CT紋理分析在肺腺癌患者新輔助化療預(yù)后評(píng)估中的應(yīng)用

王連紅

(獲嘉縣人民醫(yī)院 影像科，河南 新鄉(xiāng) 453800)

中晚期肺腺癌(lung adenocarcinoma，LA)患者因原發(fā)病灶較大，或支氣管、大血管等重要器官可能存在粘連或浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，因此手術(shù)難度較大[1]。新輔助化療對(duì)局部腫瘤及轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)細(xì)胞具有抑制作用，可增加手術(shù)切除的機(jī)會(huì)，盡可能減少術(shù)中癌細(xì)胞的擴(kuò)散。臨床多項(xiàng)研究已證實(shí)，新輔助化療對(duì)肺癌患者腫瘤分期降級(jí)、生存率等均有益[2-3]。但受個(gè)體的耐受性、化療藥物的有效性等因素影響，部分患者新輔助化療效果不佳，短期預(yù)后不良。因此，采取有效手段積極評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后情況十分必要。CT紋理分析(CT texture analysis，CTTA)在常規(guī)CT基礎(chǔ)上勾畫三維感興趣區(qū)，對(duì)整體病灶進(jìn)行分析，可反映腫瘤內(nèi)部的空間特異性，為腫瘤預(yù)后評(píng)估提供更多信息[4]。本研究旨在分析CTTA對(duì)LA患者新輔助化療預(yù)后的評(píng)估價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究經(jīng)獲嘉縣人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。選取2019年3月至2021年3月嘉縣人民醫(yī)院收治的60例LA患者為研究對(duì)象，患者及家屬均簽署知情同意書。60例LA患者中女23例，男37例；年齡46～73歲，平均(60.69±3.12)歲；臨床分期Ⅱ期25例，Ⅲa期35例；腫瘤分化程度低分化19例，中高分化41例。

1.2 選取標(biāo)準(zhǔn)(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合《臨床腫瘤內(nèi)科手冊(cè)》[5]中LA相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，且經(jīng)病理學(xué)或細(xì)胞學(xué)檢查確診；②臨床分期為Ⅱ～Ⅲa期；③接受手術(shù)治療，且均于術(shù)前接受2個(gè)周期的新輔助化療(順鉑/吉西他濱方案，以21 d為1個(gè)周期)；④化療后均獲得≥4周隨訪；⑤患者化療前均具有可測(cè)量實(shí)體瘤。(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①含有磨玻璃密度病灶；②CTTA圖像質(zhì)量不佳；③合并其他惡性腫瘤；④化療期間病死；⑤因各種原因退出本次研究。

1.3 方法

1.3.1預(yù)后評(píng)估及分組方法 所有患者均接受2個(gè)周期的新輔助化療，化療結(jié)束后至少隨訪4周，參照實(shí)體瘤RECIST 1.0相關(guān)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[6]評(píng)估化療短期預(yù)后情況。完全緩解(complete remissioon，CR)：全部病灶消失，且未出現(xiàn)新病灶，腫瘤標(biāo)志物降至正常，維持時(shí)間≥4周。部分緩解(partial response，PR)：腫瘤最長(zhǎng)徑之和縮小30%以上，維持時(shí)間≥4周，疾病穩(wěn)定(stable disease，SD)：腫瘤最長(zhǎng)徑之和縮小未達(dá)到PR，或增大未達(dá)到PD。疾病進(jìn)展(progressive disease，PD)：腫瘤最大徑增大20%及以上，或出現(xiàn)新病灶。將CR、PR定義為疾病緩解，并納入預(yù)后良好組，將SD、PD定義為疾病未緩解，并納入預(yù)后不良組。

1.3.2CTTA檢測(cè)方法 患者于化療結(jié)束后隨訪4周時(shí)接受CT檢查，儀器為飛利浦Brilliance 64排Access機(jī)。(1)掃描方法。檢查前指導(dǎo)患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，消除患者的緊張感，提高其配合度，減少運(yùn)動(dòng)偽影；患者取仰臥位，雙臂上舉，于吸氣末進(jìn)行平掃，范圍是肺尖至肋膈角下水平，同時(shí)包括兩側(cè)的胸壁與腋窩。參數(shù)設(shè)置：管電壓120 kV，管電流200～300 mA，準(zhǔn)直寬度0.625 mm×128，螺距0.993，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.75 s，掃描視野400 mm，矩陣512×512。重建參數(shù)：重建層厚5 mm，重建間隔5 mm，窗位35 Hu，窗寬250 Hu，運(yùn)用迭代算法進(jìn)行圖像重建。然后進(jìn)行增強(qiáng)掃描。采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射碘佛醇(Liebel-Flarsheim Canada Inc，國(guó)藥準(zhǔn)字HJ20150573)320 mgI/mL，用量為1.5～2.0 mL·kg-1，速度為2.5～3.0 mL·s-1，延遲時(shí)間為55～90 s。(2)圖像處理。將原始圖像數(shù)據(jù)傳入Fire Voxel軟件系統(tǒng)，并保存為醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信格式進(jìn)行后期圖像處理；在提取紋理參數(shù)之前對(duì)圖像先進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)一步優(yōu)化紋理識(shí)別；由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)生沿著病灶輪廓逐層手動(dòng)勾畫腫瘤組織的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，需確保包括整個(gè)病灶，同時(shí)需盡量避開(kāi)鄰近血管及與病灶無(wú)關(guān)的組織。為減少ROI勾畫誤差，可先顯示病灶邊界最清晰的增強(qiáng)時(shí)相并勾畫ROI，然后復(fù)制于平掃時(shí)相，由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)獲取灰度共生矩陣參數(shù)，病灶的紋理特征包括聯(lián)合均值、能量、熵、熵和、熵差、對(duì)比度、相關(guān)性等相關(guān)參數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 新輔助化療預(yù)后情況60例LA患者隨訪4周時(shí)經(jīng)評(píng)估，CR 0例，PR 36例，SD 22例，PD 2例。預(yù)后不良24例，占40.00%(24/60)；預(yù)后良好36例，占60.00%(36/60)。

