腦部CT平掃圖像直方圖分析鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血

王玉雙，孫勝軍，傅 璠，李瑩瑩

(1.北京市房山區(qū)第一醫(yī)院放射科，北京 102400；2.北京市神經(jīng)外科研究所神經(jīng)影像研究室，北京 100070；3.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院放射科，北京 100053；4.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院放射科，北京 100070)

腦出血具有較高的發(fā)病率和病死率，其中腫瘤所致者并不少見(jiàn)[1]。臨床對(duì)腦出血患者進(jìn)行急診檢查時(shí)，多采用頭部CT平掃，而腫瘤性腦出血與非腫瘤性腦出血臨床和影像學(xué)表現(xiàn)相似。出血量較大時(shí)，腫瘤組織常被血腫遮蓋而被忽略，導(dǎo)致延誤治療[2-3]。早期鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血對(duì)于治療腦出血和改善預(yù)后具有重要意義。既往研究[4-5]多基于增強(qiáng)CT、MRI或多次復(fù)查鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血，存在一定滯后性。本研究針對(duì)CT平掃圖像進(jìn)行直方圖分析，探討其鑒別診斷腫瘤性與非腫瘤性腦出血的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2013年1月—2018年10月160例CT確診的腦出血患者。其中腫瘤性腦出血組(腫瘤組)44例，男32例，女12例，年齡8～60歲，平均(42.0±16.4)歲，包括33例原發(fā)性腦腫瘤(33/44，75.00%)和11例轉(zhuǎn)移瘤(11/44，25.00%)；非腫瘤性腦出血組(非腫瘤組)116例，男79例，女37例，年齡4～81歲，平均(46.7±17.3)歲，包括101例(101/116，87.07%)原發(fā)性腦出血和15例(15/116，12.93%)血管畸形。納入標(biāo)準(zhǔn)：①出現(xiàn)癥狀后24 h內(nèi)CT檢查顯示皮層下或腦葉單發(fā)出血性病變；②既往無(wú)腦部血管疾病，如腦內(nèi)動(dòng)靜脈畸形(arteriovenous malformation, AVW)、海綿狀血管畸形等；③腫瘤組均經(jīng)病理檢查確診，非腫瘤組經(jīng)病理檢查或多次影像學(xué)檢查證實(shí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①以腦室內(nèi)出血(intraventricular hemorrhage, IVH)或蛛網(wǎng)膜下腔出血(sabarachnoid hemorrhage, SAH)為主的顱內(nèi)出血；②創(chuàng)傷性出血；③腦梗死后出血轉(zhuǎn)化；④多發(fā)出血性疾??；⑤貧血；⑥診斷明確的腫瘤性腦出血；⑦不明原因腦出血。

1.2 儀器與方法 采用GE Lightspeed 64排螺旋CT機(jī)行常規(guī)軸位頭部CT平掃。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流250 mA，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距1.0，F(xiàn)OV 25 cm，矩陣512×512。

1.3 圖像分析 將所有圖像以DICOM格式導(dǎo)出，確保窗寬、窗位一致。由2名具有5年以上神經(jīng)影像學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師采用MATLAB(Matrix Laboratory, 2017a)軟件于每層圖像上沿血腫邊緣勾畫(huà)ROI，避開(kāi)周圍水腫區(qū)域，將所有層面ROI累加，獲得三維ROI[6]并自動(dòng)生成其直方圖(圖1)，計(jì)算直方圖參數(shù)，包括第5、25、50、75、95百分位CT值(記為P5、P25、P50、P75、P95)，最小值、最大值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度和峰度。人為設(shè)置CT值下限為25 HU、上限為130 HU。

圖1 患者女，67歲，右額葉腫瘤性腦出血 A.軸位平掃CT圖像；B.沿腫瘤邊緣勾畫(huà)病灶ROI，以紅色填充出血區(qū)域；C.病灶直方圖，橫坐標(biāo)為ROI內(nèi)血腫密度，縱坐標(biāo)其出現(xiàn)頻率

表1 2組腦出血患者直方圖參數(shù)比較(HU，±s)

表1 2組腦出血患者直方圖參數(shù)比較(HU，±s)

組別最大值最小值P5P25P50P75腫瘤組103.89±25.6325.57±1.5030.50±5.3138.93±6.8046.98±8.3454.45±10.50非腫瘤組118.49±20.1925.15±0.6932.21±2.4744.58±3.2956.25±3.8765.38±3.74t值3.40-1.792.055.277.106.74P值<0.010.080.04<0.01<0.01<0.01組別P95平均值標(biāo)準(zhǔn)差偏度峰度腫瘤組64.30±10.4247.21±7.4810.95±3.690.51±1.013.04±1.22非腫瘤組73.86±3.8654.86±3.0113.30±1.61-0.14±0.192.57±0.34t值5.936.584.10-4.22-2.51P值<0.01<0.01<0.01<0.010.02

