良惡性肺結(jié)節(jié)CT定量及影像組學(xué)研究進(jìn)展

屠妙倩，藍(lán)雨晴，郭瀟辰，謝柳佳，林伊莎 綜述，吳林玉,2 審校

(1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310053;2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，浙江 杭州 310006)

肺結(jié)節(jié)是指肺內(nèi)類圓形或不規(guī)則形的病灶，其周圍被含氣肺組織包繞，直徑小于或等于3 cm，影像學(xué)表現(xiàn)為不透明、邊界模糊或清晰的病灶，可單發(fā)或多發(fā)[1]。根據(jù)結(jié)節(jié)的密度，肺結(jié)節(jié)可分為亞實(shí)性結(jié)節(jié)及實(shí)性結(jié)節(jié)，而亞實(shí)性結(jié)節(jié)又包括純磨玻璃結(jié)節(jié)及部分實(shí)性結(jié)節(jié)[2]。肺磨玻璃結(jié)節(jié)是指肺內(nèi)局限性密度增高的結(jié)節(jié)影，一般也稱為肺毛玻璃渾濁，在CT圖像上，其密度不會(huì)遮蓋血管輪廓，并且可見其內(nèi)部原有的小葉間隔、氣管等結(jié)構(gòu)；部分實(shí)性結(jié)節(jié)的密度不均勻，其內(nèi)既包含實(shí)性軟組織密度成分，又包含磨玻璃密度成分[3]。不同密度的肺結(jié)節(jié)惡性概率不同,其中部分實(shí)性結(jié)節(jié)的惡性概率最高,其次是純磨玻璃結(jié)節(jié)和實(shí)性結(jié)節(jié)[4]。肺結(jié)節(jié)發(fā)生率和檢出率呈逐年上升趨勢(shì)，若能早期準(zhǔn)確鑒別肺結(jié)節(jié)的良惡性并及時(shí)采取臨床干預(yù)措施，可以免除非必需的侵入性檢查和手術(shù)治療，降低經(jīng)濟(jì)成本，提高肺癌患者總體生存率并改善預(yù)后，達(dá)到最大的生存獲益。因此臨床研究中，肺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別診斷一直是胸部病變研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題[5]。本文就CT定量和影像組學(xué)在肺良惡性結(jié)節(jié)鑒別中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CT平掃對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)的診斷

在CT平掃圖像上，肺結(jié)節(jié)的大小、形態(tài)、邊緣、支氣管充氣征、血管集束征、胸膜凹陷征等征象在良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷中有較好的應(yīng)用價(jià)值[6-7]。如惡性肺結(jié)節(jié)，常可見其形態(tài)不規(guī)則、邊緣有分葉、毛刺、胸膜凹陷、胸膜牽拉等征象，且實(shí)性結(jié)節(jié)比純磨玻璃結(jié)節(jié)和部分實(shí)性結(jié)節(jié)的征象更明顯，惡性程度更高[8]。

相關(guān)研究表明，磨玻璃結(jié)節(jié)中實(shí)性成分最大直徑、實(shí)性成分與結(jié)節(jié)最大直徑比值等可作為判斷肺腺癌浸潤性的重要影像學(xué)征象[9]。肺結(jié)節(jié)的良惡性在一定程度上也可以通過CT圖像上磨玻璃結(jié)節(jié)的實(shí)性成分比例來鑒別[10]。如，惡性腫瘤在影像學(xué)檢查中常表現(xiàn)為較大實(shí)性成分比例。LEE等[11]發(fā)現(xiàn)，浸潤性腺癌組的結(jié)節(jié)實(shí)性成分比例高于浸潤前病變組和微浸潤腺癌組，實(shí)性部分最大直徑小于或等于3 mm是鑒別的重要標(biāo)準(zhǔn)，其特異性最高可達(dá)100%。對(duì)于純磨玻璃結(jié)節(jié)型肺腺癌，肺結(jié)節(jié)病灶大小、CT值及內(nèi)部結(jié)構(gòu)密度等影像學(xué)特征與肺腺癌的病理亞型有著緊密關(guān)系[12]。CHEN等[13]研究發(fā)現(xiàn)，肺結(jié)節(jié)小于10 mm是鑒別其良惡性的一個(gè)關(guān)鍵因素。ICHINOSE等[14]發(fā)現(xiàn)，最大CT值大于或等于-300 HU是預(yù)測(cè)侵襲性的重要標(biāo)準(zhǔn)，其靈敏度為83%，特異度為88%。KITAZAWA等[15]發(fā)現(xiàn)，平均3維CT值的最佳臨界值是-489 HU，其受試者特征工作曲線的曲線下面積是0.838，靈敏度為0.967，特異度為0.591。

