基于“人工智能”的CT定量分析對(duì)肺部結(jié)節(jié)的臨床應(yīng)用價(jià)值

南通大學(xué)附屬海安市人民醫(yī)院影像科

(江蘇 南通 226600)

呂 品* 邰兆琴 徐小虎

肺部結(jié)節(jié)是指肺內(nèi)直徑小于或等于3公分的類圓形或不規(guī)則病灶，是目前發(fā)病率較高的肺部疾病，分良性結(jié)節(jié)和惡性結(jié)節(jié)，其中惡性結(jié)節(jié)占比高達(dá)18%[1]。肺部結(jié)節(jié)無(wú)明顯早期癥狀，但病變廣泛時(shí)會(huì)出現(xiàn)胸悶、氣急、發(fā)紺等，同時(shí)可合并感染、肺氣腫及支氣管擴(kuò)張，從而加重病情導(dǎo)致累及其他器官[1-2]。肺部結(jié)節(jié)確切發(fā)病原因尚不清楚，近年來(lái)多數(shù)研究報(bào)道，分枝桿菌侵入、體液免疫功能及細(xì)胞免疫功能紊亂是肺部結(jié)節(jié)的重要發(fā)病機(jī)制[3]。當(dāng)前肺部結(jié)節(jié)診斷方式有活體組織檢查、纖維支氣管鏡活檢、X線檢查等，手術(shù)活檢存在一定風(fēng)險(xiǎn)，而影像學(xué)檢查準(zhǔn)確率較高，深入研究分析肺部結(jié)節(jié)影像學(xué)數(shù)據(jù)特征，可為醫(yī)師診斷及患者臨床治療提供幫助[4-5]。但目前肺部結(jié)節(jié)影像學(xué)相關(guān)報(bào)道較少，故本研究選取70例肺部結(jié)節(jié)患者為研究對(duì)象，研究基于“人工智能”的CT定量分析對(duì)肺部結(jié)節(jié)患者的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批，選取70例2019年1月至2019年12月我院收治并確診的肺部結(jié)節(jié)病變患者為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)《中國(guó)肺部結(jié)節(jié)分類、診斷與治療指南(2016年版)》[6]中對(duì)肺部結(jié)節(jié)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合手術(shù)及病理學(xué)檢查確診為肺部結(jié)節(jié)病變；年齡23～70歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：肺部結(jié)節(jié)最大直徑＞3cm；病例資料及影像學(xué)資料不完整者。70例患者中男性39例，年齡25～69歲，平均年齡(56.28±7.36)歲；女性31例；平均年齡(54.37±5.71)歲；良性結(jié)節(jié)38例，惡性結(jié)節(jié)32例；良性結(jié)節(jié)包括結(jié)合瘤16例，炎性假瘤10例，炎癥結(jié)節(jié)12例；惡性結(jié)節(jié)包括鱗狀細(xì)胞癌9例，肺癌16例，腺癌7例。

1.2 研究方法

1.2.1 檢查方法 指導(dǎo)患者取仰臥位，雙手舉過(guò)頭頂，同時(shí)吸氣后屏住呼吸，采用Siemens雙源CT對(duì)患者掃描其肺尖至肺底的全部區(qū)域、胸壁及腋窩進(jìn)行平掃，無(wú)對(duì)比劑注射。掃描參數(shù)：電壓140kVp，電流250～300mA，時(shí)間5～7s，重建層厚與重建間隔均為5mm，SFOV 385mm，CFOV 363mm，圖像矩陣512×512。采用64排128層螺旋CT儀(深睿醫(yī)療)進(jìn)行增強(qiáng)掃描，用高壓注射器于患者肘靜脈注射對(duì)比劑碘帕醇(0.35g/mL)1kg/mL，流速3.0mL/s，注射至30～60s時(shí)進(jìn)行動(dòng)脈期、靜脈期掃描，掃描參數(shù)：電壓80～140kVp切換，電流0.6A，螺距1.375：1, 層厚0.625 mm，重建層厚與層距為1.250mm，SFOV 50cm，DFOV 38cm，掃描時(shí)間0.6s/r。掃描結(jié)束后對(duì)圖像進(jìn)行0.625～1.25mm層厚無(wú)間隔重建，從而識(shí)別病灶。

1.2.2 圖像分析 將患者的CT影像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助定量參數(shù)測(cè)定系統(tǒng)，采用單箱探測(cè)器(single shot multibox detector，SSD)物體檢測(cè)模型對(duì)CT影像數(shù)據(jù)預(yù)處理，進(jìn)一步分析觀察患者病灶檢出情況、影響特征及病灶強(qiáng)化情況。

