MSCT紋理影像對原發性直腸癌患者淋巴結轉移的預測效果＊

1.南寧市中醫醫院放射科(廣西 南寧 530001)

2.柳州市人民醫院放射科(廣西 柳州 545006)

3.廣西壯族自治區民族醫院放射科(廣西 南寧 530001)

4.南寧市第四人民醫院放射科(廣西 南寧 530001)

鄒 偉1,* 韋 璐2 覃夏麗3宋樹林4 羅光著1 陸福電1

淋巴結轉移是直腸癌患者的獨立預后因素，美國國立綜合癌癥網絡指南指出，無論T分期如何，術前診斷區域淋巴結轉移的直腸癌患者均建議行新輔助放化療[1]。因此，淋巴結轉移對患者診斷、治療方案及預后均產生影響，術前準確判斷直腸癌患者是否存在淋巴結轉移十分重要。多層螺旋電子計算機斷層掃描(multislice spiral computed tomography，MSCT)具有創傷小、速度快、圖像清晰等優點，不僅可以判斷腫瘤位置、腫瘤浸潤的深度和范圍，顯示遠處臟器轉移情況，在腫瘤分期中也有較好的應用價值[2]。圖像紋理分析是通過定量提取一些肉眼無法識別的紋理特征，從而反映ROI內像素灰度值分布模式及變化規律的影像組學技術手段，有助于揭示病灶內潛在的病理異質性[3]。已有研究表示，CT紋理分析有助于鑒別食管癌術前T、N分期，熵值預測淋巴結轉移效能較高[4]。基于此，本研究回顧性分析60例原發性直腸癌患者臨床資料，以探究MSCT紋理分析對原發性直腸癌患者淋巴結轉移的預測效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2015年5月至2019年5月間收治的60例原發性直腸癌患者臨床資料。納入標準：均經手術病理確診為直腸癌者；年齡＞18歲者；患者術前均進行MSCT檢查，且檢查前未接受化放療等抗癌治療者；患者知情同意。排除標準：合并其他惡性腫瘤、轉移性直腸癌者；臨床資料不完整者。60例直腸癌患者中男性28例、32例，年齡29～82歲、平均年齡(61.19±12.23)歲。

1.2 檢查方法 所有患者術前均進行MSCT檢查：采用64排螺旋CT掃描儀(美國通用公司生產)進行檢查，患者檢查前進行腸道清潔準備，囑咐患者飲水保持膀胱充盈，取仰臥位，掃描范圍自臍水平至恥骨聯合下緣，行CT平掃，掃描參數：管電壓120kV、管電流200mAs、層厚5.0mm、FOV360mm×360mm、矩陣512×512、螺距1.375；平掃完成后經肘靜脈注射90～100mL碘海醇作為造影劑，速率3.0～3.5mL/s，分別于注射后25、55和120s采集動脈期、門靜脈期及平衡期影像。采用自帶工作站進行圖像處理，使用MaZda軟件進行紋理分析，由2名臨床工作經驗豐富的放射科醫生放置感興趣區(ROI)和紋理特征提取，放置ROI后，納入幾何參數自ROI內提取灰度直方圖及灰度共生矩陣的圖像紋理特征，產生方差、峰度、斜度、熵、逆差矩等參數，每個參數取3次測量后均值。

1.3 評估標準 直腸癌N分期參照1997年國際抗癌聯盟與美國癌癥聯合會共同制定的標準，N0期表現為區域淋巴結無轉移，N1期表現為1～3個區域淋巴結轉移，N2期表現為≥4個區域淋巴結轉移[5]。

1.4 觀察指標 評估MSCT診斷淋巴結轉移的效能，比較有無淋巴結轉移者的紋理分析參數，繪制ROC曲線評估紋理分析參數的診斷效能。

1.5 統計學方法 采用SPSS 19.0統計軟件進行數據分析，偏態分布計量數據以中位數(四分位間距)表示，進行惠特尼-U檢驗；正態分布計量數據以表示，進行t檢驗；計數數據以[n(%)]表示，進行χ2檢驗，以N1-2期為陽性繪制ROC曲線。P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 手術病理檢查結果 病理結果顯示：60例直腸癌患者中N0期17例、N1期27例、N2期16例。

2.2 MSCT診斷淋巴結轉移的效能 由表1和表2可知，術前MSCT診斷直腸癌患者N0期19例、N1期23例、N2期18例，MSCT診斷N0、N1、N2分期準確率分別為83.33%、70.00%、83.33%，總準確率為68.33%(41/60)。

表1 MSCT診斷N分期的結果

表2 MSCT診斷N分期的效能

2.3 有無淋巴結轉移者的紋理分析參數對比 由表3可知，直腸癌無淋巴結轉移者短徑、峰度、熵均低于直腸癌有淋巴結轉移者(P＜0.05)，有無淋巴結轉移者方差、峰度和逆差矩對比差異無統計學意義(P＞0.05)。

表3 有無淋巴結轉移者的紋理分析參數對比

2.4 紋理分析參數診斷淋巴結轉移效能 由表4可知，短徑、峰度和熵值對淋巴結轉移的診斷均具有重要意義(表4)。短徑AUC=0.969，峰度AUC=0.674，熵值AUC=0.863，三者對淋巴結轉移均具有較好診斷效能，均P＜0.05(見圖1)。

