基于CT影像組學(xué)方法術(shù)前精準(zhǔn)預(yù)測(cè)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移范圍的效果研究*

鄢 霆 王 君 桂 翔 高新基 陳 欽 趙 嵐

福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院普外科,福建省福州市 350004

直腸癌是胃腸道中常見的惡性腫瘤,在我國(guó)直腸癌發(fā)病率較高,并且隨著人們飲食結(jié)構(gòu)改變發(fā)病率逐年升高,年齡呈年輕化發(fā)展[1]。并且臨床研究報(bào)道[2],影響惡性腫瘤患者治療及預(yù)后的重要因素是淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移。目前臨床上主要應(yīng)用增強(qiáng)CT判斷腫瘤有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,雖然能觀察直腸癌周圍淋巴結(jié)大小、有無血供情況,但是影像科醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)判斷、診斷的特異性和靈敏性對(duì)診斷結(jié)果影響較大[3]。CT影像組學(xué)是提取高通量影像圖像的定量信息,從而獲取腫瘤病灶及其淋巴結(jié)的診斷信息,將影像圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),得到影像圖片中肉眼提取不到的信息,從而對(duì)疾病進(jìn)行診斷、鑒別診斷,進(jìn)而對(duì)患者的治療效果及預(yù)后進(jìn)行效果評(píng)價(jià),影像組學(xué)特征在臨床診療中具有重要意義[4]。鑒于此,本文為了研究基于CT影像組學(xué)方法術(shù)前精準(zhǔn)預(yù)測(cè)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移范圍的效果,回顧性分析經(jīng)我院手術(shù)病理證實(shí)的60例直腸癌患者臨床資料。現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2021年1月—2023年1月經(jīng)我院手術(shù)病理證實(shí)的60例直腸癌患者臨床資料,其中28例發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移作為轉(zhuǎn)移組,32例未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移作為未轉(zhuǎn)移組。轉(zhuǎn)移組男15例,女13例;年齡37～80(58.95±7.55)歲;直腸癌病理類型:管狀腺癌23例、黏液腺癌4例、印戒細(xì)胞癌1例、其他癌0例。未轉(zhuǎn)移組男20例,女12例;年齡37～80(59.03±7.61)歲;直腸癌病理類型:管狀腺癌27例、黏液腺癌3例、印戒細(xì)胞癌1例、其他癌1例。兩組臨床資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)依據(jù)《中國(guó)結(jié)直腸腫瘤篩查、早診早治和綜合預(yù)防共識(shí)意見(一)》[5],并經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)確診為直腸癌者;(2)腫瘤距肛門<15cm者;(3)進(jìn)行全腹增強(qiáng)CT檢查,且行手術(shù)切除患者;(4)具有淋巴結(jié)切除并行病理檢查者;(5)知曉本次研究者。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)既往已行直腸癌根治術(shù)或既往有行放化療的患者;(2)無病理學(xué)評(píng)估是否為惡性腫瘤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況;(3)無法行全腹常規(guī)增強(qiáng)CT檢查者;(4)難以與醫(yī)護(hù)人員溝通者。本次研究獲得我院倫理委員會(huì)的認(rèn)證。

1.2 方法 (1)全腹CT檢查:根據(jù)患者檢查情況同時(shí)結(jié)合臨床資料評(píng)估有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。通過GE Light Speed VCT 64排螺旋CT行全腹CT檢查。通過CT平掃,獲得CT平掃的圖像。(2)增強(qiáng)CT檢查:碘對(duì)比劑碘普羅胺注射液[國(guó)藥準(zhǔn)字H10970165,拜耳醫(yī)藥保健有限公司廣州分公司,50ml∶15g(I)]通過靜脈注射,劑量90～100ml,靜注速度為3.0ml/s , 然后于22s、60s延遲后獲得動(dòng)脈期和門靜脈期CT圖像。重建層厚為2mm的圖像。(3)CT影像組學(xué)具體方法:從圖像存檔和通信系統(tǒng)檢索圖像并將動(dòng)靜脈期圖像導(dǎo)出至viewforum進(jìn)行圖像后處理,由2名5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師手動(dòng)勾畫出感興趣區(qū)(ROI),然后基于MATLAB軟件、ROI,對(duì)增強(qiáng)CT圖像提取其特征,包含直方圖的特征、紋理的特征、小波變換特征等,將獲得的結(jié)果行組內(nèi)相關(guān)性分析。

