物學(xué)行為，對(duì)個(gè)體化治療有一定參考價(jià)值。分析CT紋理參數(shù)有望能夠輔助臨床醫(yī)生在早期對(duì)GIST進(jìn)展做出判斷并制定合適的治療方案。CT因其可定位、可測(cè)量、可診斷等優(yōu)點(diǎn)，在術(shù)前靶向治療方面有重要價(jià)值[20-21]，是GIST術(shù)前評(píng)估最常規(guī)的檢查手段，其影像為GIST紋理分析最常選擇的資料。由于在未增強(qiáng)圖像中難以準(zhǔn)確勾勒腫瘤，可能影響ROC的清晰度，從而影響紋理特征的計(jì)算，因此本研究選擇具有可及性與普適性的CT圖像做為基礎(chǔ)影像資料，提取增強(qiáng)CT掃描的腫瘤內(nèi)部特征信息，用于探討GIST危險(xiǎn)度分級(jí)情況。

據(jù)文獻(xiàn)相關(guān)結(jié)論[8,17,22]，我們將極低危與低危歸為低風(fēng)險(xiǎn)，中危與高危歸為高風(fēng)險(xiǎn)，探討分析增強(qiáng)CT紋理參數(shù)術(shù)前預(yù)測(cè)GIST危險(xiǎn)度分級(jí)的價(jià)值。在GIST增強(qiáng)CT動(dòng)脈期的圖像中提取熵值、峰度、異質(zhì)性、偏度、標(biāo)準(zhǔn)差等紋理參數(shù)，經(jīng)計(jì)算高風(fēng)險(xiǎn)組熵值、異質(zhì)性及峰度明顯高于低風(fēng)險(xiǎn)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，熵值具有較高的檢驗(yàn)效能。熵值與異質(zhì)性均分屬一階統(tǒng)計(jì)量，熵值與異質(zhì)性較大時(shí)，表示圖像紋理無(wú)序且復(fù)雜，所含信息更豐富，像素分布隨機(jī)性更大。本研究中提取的熵值、異質(zhì)性均與危險(xiǎn)度分級(jí)呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明高風(fēng)險(xiǎn)組患者腫瘤內(nèi)部紋理復(fù)雜、分布隨機(jī)，可能因高風(fēng)險(xiǎn)組患者腫瘤通常體積大、生長(zhǎng)速度快，中心組織血流供應(yīng)不足，發(fā)生壞死、破裂及出血概率更高。峰度檢驗(yàn)效能偏低，峰度同樣分屬一階統(tǒng)計(jì)量，主要描述灰度直方圖的分布特征。

由于高質(zhì)量影像的獲得是特征提取的前提，但掃描設(shè)備、影像偽影及成像技術(shù)等多個(gè)不可消除的因素均會(huì)影響影像質(zhì)量，從而影響提取出的紋理參數(shù)的準(zhǔn)確性。另外本研究樣本量少且有偏倚，存在一定局限性，在今后的研究中還需擴(kuò)大樣本量并平衡偏倚，故研究結(jié)論尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。此外，本研究只選擇了GIST增強(qiáng)CT動(dòng)脈期圖像，其他期相圖像是否有臨床意義仍需進(jìn)一步研究。

綜上，增強(qiáng)CT影像紋理參數(shù)術(shù)前預(yù)測(cè)GIST危險(xiǎn)度分級(jí)具有一定臨床價(jià)值，熵值、異質(zhì)性及峰度聯(lián)合應(yīng)用較單獨(dú)評(píng)估GIST危險(xiǎn)度分級(jí)的診斷效能高，可輔助臨床選擇最佳治療方式，最大程度使患者獲益。