基于CT的細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù)對結(jié)腸癌病理分級的診斷價值

張彥飛，張 林（通信作者）

（石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床學(xué)院 新疆 石河子 832008）

結(jié)腸癌對人類健康有巨大威脅，2020年全球癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，結(jié)腸癌的發(fā)病率和死亡率分別居第3位和第2位，而中國結(jié)腸癌的發(fā)病率和死亡率均高于世界平均水平，并且呈明顯上升趨勢[1]。CT檢查作為診斷結(jié)腸癌常用的影像學(xué)輔助手段，對判斷腫瘤部位、大小、形態(tài)、侵及范圍、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有巨大的優(yōu)勢，但是目前基于CT評估結(jié)腸癌病理分級的相關(guān)研究較少[2]。細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù)（extracellular volume fraction，ECV）是血管內(nèi)空間分?jǐn)?shù)和血管外細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù)的總和，最近研究發(fā)現(xiàn)，通過增強(qiáng)CT衍生的平衡期ECV對部分實(shí)體腫瘤病理分級有一定的診斷價值[3]。因此，本研究的目的是探討基于增強(qiáng)CT的ECV對結(jié)腸癌病理分級的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月—2021年12月于石河子大學(xué)第一附屬醫(yī)院經(jīng)手術(shù)后病理學(xué)檢查確診的102例結(jié)腸癌患者，所有患者術(shù)前均行腹部多期動態(tài)增強(qiáng)CT掃描。按照病理學(xué)分級分為低級別組（中分化60例、高分化17例，共77例）和高級別組（低分化19例，未分化6例，共25例）。低級別組：男48例，女29例，年齡中位數(shù)及四分位數(shù)為69（56，77）歲，血細(xì)胞比容中位數(shù)及四分位數(shù)為0.40（0.35，0.40）；高級別組：男14例，女11例，年齡中位數(shù)及四分位數(shù)為66（54，76）歲，血細(xì)胞比容中位數(shù)及四分位數(shù)為0.40（0.36，0.44）。兩組性別比例、年齡差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），有可比性。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)腸鏡活檢或術(shù)后病理學(xué)檢測明確診斷為結(jié)腸腺癌；②術(shù)前及CT檢查前未經(jīng)治療；③CT檢查資料完整；④臨床資料完整者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①CT圖像質(zhì)量不佳，偽影明顯等影響參數(shù)測量者；②常規(guī)生化檢測均在正常范圍內(nèi)；③合并肝、心、肺等重要臟器功能障礙；④合并其他惡性腫瘤疾病者。

1.2 方法

CT檢查：102例患者均采用64層螺旋CT（GE 64 Cardiac Lightspeed VCT）。掃描方法：行腹部常規(guī)平掃及增強(qiáng)，掃描前患者需禁食6～8 h，檢查前均進(jìn)行碘過敏試驗(yàn)。掃描參數(shù)：層厚5 mm，間距5 mm，掃描視野500 mm，矩陣512×512，管電壓120 kV，管電流160～300 mA。在掃描過程中，經(jīng)肘靜脈注入碘海醇（320 mg/mL），劑量1.5 mL/kg，注射速率3～4 mL/s。動脈期、靜脈期和平衡期掃描圖像的獲取時間分別為注射對比劑后25 s、60 s、180 s。掃描范圍從肝頂至恥骨下緣。

掃描完成后將圖像傳至ITK-SNAP軟件，由兩名高年資影像診斷醫(yī)師對圖像進(jìn)行雙盲法分析測量，選取病灶最大層面，分別在平掃期、平衡期手動繪制感興趣區(qū)域（region of interest，ROI），并測量結(jié)腸癌病灶及同層面主動脈兩期CT值，以上測量全部進(jìn)行3次，取平均值（見圖1）。在勾畫腫瘤ROI時，避開腫瘤內(nèi)部壞死區(qū)及邊緣強(qiáng)化血管區(qū)，選擇腫瘤實(shí)性部分。收集每例患者的血細(xì)胞比容（hematocrit，Hct）值。根據(jù)以下公式計算結(jié)腸癌病灶的對比增強(qiáng)CE值和ECV分?jǐn)?shù)：CE（HU）=ΔHU腫瘤；ECV（%）=（1-血細(xì)胞比容）×（ΔHU腫瘤/ΔHU主動脈）×100%（ΔHU腫瘤和ΔHU主動脈是腫瘤實(shí)性部分及主動脈在平衡期階段的CT值減去相應(yīng)平掃期CT值）。

圖1 結(jié)腸癌患者平掃及平衡期圖像

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 26.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（± s）表示，采用t檢驗(yàn)；不服從正態(tài)分部者以M（Q1，Q2）表示，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。計數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。采用受試者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲線分析ECV對結(jié)腸癌病理分級的診斷性能。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組CE、ECV、Hct比較

高級別組CE、ECV均顯著高于低級別組（P＜0.01），Hct在兩組間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 結(jié)腸癌高級別組和低級別組CE、ECV比較

2.2 CE、ECV對結(jié)腸癌病理分級的診斷價值

結(jié)果顯示，ECV評估結(jié)腸癌病理分級的AUC（95%CI）為0.816（0.725～0.907），靈敏度和特異度分別為84.0%、70.1%，均高于CE，見圖2～圖3、表2。

