計(jì)算機(jī)紋理分析技術(shù)在鑒別孤立性肺結(jié)節(jié)多層螺旋CT圖像中的臨床應(yīng)用價(jià)值

黃玉偉，牛云麗，王東，李定柯，胡彥龍

1.南陽(yáng)南石醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，河南 南陽(yáng) 473000；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院影像科，河南 新鄉(xiāng) 453199

肺癌為臨床最常見(jiàn)的肺部惡性結(jié)節(jié)類(lèi)型之一，大多數(shù)患者均在出現(xiàn)明顯癥狀后確診，預(yù)后效果不理想[1]。研究發(fā)現(xiàn)，孤立性肺結(jié)節(jié)為肺癌發(fā)生的重要條件，多由活動(dòng)性肺炎、支氣管閉鎖等引起，若孤立性肺結(jié)節(jié)為惡性則提示為早期肺癌，而早期肺癌無(wú)特異性臨床癥狀，多數(shù)患者就診時(shí)已處于中晚期，治療效果較差[2]。因此，早期鑒別診斷孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性具有重要的臨床意義。CT 為目前臨床評(píng)估肺結(jié)節(jié)的主要方案之一，但單獨(dú)采用其敏感度、特異度較低，而計(jì)算機(jī)紋理分析技術(shù)可定量評(píng)估結(jié)節(jié)內(nèi)組織結(jié)構(gòu)，顯示肺部組織生理特征改變，可用于評(píng)估CT 圖像灰度值變化特征，能有效反映組織樣本生理信息[3-4]，但關(guān)于其應(yīng)用于早期肺癌相關(guān)研究較少?；诖耍狙芯砍醪椒治鲇?jì)算機(jī)紋理分析技術(shù)在鑒別孤立性肺結(jié)節(jié)多層螺旋CT 圖像中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019 年8 月至2021 年8 月在南陽(yáng)南石醫(yī)院就診的48 例惡性孤立性肺結(jié)節(jié)患者作為惡性組，另選取50 例同期就診的良性孤立性肺結(jié)節(jié)患者作為良性組，兩組患者的性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、結(jié)節(jié)直徑比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見(jiàn)表1。本研究經(jīng)南陽(yáng)南石醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。

表1 兩組患者的臨床資料比較[例(%),]Table 1 Comparison of clinical data between the two groups[n(%),]

表1 兩組患者的臨床資料比較[例(%),]Table 1 Comparison of clinical data between the two groups[n(%),]

組別惡性組良性組χ2/t值P值例數(shù)48 50男/女42(87.50)/6(12.50)43(86.00)/7(14.00)0.048 0.827年齡(歲)58.31±3.84 58.84±4.12 0.658 0.512 BMI(kg/m2)23.31±0.84 23.48±0.92 0.954 0.342結(jié)節(jié)直徑(cm)2.14±0.32 2.18±0.35 0.589 0.557

1.2 納排標(biāo)準(zhǔn) (1)納入標(biāo)準(zhǔn)：兩組患者均經(jīng)臨床病理檢查結(jié)合影像學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)確診；均可接受本研究檢查方案；均為單發(fā)結(jié)節(jié)；患者及家屬知曉本研究，并簽訂知情同意書(shū)。(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：合并其他惡性腫瘤；近期內(nèi)接受放化療治療者；結(jié)節(jié)內(nèi)存在空洞、磨玻璃密度結(jié)節(jié)者；肺部多發(fā)結(jié)節(jié)者；結(jié)節(jié)接受穿刺檢查者；合并全身性感染疾病者；合并精神異?；驒z查依從性較差者。

1.3 方法 (1)CT檢查：均采用美國(guó)GE公司64排多層螺旋CT掃描儀進(jìn)行檢查，檢查前常規(guī)禁食8～12 h，引導(dǎo)患者處平臥位，掃描范圍為臍至恥骨下緣，常規(guī)掃描數(shù)設(shè)置：層厚2 mm，層距1 mm，視野350 mm，管電流150 mAs，管電壓120 kV，螺距0.6；常規(guī)掃描完畢后采用高壓注射器注射100 mL造影劑(300 gI/L碘海醇)，速率為2.5 mL/s，分別于造影劑注射后25～30 s、60～70 s行動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期掃描，增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期期采用自動(dòng)觸發(fā)掃描，門(mén)靜脈期、動(dòng)脈期采用相同掃描參數(shù)。(2)圖像后處理：均由兩名具有豐富經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師進(jìn)行計(jì)算機(jī)紋理技術(shù)分析，將掃描所有圖像納入軟件，于縱隔窗在病灶軸位圖像中勾畫(huà)感興趣區(qū)，感興趣區(qū)位于病灶輪廓內(nèi)，測(cè)定3個(gè)層面的熵、相關(guān)和對(duì)比度等紋理特征參數(shù)及CT值，每個(gè)結(jié)節(jié)測(cè)量3次取平均值。

