計算機(jī)體層攝影術(shù)紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶掃描診斷孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性診斷價值分析

周永鋼 薛 鵬

1 柘城中醫(yī)院影像科，河南省商丘市 476200； 2 鄭州市人民醫(yī)院影像科

肺癌為臨床上最常見的惡性結(jié)節(jié)類型之一，其中60.0%的肺癌是在晚期局部或轉(zhuǎn)移性疾病出現(xiàn)癥狀后被診斷，預(yù)后較差[1-2]。孤立性肺結(jié)節(jié)(Solitary pulmonary nodule，SPN)為肺癌發(fā)生的重要條件，同時孤立性肺良性結(jié)節(jié)發(fā)展到肺癌的周期比較常見，為此加強(qiáng)早期診斷具有重要價值[3]。肺結(jié)節(jié)的具體發(fā)病機(jī)制還不明確，病因包括活動性肺炎、結(jié)節(jié)病、肺囊腫、支氣管閉鎖、炎性假瘤等。不過由于孤立性肺結(jié)節(jié)在早期的臨床表現(xiàn)不明顯，使得常規(guī)超聲成像在孤立性肺結(jié)節(jié)的診斷上價值有限[4]。計算機(jī)體層攝影(CT)在鑒別孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性中有一定的價值，但是診斷的敏感性與特異性有待提高[5]。紋理是是局部區(qū)域中像素之間相互關(guān)系的度量，也是圖像的某種局部性質(zhì)。CT紋理分析(CT texture analysis，CTTA)能夠定量分析結(jié)節(jié)內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，揭示人體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和各項生理特征的細(xì)微變化，是一種用于評估圖像像素灰度值變化規(guī)律、局部特征的技術(shù)，可反映組織樣本或者臨床疾病相應(yīng)的生理信息[6-7]。CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶增強(qiáng)掃描可提供結(jié)節(jié)的血供情況及結(jié)節(jié)內(nèi)部血流變化特征，可幫助量化結(jié)節(jié)內(nèi)部的異質(zhì)性[8]。本文具體探討了CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶掃描診斷孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性診斷價值，現(xiàn)報道如下。

1 對象和方法

1.1 研究對象 選擇2018年6月—2021年8月在本院診治的SPN患者88例為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床癥狀診斷為SPN；單發(fā)結(jié)節(jié)患者；具有CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶掃描的指征；有明確的臨床及病理診斷結(jié)果；患者已簽署知情同意書；研究得到醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)；無合并其他組織器官結(jié)節(jié)。排除標(biāo)準(zhǔn)：肺內(nèi)多發(fā)結(jié)節(jié)者；肺內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤者；檢查前接收化療、放療或其他治療者；結(jié)節(jié)內(nèi)有空洞形成者。

1.2 CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶增強(qiáng)掃描方法 選擇GE雙排CT和GE64排CT設(shè)備，掃描參數(shù)：GE雙排CT：層厚5mm，層距5mm，螺距0.938；GE64排CT：層厚2mm，層距1mm，螺距0.6。檢查前均常規(guī)禁食8～12h，取平臥位進(jìn)行腹部掃描，掃描范圍自臍水平至恥骨聯(lián)合下緣，常規(guī)掃描視野350mm，管電壓120kV，管電流160mAs。在增強(qiáng)掃描中，使用碘海醇(300gI/L)作為造影劑，按1.5ml/kg計算給藥量。采用雙筒高壓注射器于肘靜脈注射90～100ml造影劑，注射速率為2.5ml/s。于造影劑注射后注25～30s、60～70s分別行動脈期、門靜脈期掃描。采用MaZda軟件進(jìn)行圖像紋理分析，掃描完成后數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺T設(shè)備的后處理工作站，并導(dǎo)出至設(shè)備配套編寫的軟件進(jìn)行后續(xù)圖像紋理特征提取。在圖像結(jié)節(jié)最大橫截面層面勾畫結(jié)節(jié)輪廓確定感興趣區(qū)域(ROI)，以去除CT值高于300HU、低于50HU像素的閾值，從而進(jìn)一步調(diào)整ROI。所有ROI由2名放射科醫(yī)生(分別具有≥3年和≥5年的肺結(jié)節(jié)CT診斷經(jīng)驗)放置。在圖像紋理分析中，生成基于灰度直方圖等的紋理特征。見表1。

表1 CT圖像紋理分析特征

根據(jù)MaZda軟件自帶的程序進(jìn)行判別分析，以互信息系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)對特征篩選排序。系統(tǒng)計算錯判率(Misclassification rate，MCR)，MCR≤10%為優(yōu)秀，10%40%為差。

1.3 調(diào)查內(nèi)容 (1)調(diào)查與記錄所有患者的一般資料及手術(shù)病理特征。(2)記錄所有患者的螺旋CT平掃期、動脈期與門靜脈期的錯判率。(3)記錄所有患者CT圖像的直方圖均值、方差、偏度與峰度。(4)以病理診斷為金標(biāo)準(zhǔn)，判斷CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶增強(qiáng)掃描的診斷敏感性與特異性。

2 結(jié)果

2.1 病理情況 在88例患者中，病理診斷為惡性結(jié)節(jié)38例(惡性組)，良性結(jié)節(jié)50例(良性組)。

2.2 一般資料 惡性組一般資料與良性組對比無顯著差異(P>0.05)。見表2。

表2 兩組一般資料對比

2.3 CT錯判率 惡性組CT平掃期、動脈期與門靜脈期的錯判率低于良性組(P<0.05)。見表3。

表3 兩組CT平掃期、動脈期與門靜脈期錯判率對比[n(%)]