2.2 預(yù)后不良、預(yù)后良好的LA患者CTTA參數(shù)比較預(yù)后不良組能量低于預(yù)后良好組，熵、熵和高于預(yù)后良好組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩組聯(lián)合均值、熵差、對(duì)比度、相關(guān)性比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 預(yù)后不良、預(yù)后良好的LA患者CTTA參數(shù)比較

2.3 CTTA參數(shù)評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后的價(jià)值分析將LA患者新輔助化療預(yù)后情況作為狀態(tài)變量(1=預(yù)后不良，0=預(yù)后良好)，將表1中經(jīng)比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的CTTA參數(shù)指標(biāo)：能量、熵、熵和(均為連續(xù)變量)作為檢驗(yàn)變量，繪制ROC曲線圖(圖1)。結(jié)果顯示，能量、熵、熵和各參數(shù)單獨(dú)及聯(lián)合評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后不良的AUC分別為0.805、0.813、0.806、0.852，均有一定評(píng)估價(jià)值，且以聯(lián)合評(píng)估價(jià)值最佳。見(jiàn)表2。

表2 CTTA參數(shù)評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后的價(jià)值分析

圖1 能量、熵、熵和各參數(shù)單獨(dú)及聯(lián)合評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后不良的ROC曲線圖

3 討論

目前，惡性腫瘤的治療效果、預(yù)后評(píng)估主要通過(guò)其形態(tài)學(xué)改變來(lái)評(píng)定，存在諸多不足，如病灶測(cè)量受醫(yī)生主觀因素影響，腫瘤大小與內(nèi)部血供之間存在差異性等。因而，需尋找更為有效的方法評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后情況。

CTTA是一種計(jì)算機(jī)后期處理技術(shù)，借助計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，對(duì)CT圖像像素的分布規(guī)律及特征進(jìn)行提取，以此體現(xiàn)病灶內(nèi)部的異質(zhì)性與病變之間的細(xì)微差異，可更全面、客觀、準(zhǔn)確地描繪生物組織微觀結(jié)構(gòu)，獲得大量肉眼無(wú)法辨識(shí)的定量參數(shù)[7]。因而CTTA被應(yīng)用到疾病鑒別診斷、療效評(píng)估及預(yù)后分析的諸多領(lǐng)域之中。

本研究中通過(guò)聯(lián)合均值、能量、熵、熵和、熵差、對(duì)比度、相關(guān)性等相關(guān)參數(shù)來(lái)評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后發(fā)現(xiàn)，預(yù)后不良組能量低于預(yù)后良好組，熵、熵和高于預(yù)后良好組，初步提示能量、熵、熵和可能對(duì)評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后具有一定的價(jià)值。其原因可能是，腫瘤的特異性是惡性腫瘤主要特征之一，可導(dǎo)致腫瘤局部區(qū)域細(xì)胞增殖或凋亡、血管生成增加等[8]。LA多為富血供病灶，腫瘤血管增大、增多、屈曲，且惡變程度越高其血管內(nèi)部機(jī)構(gòu)越復(fù)雜。因此，通過(guò)惡性腫瘤的特異性可評(píng)估LA預(yù)后情況。能量反映紋理的粗細(xì)，粗紋理局部灰度集中則能量大，而腫瘤排列越不規(guī)則、組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜其局部灰度分布越不均勻，能量值越小[9]。熵值主要體現(xiàn)反映紋理的復(fù)雜程度，與腫瘤的異質(zhì)性程度呈正相關(guān)，熵的值越大，代表腫瘤的異質(zhì)性程度越高[10]。因而能量、熵、熵和均在一定程度上體現(xiàn)惡性腫瘤的特異性，對(duì)評(píng)估病理反應(yīng)具有一定的價(jià)值，對(duì)評(píng)估LA患者化療預(yù)后具有一定的價(jià)值。但是本研究中，兩組聯(lián)合均值、熵差、對(duì)比度、相關(guān)性之間無(wú)明顯差異，可能是感興趣 ROI 的勾畫完全由手動(dòng)方式分割，部分病灶范圍可能勾畫并不十分準(zhǔn)確。此外，部分病灶可能出現(xiàn)炎癥、出血等，勾畫的范圍超出實(shí)際病灶，所以可能獲取的紋理特征不能夠完全反映病灶的真實(shí)信息。

為驗(yàn)證假說(shuō)，本研究進(jìn)一步繪制ROC曲線，結(jié)果顯示，能量、熵、熵和各參數(shù)單獨(dú)及聯(lián)合評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后不良的AUC均>0.8，具有一定的價(jià)值，且聯(lián)合診斷的價(jià)值更高。由此可見(jiàn)，CTTA對(duì)評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后具有積極意義，未來(lái)臨床可考慮通過(guò)聯(lián)合檢測(cè)能量、熵、熵和參數(shù)以評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后情況。但本研究中紋理參數(shù)提取了灰度共生矩陣的7個(gè)參數(shù)，參數(shù)較少，后續(xù)可提取大量參數(shù)進(jìn)行影像學(xué)研究，且ROI 的勾畫方法可影響研究結(jié)果，今后可盡量選擇自動(dòng)勾畫或半自動(dòng)勾畫，以此提高評(píng)估準(zhǔn)確率。

綜上所述，CTTA對(duì)評(píng)估LA患者新輔助化療預(yù)后具有較高的價(jià)值。