1.4 觀察指標(biāo) (1)分析孤立性肺結(jié)節(jié)CT圖像特征；(2)比較兩組患者CT平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期錯(cuò)判率；(3)比較兩組患者CT平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期CT 值及紋理參數(shù)；(4)分析紋理參數(shù)與孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性相關(guān)性；(5)分析紋理參數(shù)對(duì)于孤立性肺結(jié)節(jié)惡性程度鑒別診斷價(jià)值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)。計(jì)量資料均確認(rèn)具備方差齊性且符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料組間比較行χ2檢驗(yàn)，采用Logistic回歸方程分析紋理參數(shù)與孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性的關(guān)系，診斷價(jià)值采用受試者工作特征曲線(xiàn)(ROC)分析，獲取曲線(xiàn)下面積(AUC)、置信區(qū)間、敏感度、特異度。以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者的CT圖像特征比較 經(jīng)CT圖像顯示，良性孤立性肺結(jié)節(jié)鈣化主要分布于肉芽腫及錯(cuò)構(gòu)瘤，包括中央型、彌漫性、分層級(jí)爆米花鈣化，多邊形及三維立體比率＞1.78，邊緣光滑；惡性孤立性肺結(jié)節(jié)邊緣以毛刺癥、分頁(yè)征及鋸齒征為主，具有含空氣支氣管征，結(jié)節(jié)呈部分實(shí)性及玻璃樣密度，部分為非實(shí)性-完全毛玻璃樣密度結(jié)節(jié)，結(jié)節(jié)處血管增粗，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 良性孤立性肺結(jié)節(jié)CT影像Figure 1 CT imaging of benign isolated pulmonary nodules

圖2 惡性孤立性肺結(jié)節(jié)CT影像Figure 2 CT imaging of malignant isolated pulmonary nodules

2.2 兩組患者的CT 平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期錯(cuò)判率比較 與良性組比較，惡性組患者的平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期錯(cuò)判率較低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表2。

2.3 兩組患者CT 平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期的紋理參數(shù)比較 兩組患者平掃期CT 值、增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期熵、相關(guān)度和對(duì)比度比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；與良性組比較，惡性組患者的CT平掃期熵較大，相關(guān)度、對(duì)比度較低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表3。

表3 兩組患者CT平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期的紋理參數(shù)比較()Table 3 Comparison of texture parameters between the two groups in CT plain scan,arterial phase,and portal venous phase()

表3 兩組患者CT平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期的紋理參數(shù)比較()Table 3 Comparison of texture parameters between the two groups in CT plain scan,arterial phase,and portal venous phase()

參數(shù)分類(lèi)孤立性肺結(jié)節(jié)t值P值平掃期增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期增強(qiáng)掃描門(mén)靜脈期CT值(HU)熵相關(guān)度對(duì)比度CT值(HU)熵相關(guān)度對(duì)比度CT值(HU)熵相關(guān)度對(duì)比度惡性組(n=48)25.73±4.28 1.62±0.08 0.07±0.02 8.54±1.36 46.28±5.84 1.42±0.19 0.24±0.08 5.82±2.32 50.52±11.37 1.48±0.15 0.21±0.11 8.19±2.14良性組(n=50)26.35±5.42 1.51±0.06 0.23±0.08 12.28±2.85 45.43±5.28 1.46±0.16 0.22±0.07 6.23±2.85 48.29±9.24 1.51±0.22 0.23±0.09 8.65±2.36 0.628 7.721 13.456 8.235 0.756 1.129 1.319 0.779 1.068 0.786 0.987 1.009 0.532 0.001 0.001 0.001 0.451 0.262 0.191 0.438 0.288 0.434 0.326 0.315

2.4 平掃期紋理參數(shù)與孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性相關(guān)性 經(jīng)Logistic 回歸方程分析結(jié)果顯示，平掃期CT紋理參數(shù)熵、相關(guān)度、對(duì)比度與孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性具有相關(guān)性(P＞0.05)，見(jiàn)表4。

表4 平掃期紋理參數(shù)與孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性相關(guān)性的Logistic 回歸方程分析Table 4 Logistic regression equation analysis of the correlation between texture parameters during plain scan and the benignity and malignancy of isolated pulmonary nodules

2.5 平掃期紋理參數(shù)對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性的診斷價(jià)值 平掃期紋理參數(shù)熵、相關(guān)度、對(duì)比度對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性診斷的AUC 分別為0.795、0.832、0.856，各參數(shù)聯(lián)合診斷AUC 為0.927，高于單一參數(shù)診斷，見(jiàn)表5。