臨床上，平掃CT掃描在鑒別肺結(jié)節(jié)的良惡性中具有重要作用，但對(duì)于難以定性的肺結(jié)節(jié)，則需進(jìn)行CT增強(qiáng)檢查或功能CT等其他檢查進(jìn)行鑒別。

2 CT動(dòng)態(tài)增強(qiáng)檢查對(duì)肺結(jié)節(jié)良惡性的鑒別

2021年美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的《肺癌篩查指南》指出，對(duì)于實(shí)性成分大于8 mm的部分實(shí)性結(jié)節(jié)或直徑大于8 mm的實(shí)性結(jié)節(jié)，推薦行胸部增強(qiáng)CT檢查。胸部CT增強(qiáng)通過靜脈注射碘造影劑前后采集結(jié)節(jié)的動(dòng)態(tài)系列圖像，在圖像上可從病灶的強(qiáng)化程度及病灶的時(shí)間-密度曲線(TDC)2個(gè)方面進(jìn)行肺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別。

2.1病灶的強(qiáng)化程度 由于良惡性肺結(jié)節(jié)的血供特點(diǎn)不同，且供血的來源也存在差異，因此在行CT增強(qiáng)掃描時(shí)，可有不同的增強(qiáng)形式和程度對(duì)肺結(jié)節(jié)良惡性進(jìn)行鑒別[16-20]。韓文彬等[16]在研究中指出，胸部CT增強(qiáng)60 s時(shí)，良、惡性肺結(jié)節(jié)CT強(qiáng)化值分別為(24.79±25.02)、(37.01±11.88)HU，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，三期CT增強(qiáng)掃描鑒別惡性肺結(jié)節(jié)的特異度、靈敏度和準(zhǔn)確率分別為86.7%、92.9%、81.5%。劉嘯峰等[20]在研究中指出，CT增強(qiáng)掃描30 s后，惡性肺結(jié)節(jié)CT值[(64.52±12.16)HU]明顯高于良性肺結(jié)節(jié)CT值[(35.56±15.27)HU]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。張瑩等[18]研究表明,CT增強(qiáng)掃描對(duì)鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)有意義，以強(qiáng)化峰值大于15 HU為截?cái)嘀悼紤]為惡性肺結(jié)節(jié)，可獲得較好的診斷效能。

2.2病灶強(qiáng)化的TDC 利用CT的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)還能描繪出肺結(jié)節(jié)強(qiáng)化的TDC曲線，反映曲線形態(tài)及對(duì)比劑達(dá)峰時(shí)間，其可用于肺結(jié)節(jié)良惡性的鑒別診斷。周震等[21]的研究將TDC分為臺(tái)階型(Ⅰ型)、雙峰型(Ⅱ型)、平坦型(Ⅲ型)。其中，臺(tái)階型：在124 s內(nèi)的增強(qiáng)過程中，TDC快速上升至峰值后持續(xù)處于高水平狀態(tài)，之后緩慢下降，到304 s時(shí)下降幅度小于20 HU。雙峰型：CT增強(qiáng)至124 s時(shí),曲線快速上升至峰值后隨即出現(xiàn)下降，繼而又有一定的上升，波動(dòng)幅度大于10 HU。平坦型：主要表現(xiàn)為增強(qiáng)前后CT值變化小，曲線總體走行平緩，波動(dòng)幅度一般不超過10 HU。葉曉丹等[22]在研究中將TDC曲線分為4種類型，其中Ⅰ型為強(qiáng)化后CT值凈增小于20 HU；Ⅱ～Ⅳ的強(qiáng)化凈增值均大于或等于20 HU，但在廓清值上有所差異，Ⅱ型廓清值為5～31 HU，Ⅲ型廓清值大于31 HU，Ⅳ型廓清值小于5 HU(持續(xù)強(qiáng)化)。惡性肺結(jié)節(jié)通常有不完整的基底膜及分化不成熟的血管[23]，對(duì)比劑進(jìn)入速度快，但退出速度慢，以Ⅰ型曲線多見,多表現(xiàn)為迅速升高至峰值后持續(xù)在一定水平后緩慢下降[24]。這種狀態(tài)可一直持續(xù)180 s[25-26]。劉成平等[27]學(xué)者認(rèn)為,增強(qiáng)掃描后，良性肺結(jié)節(jié)的CT值在增強(qiáng)掃描后變化小于20 HU，而惡性肺節(jié)CT值變化大于或等于20 HU。