表4 紋理分析參數診斷淋巴結轉移效能

2.5 淋巴結轉移與未轉移患者CT圖像對比 直腸腺癌，累及漿膜層，骶前直腸周圍多枚淋巴結轉移，選取淋巴結短徑為8.2mm，峰度和熵值分別為2.82、8.12(圖2A、2B)；直腸腺癌，累及漿膜層，無淋巴結轉移(圖2C)；基于CT圖像提取的峰度圖像(圖2D)。

3 討 論

術前評估直腸癌淋巴結轉移仍是相關領域的難點，胃腸道惡性腫瘤較易發生小淋巴結轉移，而直腸癌相對其他盆腔腫瘤更易發生淋巴結微轉移，易造成漏診，且轉移性淋巴結同反應性增生淋巴結也難以鑒別[6]。目前，術前影像學檢查仍是評估直腸癌淋巴結轉移的主要方法，但診斷效果不十分理想。CT等影像學檢查主要通過醫師對圖像的主觀判別來完成，使用的特征和診斷標準不統一，缺乏圖像特征的定量度量及存在視覺感知的差異[7]。而CT紋理分析可通過提取相關參數，實現對CT圖像的定量分析，以期為診斷淋巴結轉移提供相對統一的標準。已有學者分析CT紋理影像預測直腸癌淋巴結轉移的效果，顏智敏等[8]研究指出，短徑、峰度、熵鑒別直腸癌淋巴結轉移的ROC下面積分別為0.79、0.67、0.85。羅超元等[9]研究則顯示，僅參數短徑和熵判斷直腸癌淋巴結轉移有效，ROC曲線下面積分別為0.806和0.855。因此，現有研究對CT紋理分析的預測價值仍不明晰，且多數研究樣本量較小，有待進一步驗證。

圖1 短徑、峰度和熵值對淋巴結轉移診斷的ROC曲線分析

圖2 淋巴結轉移與未轉移患者CT圖像對比。2A-2B：直腸腺癌，累及漿膜層，多枚淋巴結轉移，短徑8.2mm，峰度和熵值分別為2.82、8.12；2C：直腸腺癌，累及漿膜層，無淋巴結轉移；2D：基于CT圖像提取的峰度圖像。

本研究結果顯示，MSCT診斷N分期總準確率為68.33%，與徐建華等[10]研究結果相近。MSCT診斷N0的準確率稍高為83.33%，但陽性預測值較低，提示該結果可能與本研究中N0期患者例數較少有關，這也說明MSCT可作為術前診斷直腸癌患者有無淋巴結轉移的有效方法。CT對轉移淋巴結的判斷主要依據淋巴結大小、密度及形態，但依據淋巴結大小判定轉移與否并不可靠，對小的轉移淋巴結易漏診，對炎性增大淋巴結易誤診，均影響CT對N分期診斷的準確性[11]。而紋理分析是一種圖像處理算法，可以定量評估病變內部紋理粗糙度、不規則度，并能量化組織的異質性，得出比視覺評估更詳細更精確的分析結果[12]。因此紋理分析有利于避免臨床醫師主觀判斷誤差，且比單獨依靠淋巴結幾何參數更能顯示轉移淋巴結與正常淋巴結之間的異質性，有助于鑒別診斷。同時，紋理分析無需再次掃描，操作相對簡便，也不增加患者放射損害，避免額外醫療經濟花費，可行性相對高。

本研究中紋理特征主要是一階統計，分析ROI像素值的灰度分布情況，峰度值是像素直方圖的峰值/平直度，熵值是反映區域內灰度的不規則情況[13]。本研究結果顯示，直腸癌有無淋巴結轉移患者中短徑、峰度、熵值存在明顯差異，直腸癌淋巴結轉移患者表現出更大的短徑、峰度和熵值，而有無淋巴結轉移者方差、斜度和逆差矩對比差異不顯著。同時，ROC曲線顯示，短徑診斷淋巴結轉移曲線下面積最大，其次是熵值，峰度AUC僅為0.674。轉移性淋巴結正常淋巴結組織逐漸被腫瘤組織替代，內部結構更為復雜，因此紋理分布異質性更強。而未轉移淋巴結內部是正常淋巴組織或炎性狀態的淋巴組織，因此內部均質性更高，熵值和峰度相對低。雖然淋巴結短徑等幾何參數在鑒別反應性增大淋巴結與轉移淋巴結中特異性較低，但紋理分析ROI由臨床醫師手動勾畫的，淋巴結幾何參數結合紋理分析能為臨床判斷提供更好的效能，因此短徑診斷效能較高。本研究中短徑AUC在0.9以上，可能是由于樣本個體差異造成的，病例中小淋巴結轉移和炎癥性增大淋巴結數量少。

綜上所述，MSCT紋理分析診斷原發性直腸癌患者淋巴結轉移效能較高，轉移性淋巴結有更大的淋巴短徑、熵值和峰度，短徑、熵值和峰度診斷轉移性淋巴結最佳臨界值分別為6.085、2.035和6.965。