基于T2WI圖像的紋理分析對鼻咽癌與鼻咽部炎性增生性疾病的鑒別診斷價值

袁 虎，葉 靖，蔡俊輝，吳雅蔚，許 晴

1.大連醫科大學第二臨床學院，遼寧 大連 116044；

2.蘇北人民醫院影像科，江蘇 揚州 225001

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）是我國常見的惡性腫瘤，居耳鼻咽喉腫瘤的首位。鼻咽部炎性增生（nasopharyngeal hyperplasia，NPH）是鼻咽部常見的一種慢性炎性反應，與NPC的早期臨床及影像學表現極其相似，容易誤診［1］。磁共振紋理分析（magnetic resonance texture analysis，MRTA）是基于各成像序列圖像信號強度進行全面分析，可多參數、全面地反映腫瘤內在微觀病理學特性，診斷或鑒別診斷腫瘤，評估腫瘤的治療效果和預后［2］。本研究回顧性分析經病理學檢查證實的30例NPC和18例NPH的患者的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）圖像，并對其T2WI圖像進行紋理分析，以探討MRTA在鑒別NPC和NPH方面的價值。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

本研究納入標準：① 行鼻咽MRI平掃，且圖像清晰、無偽影；② 有手術后病理學檢查結果。排除標準：檢查前經放化療等治療的患者。收集2014年1月—2018年12月于蘇北人民醫院就診并符合上述標準，經手術后病理學檢查證實為NPC患者30例，其中男性22例，女性8例，年齡21～91歲，平均（54.3±12.1）歲；NPH患者18例，其中男性10例，女性8例，年齡21～77歲，平均（47.8±16.7）歲。

1.2 MRI檢查方法

采用美國GE公司的Discovery MR 750 3.0T磁共振儀，T2WI掃描參數：重復時間（repetition time，TR）為5 400 ms，回波時間（echo time，TE）為43 ms，層厚4 mm，矩陣320×224，層數為32；通過影像歸檔和通信系統（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）將需要的T2WI圖像以DICOM格式導出。

1.3 圖像分析

由兩名富有工作經驗的放射科診斷醫師在紋理分析軟件MaZda上對T2WI軸位圖像進行分析。感興趣區（region of interest，ROI）的勾畫如圖1所示，在T2WI的軸位圖像上，選取病灶范圍最大的層面進行勾畫，盡量沿距病灶邊緣2 mm左右距離的區域進行勾畫，以減少誤差。自動采集影像組學特征，通過紋理分析得到相關參數。

圖 1 NPC與NPH的ROI勾畫示意圖

1.4 統計學處理

應用SPSS 20.0統計軟件，計量資料以x±s表示。測量內部一致性系數，對兩位醫師測得的結果進行一致性檢驗。對符合正態分布及方差齊性的參數，利用獨立樣本t檢驗；如不滿足正態分布及方差齊性，則利用兩獨立樣本非參數檢驗。將具有統計學意義并且診斷效能尚可的紋理參數利用二元logistic回歸分析對其進行多參數聯合分析。利用受試者工作特征（receive operating characteristic，ROC）曲線對相關參數進行分析，獲得曲線下面積（area under curve，AUC）、閾值、靈敏度和特異度。按檢驗水準α=0.05，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 NPC和NPH紋理分析比較

通過統計學分析，基于T2WI圖像紋理分析共獲得294組參數，其中S（0，5）熵、S（5，5）熵、S（5，-5）熵、45°方向游程長不均勻度、135°方向游程長不均勻度、梯度偏度及小波低高頻轉換系數s-3等共7組參數差異有統計學意義（P＜0.05，表1），其余紋理分析參數在NPC與NPH間差異無統計學意義（P＞0.05）。

表 1 NPC與NPH紋理分析比較

2.2 紋理分析對NPC和NPH的診斷效能

根據ROC曲線（圖2）分析確定135°方向游程長不均勻度、梯度偏度、小波低高頻轉換系數s-3三組參數對NPC和NPH鑒別具有較高的診斷效能，AUC分別為0.759、0.803、0.731，診斷準確率為中等（表2），其中梯度偏度的診斷效能最佳（P＜0.01）。以0.61為閾值，鑒別NPC和NPH的靈敏度為96.6%，特異度為55.6%。

圖 2 T2圖像紋理分析定量參數鑒別NPC與NPH的ROC曲線圖

表 2 基于T2WI圖像紋理分析定量參數鑒別鼻咽癌與鼻咽部炎性增生

利用多參數聯合鑒別NPC和NPH，根據ROC曲線分析將診斷效能較高的3組參數聯合分析（圖3）。結果顯示，135°方向游程長不均勻度聯合梯度偏度鑒別兩組病灶AUC為0.824，當閾值取0.40時，靈敏度、特異度分別為100.0%、50.0%；135°方向游程長不均勻度聯合小波低高頻轉換系數s-3鑒別兩組病灶時，AUC為0.759，當閾值取0.46時，靈敏度、特異度分別為90.0%、55.6%；梯度偏度聯合小波低高頻轉換系數s-3鑒別兩組病灶時，AUC為0.833，當閾值取0.50時，靈敏度、特異度分別為93.3%、72.2%（表3）。由此可見，135°方向游程長不均勻度聯合梯度偏度、梯度偏度聯合小波低高頻轉換系數s-3兩組AUC值均大于0.8，具有較好的診斷效能。