1.3 觀察指標(biāo) (1)癌癥特征及典型的CT圖像:切除的淋巴結(jié)及腫瘤用多聚甲醛溶液固定,然后用石蠟包埋,切片行HE染色,進(jìn)行CT拍片。(2)診斷陽性率:通過增強(qiáng)CT判斷有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,①淋巴結(jié)的短徑≥9mm判定為轉(zhuǎn)移;②淋巴結(jié)的短徑5～8mm,淋巴結(jié)符合邊緣不光整、內(nèi)部密度不均勻、圓形三項(xiàng)中任意兩項(xiàng),判定為轉(zhuǎn)移;③淋巴結(jié)短徑<5mm,且同時(shí)符合②中三項(xiàng),判定為轉(zhuǎn)移。(3)盆腔淋巴結(jié)數(shù)量和最大淋巴結(jié)長(zhǎng)徑:通過CT圖像記錄兩組盆腔淋巴結(jié)數(shù)量、最大淋巴結(jié)長(zhǎng)徑。(4)診斷效能:提取所需圖像特征,采用LASSO模型對(duì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,選出能預(yù)測(cè)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的特征性數(shù)據(jù),然后采用ROC曲線評(píng)價(jià)CT影像組學(xué)及增強(qiáng)CT預(yù)測(cè)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷效能。

2 結(jié)果

2.1 患者癌癥特征及典型的CT圖像 患者男,60歲,診斷直腸惡性腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移CT圖像見圖1。

圖1 直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移典型的CT圖像

2.2 兩種檢測(cè)方法診斷陽性率比較 CT影像組學(xué)對(duì)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的預(yù)測(cè)比例為96.43%,高于增強(qiáng)CT的71.43%;CT影像組學(xué)組對(duì)淋巴結(jié)未轉(zhuǎn)移的預(yù)測(cè)比例為100.00%,高于增強(qiáng)CT組的81.25%(P<0.05)。見表1。

表1 兩組檢測(cè)方法診斷陽性率比較[n(%)]

2.3 兩種檢測(cè)方法盆腔淋巴結(jié)數(shù)量和最大淋巴結(jié)長(zhǎng)徑比較 增強(qiáng)CT和CT影像組學(xué)檢查診斷有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的盆腔淋巴結(jié)數(shù)量和最大淋巴結(jié)長(zhǎng)徑無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。見表2。

表2 兩種檢測(cè)方法盆腔淋巴結(jié)數(shù)量和最大淋巴結(jié)長(zhǎng)徑比較

2.4 兩種檢測(cè)方法診斷效能比較 CT影像組學(xué)對(duì)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)的靈敏度、特異度、陽性率、陰性率均高于增強(qiáng)CT(P<0.05)。見表3。

表3 兩種檢測(cè)方法診斷效能比較(%)

3 討論

直腸癌患者早期無明顯臨床表現(xiàn),多數(shù)患者在出現(xiàn)臨床癥狀后就診,已發(fā)展到中期或晚期,治療過程中患者機(jī)體和心理飽受煎熬[6-7]。至今為止手術(shù)治療是直腸癌治療的主要手段,目前直腸癌的手術(shù)方案選擇較多,但不同患者骨盆大小不同,特別是骨盆小的患者手術(shù)操作空間小、難度大,且患者的排尿功能和性功能會(huì)受不同手術(shù)方法的影響,甚至對(duì)患者術(shù)后生存時(shí)間也有一定的影響。故術(shù)前準(zhǔn)確分期,進(jìn)而選擇合適手術(shù)方式就顯得至關(guān)重要。目前常用影像學(xué)檢查來判斷是否有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,包括磁共振成像(MRI)、電子計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、超聲內(nèi)鏡(EUS)、PET-CT等,但是只能顯示淋巴結(jié)大小和數(shù)量,而且每個(gè)研究所用淋巴結(jié)大小的診斷界值都各不相同;另外,形狀、邊界、淋巴門結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化程度及強(qiáng)化均勻性等指標(biāo)均由檢查者主觀判斷決定,缺乏量化數(shù)據(jù)的支持,因此都不能成為統(tǒng)一而公認(rèn)的診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]。