2.4 CT圖像直方圖指標(biāo) 惡性組CT圖像直方圖均值、方差顯著高于良性組(P<0.05)，兩組偏度與峰度對比無顯著差異(P>0.05)。見表4。

表4 兩組CT圖像直方圖指標(biāo)對比

2.5 診斷價值 CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶掃描診斷孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性的敏感性與特異性為94.7%(36/38)和98.0%(49/50)。見表5。

表5 CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶掃描診斷孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性結(jié)果(n)

3 討論

肺癌是發(fā)病率較高的惡性結(jié)節(jié)，總體5年生存率不到5.0%，但是良性結(jié)節(jié)的術(shù)后5年生存率在95.0%以上，因此加強(qiáng)早期診斷具有重要價值[9]。早期肺癌主要表現(xiàn)為肺內(nèi)孤立的結(jié)節(jié)，無明顯淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、毛刺、分葉等惡性征象表現(xiàn)，因此在形態(tài)學(xué)上難以鑒別其與良性孤立性肺結(jié)節(jié)。隨著醫(yī)學(xué)圖像分析方法的進(jìn)步，特別是計算機(jī)輔助檢測技術(shù)提高了惡性孤立性肺結(jié)節(jié)的檢出率[10]。本研究結(jié)果顯示，惡性組CT平掃期、動脈期與門靜脈期的錯判率分別10.5%、7.9%、5.3%，低于良性組的36.0%、28.0%、24.0%(P<0.05)。分析可知，螺旋CT靶掃描能有效反映結(jié)節(jié)內(nèi)部的潛在信息，可以提供很多可靠的影像學(xué)信息，能減少或消除常規(guī)CT掃描的部分容積效應(yīng)，對孤立性結(jié)節(jié)內(nèi)的結(jié)構(gòu)如胸膜凹陷征、空洞征、空氣支氣管征受累情況及強(qiáng)化情況優(yōu)于常規(guī)掃描[11]。但是螺旋CT靶掃描在肺癌和炎性結(jié)節(jié)間鑒別仍存在局限性，易出現(xiàn)漏診與誤診。

圖像紋理分析是通過圖像后處理技術(shù)量化分析影像圖像像素灰度值的局部特征，從而獲取標(biāo)準(zhǔn)化圖像細(xì)節(jié)信息[12]。CT圖像紋理分析是一種客觀性、定量化、可重復(fù)性分析方法，可從功能、分子水平描述結(jié)節(jié)微觀環(huán)境。紋理分析可以顯示CT圖像評估所不能觀察的這種改變，可借助計算機(jī)的強(qiáng)大計算能力，對CT圖像像素的分布特征與規(guī)律進(jìn)行提取分析，反應(yīng)結(jié)節(jié)內(nèi)的異質(zhì)性與病變之間的微細(xì)差異，從而揭示人體內(nèi)部生理特征與組織結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，從而做出量化分析[13]。本研究結(jié)果顯示，惡性組CT圖像直方圖均值、方差都高于良性組(P<0.05)，兩組偏度與峰度對比無顯著差異(P>0.05)。灰度直方圖分析是紋理分析中的一部分，在結(jié)節(jié)診斷及療效評價應(yīng)用比較廣泛，可幫助量化結(jié)節(jié)內(nèi)部的異質(zhì)性。紋理的空間分布模式能反映CT成像組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，可明顯提高圖像分辨力，發(fā)現(xiàn)細(xì)小結(jié)節(jié)。方差表示平均值的變化情況，偏度的絕對值越大表示其分布形態(tài)的偏斜程度越大，較高的偏度值和方差表示結(jié)節(jié)具有較高的異質(zhì)性。在臨床上也可提取描述感興趣區(qū)域內(nèi)局部紋理特征的灰度共生矩陣參數(shù)，從而提高診斷效果[14]。

螺旋CT靶掃描在肺結(jié)節(jié)診斷中的應(yīng)用可以提供結(jié)節(jié)血供的信息、提高結(jié)節(jié)的檢出率，還可以反映結(jié)節(jié)內(nèi)組織成分、組織結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性與細(xì)胞密度的不同。紋理分析可更全面地反映感興趣區(qū)域內(nèi)的生理異質(zhì)性，與結(jié)節(jié)形態(tài)學(xué)表現(xiàn)相結(jié)合，可以為孤立性惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷提供更多的參考依據(jù)。本研究結(jié)果顯示，CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶掃描診斷孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性的敏感性與特異性為94.7%和98.0%。分析可知，惡性結(jié)節(jié)在侵犯正常組織后內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化，多存在細(xì)胞間橋與角化現(xiàn)象，內(nèi)部不均質(zhì)度增高，直方圖均值、方差都比較高。而良性結(jié)節(jié)的密度多較均勻，結(jié)節(jié)細(xì)胞成分單一，不易形成液化壞死等，直方圖均值、方差比較低。不過CT圖像紋理分布通常不規(guī)律，需要綜合不同類別的紋理特征以提高診斷效果[15]。同時由于經(jīng)費原因，本研究未納入正常人群，未進(jìn)行常規(guī)CT征象分析，也未結(jié)合其他影像學(xué)方法進(jìn)行對比分析，存在選擇偏倚，將在后續(xù)繼續(xù)進(jìn)行深入探究。

總之，CT紋理分析聯(lián)合螺旋CT靶掃描診斷孤立性肺結(jié)節(jié)能反映結(jié)節(jié)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，是孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性鑒別的一個有效手段，有很好的臨床應(yīng)用價值。