表 3 T2WI圖像紋理分析多參數聯合鑒別NPC與NPH

圖 3 T2圖像紋理分析多參數聯合鑒別NPC與NPH的ROC曲線圖

3 討 論

早期NPC癥狀通常較隱匿，腫瘤生長到足以侵入關鍵結構時才能被發現。頭頸部的CT和MRI檢查對腫瘤及相關淋巴結病變的診斷具有重要價值。NPH在CT上主要表現為鼻咽壁局限性或彌漫性增厚、咽隱窩變淺、軟組織腫塊形成，早期NPC也常為咽隱窩變淺，增強后NPC與NPH均表現為較明顯的強化，對于僅有咽隱窩變淺的早期NPC與NPH的CT鑒別困難［3］。MRI成像擁有多方位成像的特點和較好的軟組織對比度，可以更好地顯示鼻咽及鼻咽外軟組織的浸潤，對NPC的診斷、確定浸潤范圍、分期、咽后及頸部淋巴結累及程度的檢測均具有重要作用，其靈敏度和特異度高于CT，因此，MRI是評價NPC的必要手段［4］。在MRI上NPC和NPH均表現為鼻咽部黏膜增厚，平掃上都表現T1WI等或低信號，T2WI表現為稍高信號，增強呈均勻或不均勻較明顯強化，部分NPC可有囊變壞死，在T2WI上呈高信號［5］，與NPH鑒別同樣困難。國內有文獻［6］報道，PET/CT在早期的NPC與鼻咽部炎性腫塊的鑒別診斷中具有重要的價值，雖然兩者都會有18F-FDG攝取明顯增高、濃聚，但是PET/CT上表現的濃聚影形態不同。張水興等［7］學者則通過基于體素內不相干運動理論，行擴散加權成像對NPC和NPH進行鑒別診斷，利用真實擴散系數（D值）和灌注相關擴散系數（D*值）兩個參數對鼻咽部良惡性疾病進行鑒別診斷。

放射組學涉及從醫學成像中提取定量特征的高級計算，常規的影像學方法不能準確地評價腫瘤的異質性情況，而紋理分析軟件的紋理特征分析是一種統計圖像分析技術，旨在根據像素信號強度分布和相鄰像素值之間的關系來量化圖像的紋理。它的價值在于能夠在疾病的早期發現肉眼不可見的細微變化，獲取一系列與生物異質性相關的重要定量參數［8］。可以通過分析紋理圖案來鑒別病變的異質性［9］。

近年來MRTA已廣泛應用于腫瘤分期、良惡性鑒別、評估預后、療效檢查及非腫瘤性病變等方面［10-11］。本研究基于T2WI圖像進行紋理分析，對鼻咽部最常見的惡性病變和最常見的良性病變進行鑒別。本研究發現，兩組患者T2WI圖像紋理分析中的熵、游程長不均勻度、偏度及小波低高頻轉換系數差異有統計學意義。此外，本研究還對診斷效能最高的3個參數即135°方向游程長不均勻度、梯度偏度、小波低高頻轉換系數s-3進行聯合分析，通過ROC曲線發現聯合分析較單個參數有更高的準確率。不均勻度和熵值均代表病灶內部像素分布的混雜程度。Bayanati等［12］報道惡性腫瘤較良性腫瘤的血流分布與微血管密度更不均勻, 表現為更強的異質性。本研究發現，NPC組游程長不均勻度明顯高于NPH組，NPC組熵值略高于NPH組。另外組織病理學檢查發現，NPC和NPH的組織成分有很大區別，NPC多為鱗狀上皮細胞，具有囊性成分和壞死成分，部分間質內有漿細胞和淋巴細胞浸潤，而NPH多為黏膜下廣泛的結締組織和淋巴組織增生，伴有大量炎性細胞浸潤和鼻咽部軟組織慢性充血。兩種病變的組織成分的不同可能是導致兩者在T2WI圖像紋理分析中部分參數之間差異有統計學意義的另一個主要原因。

本研究分析發現，基于T2WI紋理分析的135°方向游程長不均勻度、梯度偏度、小波低高頻轉換系數s-3這3組定量參數及兩兩參數聯合對NPC具有一定預測價值，診斷效能中等。但本研究仍有局限性，如本研究樣本量較少，得到的結果可能存在偏倚，后續仍需擴大樣本量進一步研究。