普通的CT可能無法準(zhǔn)確判斷淋巴結(jié)是否有轉(zhuǎn)移,而影像組學(xué)有助于提高良惡性病變的鑒別準(zhǔn)確性及檢出率。近年來興起的影像組學(xué)是使用影像圖片信息基礎(chǔ)上,從而對(duì)影像圖片中的腫瘤進(jìn)行分割、腫瘤特征提取以及腫瘤模型的建立,并對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘、解析,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)疾病的本質(zhì)及特有的特征[9]。影像組學(xué)對(duì)于影像圖片的選擇需要大量的、高質(zhì)量的圖片為基礎(chǔ),進(jìn)而從圖片中自動(dòng)化提取高維度特征數(shù)據(jù),然后建立所需要的模型,可為疾病的診斷、治療及預(yù)后預(yù)測(cè)等提供更多的參考信息,影像組學(xué)有可能成為精準(zhǔn)影像醫(yī)學(xué)的重要基石[9]。Lambin等[10]提出了影像組學(xué)的概念,其認(rèn)為微觀層面的變化會(huì)在宏觀影像特征上有所表現(xiàn),故從不同模態(tài)影像中提取高通量特征并加以數(shù)據(jù)挖掘, 從而可無創(chuàng)及定量觀察腫瘤整體形態(tài)。根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[11],轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)硬度較正常淋巴結(jié)增高。

本次研究發(fā)現(xiàn),增強(qiáng)CT動(dòng)脈期、靜脈期圖像能夠觀察到直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移;CT影像組學(xué)對(duì)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的預(yù)測(cè)比例為96.43%,高于增強(qiáng)CT的71.43%;CT影像組學(xué)組對(duì)淋巴結(jié)未轉(zhuǎn)移的預(yù)測(cè)比例為100.00%,高于增強(qiáng)CT組的81.25%;增強(qiáng)CT和CT影像組學(xué)檢查診斷有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的盆腔淋巴結(jié)數(shù)量和最大淋巴結(jié)長(zhǎng)徑相近。說明CT影像組學(xué)在發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)及未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)都具有較高價(jià)值。分析原因?yàn)橛跋窠M學(xué)與傳統(tǒng)的影像評(píng)估方法不同,其通過高通量的計(jì)算從標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)影像中快速提取大量的定量特征,將數(shù)據(jù)醫(yī)學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為可挖掘的高緯度數(shù)據(jù),其基本理念是生物醫(yī)學(xué)圖像中包含反映潛在病理生理學(xué)的信息,并可通過定量圖像分析揭示不同患者的腫瘤間、同一患者的不同腫瘤組織間或同一腫瘤內(nèi)部的基因異質(zhì)性,能夠有效改善診斷效能,從而提高診斷及預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

同時(shí)本次研究發(fā)現(xiàn),CT影像組學(xué)對(duì)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)的靈敏度、特異度、陽性率、陰性率均高于增強(qiáng)CT這與相關(guān)學(xué)者研究的基于增強(qiáng)CT影像組學(xué)模型用于直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)研究結(jié)果相一致[12]。在影像組學(xué)方法上,本研究采用人工手工分割ROI,其準(zhǔn)確性比較高,目前對(duì)于自動(dòng)或半自動(dòng)分割方法上不完善,可能需要更多學(xué)者在未來工作中對(duì)其進(jìn)行相關(guān)研究。

綜上所述,基于CT影像組學(xué)方法在術(shù)前預(yù)測(cè)直腸癌患者有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有較高的價(jià)值,可在術(shù)前進(jìn)行較準(zhǔn)確腫瘤分期,可為患者制定個(gè)性化治療方案,且為后續(xù)治療方法提供依據(jù)。但由于本研究納入樣本量較少,還需更大多中心的研究對(duì)更多樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以進(jìn)一步驗(yàn)證其結(jié)果。