3 良惡性肺結(jié)節(jié)的能譜CT研究

能譜CT成像技術(shù)可通過物質(zhì)分離方式獲得能譜曲線及碘基物質(zhì)圖像。臨床可以從兩個(gè)輔助圖像中獲取能譜曲線斜率及碘濃度等定量數(shù)據(jù)，獲取的定量數(shù)據(jù)是鑒別診斷良惡性肺結(jié)節(jié)的重要參考之一[28]。

CHEN等[29]研究表明，在觀察肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)中應(yīng)用能譜CT成像技術(shù)所得出的能譜曲線斜率，特別是在40、70 KeV時(shí)，對(duì)于良惡性肺結(jié)節(jié)有較大的鑒別價(jià)值。同時(shí)，KAWAI等[30]學(xué)者證實(shí)了碘濃度等定量參數(shù)在肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)的強(qiáng)化程度上具有很重要參考價(jià)值。在實(shí)性肺結(jié)節(jié)研究中，XIAO等[31]通過分析62例病例，總結(jié)得出惡性實(shí)性肺結(jié)節(jié)組在動(dòng)靜脈期的碘基值、標(biāo)準(zhǔn)化碘基值等定量數(shù)據(jù)及能譜曲線斜率均高于良性組。在惡性肺結(jié)節(jié)中，不成熟的毛細(xì)血管缺少基底膜結(jié)構(gòu)使碘對(duì)比劑易于穿過血管進(jìn)入組織間隙聚集，從而導(dǎo)致碘對(duì)比劑的濃度大于良性肺結(jié)節(jié)；同時(shí)，由于缺少靜脈和淋巴組織的引流，碘對(duì)比劑的聚集更加明顯[32]。

CT增強(qiáng)有一定的應(yīng)用價(jià)值，但是對(duì)于患者來說增加了輻射劑量，而能譜CT能夠高效、準(zhǔn)確地鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)，因此能譜CT能夠在兼具評(píng)估肺毛玻璃密度結(jié)節(jié)的基礎(chǔ)上降低輻射劑量[33]。陳疆紅等[34]研究表明，能譜CT能幫助患者除去平掃環(huán)節(jié)，同時(shí)輻射劑量下降33%。

4 良惡性肺結(jié)節(jié)的CT灌注檢查

CT灌注成像技術(shù)指的是在給患者靜脈注射造影劑的同時(shí)，對(duì)選定層面上的感興趣區(qū)進(jìn)行重復(fù)快速的動(dòng)態(tài)掃描[35]，從而獲得該感興趣區(qū)的各種灌注參數(shù)值[如血流量(BF)、血容量(BV)、平均通過時(shí)間、表面通透性(PS)等]及灌注曲線，能直接動(dòng)態(tài)觀察到對(duì)比劑在病灶毛細(xì)血管水平的濃度變化，從而反映出病灶的血流灌注情況和血流動(dòng)力學(xué)改變[36]。良惡性肺結(jié)節(jié)的血流灌注不同，通過灌注成像能比較清晰地顯示病灶供血情況，為鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)提供幫助[37]。

肖園園等[38]研究發(fā)現(xiàn)，惡性孤立性肺結(jié)節(jié)患者和良性孤立性肺結(jié)節(jié)患者的多層螺旋CT灌注成像檢測(cè)準(zhǔn)確率為93.98%，與病理檢查的100.00%準(zhǔn)確率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。該研究結(jié)果提示了CT灌注成像對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)檢查的準(zhǔn)確性。同時(shí)，李彥[39]通過對(duì)患者行多層螺旋CT灌注成像掃描時(shí)發(fā)現(xiàn)，惡性結(jié)節(jié)患者的BV、PS值均高于良性結(jié)節(jié)患者，灌注參數(shù)值存在有一定規(guī)律，對(duì)良惡性肺結(jié)節(jié)有較大鑒別價(jià)值。