圖2 ECV診斷結(jié)腸癌病理分級的ROC曲線

圖3 CE診斷結(jié)腸癌病理分級的ROC曲線

表2 CE、ECV對結(jié)腸癌病理分級的診斷價值

3 討論

結(jié)腸癌是消化道常見的惡性腫瘤。根據(jù)WHO消化系統(tǒng)腫瘤分類第五版[4]，結(jié)腸癌主要根據(jù)腺體外觀的程度進(jìn)行分類，分為高、中和低分化類型；另一種分類方法是將高分化和中分化結(jié)腸癌歸類為低級別，低分化和未分化癌被歸類高級別，以獲得更好的預(yù)后意義和可重復(fù)性，在本研究中我們采用后一種分類方法。腫瘤分級是結(jié)腸癌患者的獨(dú)立預(yù)后因素，高級別腫瘤已被證明與手術(shù)切除、放療、化療等治療后的患者低生存率有關(guān)[5]。本研究旨在探討基于增強(qiáng)CT的ECV對結(jié)腸癌病理分級的診斷價值。

腫瘤血管生成是腫瘤生長的基礎(chǔ)，并且與腫瘤的病理分級、分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及血行轉(zhuǎn)移有關(guān)。Hinganu等[6]研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤微血管密度與組織分化程度呈負(fù)相關(guān)，腫瘤內(nèi)血管密度的變化取決于腫瘤分化程度。腫瘤生長除了血管因素外，細(xì)胞外基質(zhì)在腫瘤的發(fā)生及發(fā)展中也發(fā)揮重要作用。細(xì)胞外基質(zhì)是由細(xì)胞產(chǎn)生和分泌到周圍培養(yǎng)基中的細(xì)胞外物質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由纖維蛋白、糖蛋白、蛋白聚糖和多糖等構(gòu)成[7]。正常情況下，細(xì)胞外基質(zhì)不斷合成和分泌，保持一個動態(tài)平衡。在癌癥中，由于細(xì)胞外基質(zhì)合成和分泌之間的平衡被破壞以及基質(zhì)重塑酶的表達(dá)改變，發(fā)生了異常的動力學(xué)改變，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)增多。研究表明，細(xì)胞外基質(zhì)與結(jié)腸癌的進(jìn)展有關(guān)[8]。

ECV是血管內(nèi)空間分?jǐn)?shù)和血管外細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù)的總和，可以反映腫瘤血管和細(xì)胞外基質(zhì)的生成情況。增強(qiáng)CT檢查中，對比劑在血管內(nèi)外不斷交換，在平衡期血管內(nèi)空間及血管外細(xì)胞外的對比劑達(dá)到平衡，利用對比增強(qiáng)CT可以定量估計腫瘤的ECV。在本研究中，利用增強(qiáng)CT平衡期圖像測得的ECV來評估結(jié)腸癌的病理分級，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高級別組腫瘤部分的ECV顯著高于低級別組（P＜0.01）。這種差異可能與腫瘤的惡性程度有關(guān)。一方面，高級別腫瘤惡性程度高，腫瘤新生血管數(shù)目增多，漏出的對比劑也增多，同時細(xì)胞外基質(zhì)的增加提供了更多空間。另一方面，低級別結(jié)腸癌分化較好，腫瘤血管生成較少，并且腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的異質(zhì)性較小，因此對細(xì)胞外微環(huán)境組成成分細(xì)胞外基質(zhì)的影響可能較小。邵瑞麗等[9]研究發(fā)現(xiàn)，與ECV低的結(jié)腸癌患者相比，ECV高的結(jié)腸癌患者更易發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及肝轉(zhuǎn)移，這與本研究結(jié)果相符。腫瘤病理分級高，意味著腫瘤細(xì)胞的惡性程度高，具有較快的生長速度和較強(qiáng)的侵襲力，也容易出現(xiàn)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移[10]。

本研究發(fā)現(xiàn)，高級別組腫瘤部分的絕對強(qiáng)化值CE與低級別組比較明顯較高，表明腫瘤強(qiáng)化程度與病理分級有關(guān)。王錫明等[11]和胡學(xué)林等[12]報道了結(jié)腸癌患者在對比增強(qiáng)CT上腫瘤有特異性表現(xiàn)，認(rèn)為中高分化的腫瘤表現(xiàn)為輕、中度強(qiáng)化，低分化的腫瘤表現(xiàn)為明顯不均質(zhì)強(qiáng)化，這與本研究結(jié)果相符。

本研究結(jié)果顯示，ECV診斷結(jié)腸癌病理分級的AUC為0.816，靈敏度、特異度分別為84.0%、70.1%，均高于CE，表明ECV較CE有較高的診斷效能，可作為診斷結(jié)腸癌病理分級的有效指標(biāo)。

本研究也存在不足：本研究ROI的選取存在人為偏差；在本研究中結(jié)腸癌病理分級為高級別的樣本較少，未來需要加大樣本量進(jìn)一步研究。

綜上所述，基于增強(qiáng)CT的ECV對結(jié)腸癌病理分級有一定的診斷價值，可為結(jié)腸癌病情判斷及個體化治療方案的制定提供參考。