表5 平掃期紋理參數(shù)對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性診斷價(jià)值Table 5 Value of texture parameters during plain scan in the diagnosis of benign and malignant isolated pulmonary nodules

3 討論

肺癌為臨床常見(jiàn)的惡性結(jié)節(jié)，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示其總體5年生存率不足5%，而良性結(jié)節(jié)術(shù)后5年生存率可達(dá)95%以上，故早期明確肺部結(jié)節(jié)良惡性具有重大意義[5]。報(bào)道顯示，早期肺結(jié)節(jié)單依靠影像形態(tài)學(xué)難以有效鑒別其良惡性[6]，因此，積極探討孤立性肺結(jié)節(jié)鑒別診斷方案至關(guān)重要。

目前螺旋CT 掃描已廣泛應(yīng)用于肺部結(jié)節(jié)檢查中，可有效顯示結(jié)節(jié)內(nèi)部信息，減少CT 掃描容積效應(yīng)，對(duì)于結(jié)節(jié)內(nèi)凹陷征、空洞征、強(qiáng)化等顯示情況優(yōu)于常規(guī)掃描，但單獨(dú)采用仍存在漏診、誤診現(xiàn)象[7-8]。隨著醫(yī)學(xué)圖像分析方法的不斷改進(jìn)，計(jì)算機(jī)紋理分析技術(shù)可通過(guò)圖像后處理量化分析CT 圖像，獲取標(biāo)準(zhǔn)化圖像信息，其中CT 紋理分析為客觀性、定量化、分析方法，可從分子水平顯示肺內(nèi)結(jié)節(jié)環(huán)境[9-10]。本研究結(jié)果顯示，惡性組平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期錯(cuò)判率均顯著低于良性組，說(shuō)明螺旋CT 對(duì)于惡性孤立性肺部結(jié)節(jié)具有一定診斷價(jià)值，但仍存在部分誤診現(xiàn)象。

計(jì)算機(jī)紋理分析可顯示CT圖像評(píng)估無(wú)法顯示的細(xì)節(jié)，能分析CT 圖像像素分布規(guī)律、特征，反映結(jié)節(jié)內(nèi)細(xì)微變化，從而顯示肺結(jié)節(jié)結(jié)構(gòu)、特征改變[11]。本研究經(jīng)紋理分析后發(fā)現(xiàn)，惡性組CT 平掃期熵大于良性組，相關(guān)度、對(duì)比度低于良性組，說(shuō)明CT 紋理參數(shù)與孤立性肺部結(jié)節(jié)良惡性存在一定聯(lián)系。熵、相關(guān)度、對(duì)比度為臨床常用紋理參數(shù)，其中相關(guān)度用于比較灰度共生矩陣不同方向相似程度，熵表示圖像紋理非均勻程度，而對(duì)比度可有效反映圖像清晰度等[12]。筆者認(rèn)為，惡性肺結(jié)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，具有細(xì)胞間橋、角化特征，不均質(zhì)度較高，而良性結(jié)節(jié)密度均勻，結(jié)節(jié)成分單一，因此其之間紋理參數(shù)存在顯著差異[13-14]。國(guó)外學(xué)者對(duì)肺部結(jié)節(jié)行CT 紋理特征分析發(fā)現(xiàn)，早期肺癌三維分形維數(shù)相關(guān)度、對(duì)比度低于結(jié)核瘤、機(jī)化性肺炎、錯(cuò)構(gòu)瘤，本研究與其結(jié)果基本一致[15]。有學(xué)者研究表明，采用灰度共生矩陣法從32個(gè)肺結(jié)節(jié)中測(cè)定紋理參數(shù)，可成功鑒別結(jié)節(jié)良惡性參數(shù)中的熵、相關(guān)度，其最具診斷價(jià)值[16]。本研究經(jīng)Logistic回歸方程分析顯示，平掃期CT 紋理參數(shù)熵、相關(guān)度、對(duì)比度與孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性密切相關(guān)，說(shuō)明CT 紋理參數(shù)與孤立性肺部結(jié)節(jié)良惡性密切相關(guān)?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，本研究首次采用ROC分析CT紋理參數(shù)對(duì)孤立性肺部結(jié)節(jié)的鑒別診斷價(jià)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各參數(shù)聯(lián)合診斷AUC為0.927，高于單一參數(shù)診斷。

綜上所述，計(jì)算機(jī)紋理分析技術(shù)在鑒別孤立性肺結(jié)節(jié)螺旋CT 圖像中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，臨床可通過(guò)各紋理參數(shù)進(jìn)行早期診斷，以制定相應(yīng)干預(yù)方案。