此外，也有學(xué)者通過CT灌注成像結(jié)合其他成像方法來鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)。王漢[40]研究發(fā)現(xiàn)，CT灌注成像結(jié)合動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描在鑒別良惡性肺結(jié)節(jié)方面有一定價(jià)值，癌性結(jié)節(jié)及炎性結(jié)節(jié)的BF、BV明顯高于結(jié)核瘤，而癌性結(jié)節(jié)PS明顯高于炎性結(jié)節(jié)和結(jié)核瘤。楊守珍等[41]研究發(fā)現(xiàn)，CT灌注成像結(jié)合動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描時(shí)，惡性結(jié)節(jié)的強(qiáng)化值明顯高于良性結(jié)節(jié)，同時(shí)可在惡性結(jié)節(jié)增強(qiáng)掃描中心見壞死病灶，因此可依據(jù)此特點(diǎn)來鑒別結(jié)節(jié)性質(zhì)。

5 良惡性肺結(jié)節(jié)影像組學(xué)研究

荷蘭學(xué)者LAMBIN等提出了影像組學(xué)的概念，指出可從放射影像中高通量地提取大量影像特征，挖掘空間數(shù)據(jù)信息，該方法在良惡性肺結(jié)節(jié)鑒別診斷中取得了較好的結(jié)果，并在臨床上獲得廣泛應(yīng)用[42-45]。肺結(jié)節(jié)根據(jù)密度可分為亞實(shí)性結(jié)節(jié)及實(shí)性結(jié)節(jié)，基于不同密度的肺結(jié)節(jié)，影像組學(xué)在其良惡性鑒別中的效能也不同。影像組學(xué)可以增加亞實(shí)性結(jié)節(jié)(純磨玻璃結(jié)節(jié)及部分實(shí)性結(jié)節(jié))良惡性鑒別診斷的準(zhǔn)確性[42-43]。有研究回顧分析了最終納入試驗(yàn)的261例患者肺下蓋結(jié)節(jié)的良惡性，通過訓(xùn)練建立的最佳3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，發(fā)現(xiàn)最佳決策點(diǎn)的曲線下面積為0.913[44]。而另一些研究者在深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上開發(fā)了新的人工智能方案，對(duì)收集到的828例經(jīng)證實(shí)的毛玻璃結(jié)節(jié)進(jìn)行良惡性預(yù)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)人工智能方案的曲線下面積為(0.92±0.03)，高于人工的(0.90±0.03)[45]。同時(shí)，影像組學(xué)也可提高實(shí)性結(jié)節(jié)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率[44-45]。項(xiàng)楊威等[44]回顧性收集了203例實(shí)性孤立肺結(jié)節(jié)患者資料，根據(jù)影像學(xué)及臨床資料構(gòu)建多因素預(yù)測(cè)模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該模型對(duì)實(shí)性孤立肺結(jié)節(jié)良惡性的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為84.5%?？追嫉萚45]將高分辨率CT檢出為實(shí)性孤立肺結(jié)節(jié)的235例患者分為良性組(54例)和惡性組(181例)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2組影像學(xué)征象有顯著差異，提示影像組學(xué)在預(yù)測(cè)實(shí)性孤立肺結(jié)節(jié)良惡性方面有一定意義。

此外，SUO等[46]回顧分析了48例單發(fā)肺結(jié)節(jié)患者增強(qiáng)CT圖像的病灶紋理特征，通過病灶邊緣和中央得到的平均CT值和熵值等影像組學(xué)特征發(fā)現(xiàn)，炎性結(jié)節(jié)平均CT值和熵值低于惡性結(jié)節(jié)，提示中央與邊緣的紋理特征差異能夠輔助診斷肺結(jié)節(jié)良惡性。

6 小 結(jié)

在臨床上，良惡性肺結(jié)節(jié)通過CT鑒別診斷仍存在很多的困難。近年來新興技術(shù)如影像組學(xué)等定量研究在診斷肺結(jié)節(jié)良惡性方面發(fā)揮著獨(dú)有的作用，提高了診斷的準(zhǔn)確率，相較于傳統(tǒng)影像學(xué)檢查更能反映病變特征，因此具有更廣闊的應(yīng)用前景[47-48]。