表2 直方圖參數(shù)鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血的ROC曲線分析結(jié)果

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。采用Medcalc軟件繪制各直方圖參數(shù)鑒別診斷腫瘤性與非腫瘤性腦出血的ROC曲線，評(píng)估其效能，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，AUC≤0.5為不存在診斷價(jià)值，0.5

2 結(jié)果

2.1 2組直方圖參數(shù)比較 非腫瘤組最大值、P5、P25、P50、P75、P95、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差顯著大于腫瘤組(P均<0.05)，偏度和峰度小于腫瘤組(P均<0.05)；2組間最小值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。

2.2 直方圖參數(shù)鑒別診斷腫瘤性與非腫瘤性腦出血的效能 ROC曲線分析結(jié)果顯示，最大值、P25、P50、P75、P95、平均值及標(biāo)準(zhǔn)差的診斷價(jià)值中等，其中P50的AUC最高(0.82)，敏感度和特異度分別為0.92和0.68，見(jiàn)表2及圖2。

3 討論

腫瘤性與非腫瘤性腦出血的臨床和影像學(xué)表現(xiàn)相似，但治療方法差別較大。早期鑒別診斷腫瘤性與非腫瘤性腦出血對(duì)選擇治療方案及評(píng)估預(yù)后具有重要意義。既往影像學(xué)定量分析病灶往往僅針對(duì)單一層面或數(shù)個(gè)層面的圖像，難以反映病變異質(zhì)性。直方圖分析是對(duì)整個(gè)病變內(nèi)不同體素進(jìn)行分析的方法，可提供更多能反映病變異質(zhì)性的信息，定量分析整個(gè)病變[9-11]。

直方圖參數(shù)中，平均值反映病變特征值的平均大小。本研究中腫瘤性腦出血的平均值小于非腫瘤性腦出血，表明腫瘤性腦出血CT值低于非腫瘤性腦出血，與病變內(nèi)含腫瘤成分、且其CT值低于出血成分有關(guān)。直方圖百分位數(shù)表示觀測(cè)對(duì)象低于該百分位數(shù)的占比[12-13]，反映病灶內(nèi)的微小變化,受極端值變化的影響較小而不易失真。腫瘤性腦出血病灶內(nèi)腫瘤組織與出血并存，異質(zhì)性較高，低百分位值多代表其內(nèi)密度較低的腫瘤組織，而高百分位數(shù)反映密度較高的出血成分。本研究結(jié)果顯示，百分位數(shù)鑒別腫瘤組織與出血的AUC較高，診斷效能較好，其中P50的AUC最高，診斷效能最好。既往研究[1]認(rèn)為P5及P25鑒別腫瘤性與單純性腦出血的效能較高，本研究結(jié)果與之存在差異，可能原因如下：①本研究中腫瘤性腦出血樣本量較少，且其中多為原發(fā)性腦腫瘤病例(33/44，75.00%)，可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定影響；②出血在不同腫瘤之間、同一腫瘤不同病理分級(jí)成分之間均可能存在一定差異。偏度是描述直方圖變量分布對(duì)稱性的一類統(tǒng)計(jì)量；峰度是描述變量分布形狀陡緩度的統(tǒng)計(jì)量[14]。本研究ROC曲線分析結(jié)果顯示，峰度對(duì)鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，偏度則無(wú)診斷價(jià)值，可能與本研究未納入伴囊變、壞死的明確腫瘤性出血病例有關(guān)。

圖2 各直方圖參數(shù)鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血的ROC曲線

本研究直方圖參數(shù)中的最小值組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對(duì)鑒別診斷腫瘤性與非腫瘤性腦出血的價(jià)值較差，可能與為避免血腫周圍低密度水腫帶的影響，勾畫(huà)血腫ROI時(shí)，人為設(shè)置CT值閾值下限為25 HU，將血腫最小值固定在25 HU有關(guān)。為避免對(duì)靠近顱骨的血腫產(chǎn)生影響，本研究勾畫(huà)血腫ROI時(shí)設(shè)置CT值閾值上限為130 HU，將血腫的最大值固定于130 HU，故最大值對(duì)鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血無(wú)實(shí)際意義。

本研究的局限性：①為回顧性研究，且腫瘤性腦出血樣本量較少；②未根據(jù)是否服用抗血栓藥物進(jìn)行分組，分析其對(duì)血腫密度的影響[15]；③未對(duì)不同腫瘤或同一腫瘤不同病理分級(jí)成分出血差異進(jìn)行分析。

綜上所述，腦部CT平掃直方圖分析可作為鑒別腫瘤性與非腫瘤性腦出血的輔助方法，有助于選擇治療方案和改善預(yù)后。