1.3 觀察指標(biāo)(1)良、惡性檢出率比較包括敏感度：真陽(yáng)性/(真陽(yáng)性+假陽(yáng)性)；特異度：真陰性/(真陰性+假陰性)；(2)肺部結(jié)節(jié)影像學(xué)特征；(3)譜曲線斜率(K)、病灶鈣含量(Ca)、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(normalized iodine concentration， NIC)及有效原子序數(shù)(effective atomic number，Eff-Z)；(4)掃描結(jié)果對(duì)疾病診斷價(jià)值分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 23.0軟件對(duì)本研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用χ2檢驗(yàn)比較肺部結(jié)節(jié)CT掃描影像學(xué)特征，采用t檢驗(yàn)比較肺部結(jié)節(jié)K、Ca、NIC及Eff-Z值，P＜0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié) 果

2.1 比較CT掃描技術(shù)診斷肺部結(jié)節(jié)良、惡性檢出率CT掃描技術(shù)診斷肺部結(jié)節(jié)良、惡性敏感度為96.88%，特異度為97.37%，準(zhǔn)確率為97.13%，見(jiàn)表1。

表1 比較CT掃描技術(shù)診斷肺部結(jié)節(jié)良、惡性檢出率

2.2 分析肺部結(jié)節(jié)CT掃描影像學(xué)特征兩組肺部結(jié)節(jié)圓形及類圓形、形態(tài)不規(guī)則、磨玻璃結(jié)節(jié)、血管集束征、空泡征、分葉征及胸膜凹陷征數(shù)比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，見(jiàn)表2。

表2 肺部結(jié)節(jié)CT掃描影像學(xué)特征分析[n(%)]

2.3 掃描結(jié)果對(duì)疾病診斷價(jià)值分析鱗狀細(xì)胞癌組織中央可見(jiàn)空腔和細(xì)胞壞死，肺細(xì)胞癌影像圖邊界清晰，伴分葉征，腺癌影像圖表現(xiàn)為分葉狀或圓形的孤立結(jié)節(jié)，且邊緣呈毛刺狀，見(jiàn)圖1A-1C。結(jié)節(jié)病灶矢狀位CT平掃圖顯示，右肺上尖葉存在小塊清晰均勻陰影，增強(qiáng)掃描結(jié)果顯示肺部病灶輕、中度強(qiáng)化，見(jiàn)圖1D-1I。

圖1A～1C 鱗狀細(xì)胞癌、肺細(xì)胞癌、腺癌平掃圖；圖1D～1F 結(jié)節(jié)病灶橫斷位、冠狀位、矢狀位平掃圖；圖1G～1I 平掃圖、動(dòng)脈期、靜脈期增強(qiáng)掃描圖。

2.4 分析肺部結(jié)節(jié)K、Ca、NIC及Eff-Z值惡性結(jié)節(jié)組K、NIC值明顯高于良性結(jié)節(jié)組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)；惡性結(jié)節(jié)組Ca、 Eff-Z值明顯低于良性結(jié)節(jié)組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，見(jiàn)表3。

表3 肺部結(jié)節(jié)K、Ca、NIC及Eff-Z值分析

3 討 論

肺部結(jié)節(jié)是指肺內(nèi)部最大直徑小于3cm、單發(fā)或多發(fā)的類圓形或圓形病灶，又稱“肉樣瘤”，最大直徑小于2cm稱“小結(jié)節(jié)”，小于1cm稱“微小結(jié)節(jié)”[2]。肺部結(jié)節(jié)主要發(fā)生于肺實(shí)質(zhì)、肺門(mén)及縱膈淋巴結(jié)，患者伴隨不同程度咳嗽、痰血及胸腔積液等輕微癥狀，由于其臨床癥狀不明顯，不容易引起患者重視[7]。臨床上對(duì)肺部結(jié)節(jié)的診斷主要通過(guò)對(duì)結(jié)節(jié)大小、結(jié)節(jié)內(nèi)部征象、結(jié)節(jié)瘤體本身征象、結(jié)節(jié)瘤旁征象及結(jié)節(jié)生長(zhǎng)速度等進(jìn)行分析判斷[8]，故對(duì)肺部結(jié)節(jié)做出明確診斷是目前臨床研究的重難點(diǎn)及熱點(diǎn)。CT定量分析是一項(xiàng)用于疾病影像診斷及臨床研究的全新技術(shù)，可通過(guò)定量分析及多參數(shù)聯(lián)合成像特點(diǎn)對(duì)病組織來(lái)源、范圍及結(jié)構(gòu)特征做出確定[9-10]。本研究CT定量分析在肺部結(jié)節(jié)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值作深入研究，旨在為研究該病臨床診斷及治療提供有效參考依據(jù)。

本研究通過(guò)CT掃描結(jié)果，對(duì)患者肺部結(jié)節(jié)良、惡性檢出率作分析，發(fā)現(xiàn)敏感度、特異度為及準(zhǔn)確率均高于96%，提示CT掃描技術(shù)對(duì)肺部結(jié)節(jié)患者臨床診斷正確率較高。肺部結(jié)節(jié)影像學(xué)表現(xiàn)為邊界清晰或不清晰的高密度陰影，部分伴有空泡征、分葉征、胸膜牽扯征等，若存在支氣管造影或微結(jié)節(jié)，則證明該結(jié)節(jié)屬浸潤(rùn)性癌[11]。本研究對(duì)良性肺部結(jié)節(jié)患者和惡性肺部結(jié)節(jié)患者CT平掃影像學(xué)特征進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)惡性組肺部結(jié)節(jié)圓形及類圓形、形態(tài)不規(guī)則、血管集束征、空泡征、分葉征及胸膜凹陷征數(shù)明顯高于良性組，而良性組磨玻璃結(jié)節(jié)數(shù)多于惡性組，說(shuō)明CT定量化分析可通過(guò)其影像學(xué)特征有效鑒別良、惡性肺部結(jié)節(jié)，進(jìn)一步提高其臨床診斷能力。韓文彬等[12]通過(guò)CT平掃與三期增強(qiáng)掃描對(duì)肺部結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值進(jìn)行分析，結(jié)果顯示良性肺部結(jié)節(jié)患者和惡性肺部結(jié)節(jié)患者肺部結(jié)節(jié)形態(tài)結(jié)構(gòu)、大小及空氣支氣管征等CT影像學(xué)特征存在明顯差異，與本研究結(jié)果相符。本研究對(duì)三類惡性肺部結(jié)節(jié)患者進(jìn)行CT掃描，發(fā)現(xiàn)鱗狀細(xì)胞癌組織中央可見(jiàn)空腔和細(xì)胞壞死；肺細(xì)胞癌影像圖邊界清晰，伴分葉征，腺癌影像圖表現(xiàn)為分葉狀或圓形的孤立結(jié)節(jié)，且邊緣呈毛刺狀；結(jié)節(jié)病灶矢狀位CT平掃圖顯示右肺上尖葉存在小塊清晰均勻陰影，說(shuō)明CT成像技術(shù)可進(jìn)一步辨別惡性肺部結(jié)節(jié)病理組織特征，且多方位掃描可提高其識(shí)別度，為臨床工作者鑒別不同類型惡性肺部結(jié)節(jié)提供新的視角。江德勝等[13]報(bào)道，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描可深入了解肺部結(jié)節(jié)病變組織供血情況，并發(fā)現(xiàn)超出CT平掃范圍的病灶。本研究肺部增強(qiáng)掃描結(jié)果顯示，肺部病灶存在輕、中度強(qiáng)化情況，提示CT增強(qiáng)掃描對(duì)肺部結(jié)節(jié)患者病理診斷有較高鑒別價(jià)值。能譜曲線可作為病理類型判定標(biāo)準(zhǔn)，曲線斜率可有效反映病理組織病變性質(zhì)、同源性及差異性[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，惡性肺部結(jié)節(jié)患者K、NIC值明顯高于良性患者，其原因可能是碘帕醇注射及退出速度受動(dòng)靜脈(惡性結(jié)節(jié)大多存在于動(dòng)靜脈瘺內(nèi))血流速度影響，導(dǎo)致對(duì)比劑衰減速度加快[15]，進(jìn)一步導(dǎo)致惡性肺部結(jié)節(jié)患者K、NIC值高于良性患者。但惡性肺部結(jié)節(jié)患者Ca、Eff-Z值明顯低于良性患者，其原因可能是肺部結(jié)節(jié)病例組織鈣化程度隨病程增長(zhǎng)而加重，而良性肺部結(jié)節(jié)患者病程較惡性患者長(zhǎng)，故導(dǎo)致其Ca、Eff-Z值相對(duì)較高。

綜上所述，基于“人工智能”的CT定量分析對(duì)肺部結(jié)節(jié)良、惡性診斷準(zhǔn)確率較高，且可進(jìn)一步鑒別肺內(nèi)小病灶，對(duì)肺部結(jié)節(jié)患者具有重要臨床意義和應(yīng)用價(jià)值。