磁共振T2加權(quán)圖像的紋理分析對(duì)直腸癌化療患者治療效果分析

苑樂添

山東省立醫(yī)院放射科，山東 濟(jì)南 250021

直腸癌是臨床常見惡性腫瘤疾病，有較高病死率。近年來(lái)直腸癌的發(fā)生率不斷提高，且發(fā)病人群也愈發(fā)年輕化[1]。通過(guò)直腸指檢、便常規(guī)和血清腫瘤標(biāo)志物等早期檢查和篩查，可以有效發(fā)現(xiàn)直腸癌的存在，但是，由于直腸鏡只能獲取直腸內(nèi)壁的信息，無(wú)法了解直腸外壁及其周圍組織的血管狀況，也無(wú)法準(zhǔn)確判斷腫瘤的形態(tài)、大小和位置，因此，在確診直腸癌時(shí)，必須采用更先進(jìn)的技術(shù)，如病理切片分析以及其他更精細(xì)的檢測(cè)手段，才能發(fā)現(xiàn)腫瘤的存在，從而有效預(yù)防和治療直腸癌。由于直腸鏡是一種侵入性手術(shù)，因此需要謹(jǐn)慎對(duì)待[2-3]。

當(dāng)前，在直腸癌的治療中，采用最先進(jìn)的新型輔助性放射性化學(xué)藥物已成為術(shù)后患者的首選，其療效卓越，可以明顯減少遠(yuǎn)期腫瘤和局部復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[4]，其中常用方法是磁共振掃描。通過(guò)高分辨率磁共振掃描，可以更加準(zhǔn)確地揭示這些患者的疾病特征，包括腫瘤的外觀、尺寸和它們之間的聯(lián)系。其中，紋理分析可以幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確地識(shí)別和分辨良、惡性腫瘤，并且可以更好地預(yù)測(cè)治愈率。在紋理分析中，使用圖像后處理技術(shù)數(shù)量化紋理參數(shù)，對(duì)病理特征、組織類型具有更高的特征敏感性[5]，然而，盡管紋理分析的應(yīng)用價(jià)值高，但其普及率則偏低，且相關(guān)報(bào)道也相對(duì)較少。對(duì)此，本研究選取116 例經(jīng)手術(shù)治療后的直腸癌患者為研究對(duì)象，就評(píng)估磁共振T2 加權(quán)圖像的紋理分析對(duì)直腸癌化療患者的效果情況進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取山東省立醫(yī)院（本院）2019 年6 月至2022年10 月收治的116 例直腸癌患者為研究對(duì)象，本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核。納入患者均已經(jīng)病理檢查、臨床檢查確診。根據(jù)緩解與否分為非完全緩解組（n=75）、完全緩解組（n=41）。兩組一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P> 0.05），具有可比性，見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①均已經(jīng)病理學(xué)檢查確診；②病灶區(qū)下緣距離齒狀線未超過(guò)10 cm；③術(shù)后腫瘤的消退分級(jí)資料完整；④無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移病灶出現(xiàn)；⑤對(duì)本研究知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：①圖像質(zhì)量不佳，紋理分析無(wú)法開展者；②伴磁共振檢查禁忌證者；③伴多原發(fā)癌或家族性腺瘤性息肉者；④臨床資料或影像資料缺失者；⑤對(duì)研究不配合或中途退出者。

1.3 方法

于手術(shù)治療后3 ～4 周，對(duì)研究所選病患開展常規(guī)化療，以靜脈滴注方式行奧沙利鉑（先聲藥業(yè)有限公司，國(guó)藥準(zhǔn)字H20093899，規(guī)格：50 mg）治療，用藥量控制在50 mg/m2；以口服方式行卡培他濱（齊魯制藥有限公司，國(guó)藥準(zhǔn)字H20133361，規(guī)格：0.5 g）治療，用藥量控制在825 mg/m2。1 個(gè)療程持續(xù)5 周，并且根據(jù)患者的實(shí)際情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

為了確保準(zhǔn)確性，本研究針對(duì)每位接受化療的患者進(jìn)行三維磁共振檢測(cè)。患者行坐位，使用T2WI技術(shù)進(jìn)行掃描，具體參數(shù)包括：X 線間隔（0.3 mm）、X 線層厚度（3 mm）、X 線回波時(shí)間（115 ms）、X 線重疊次數(shù)（3500 ～5000 次）、X 線回波鏈長(zhǎng)度（20 mm）。

為了更好地提取患者的紋理特征，本研究采用OmniKineitics 軟件，并邀請(qǐng)2 名具有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師進(jìn)行雙盲法分析T2WI 掃描檢測(cè)圖像。根據(jù)其他磁共振掃描結(jié)果的參考，篩選出腫瘤最大層面的區(qū)域，然后計(jì)算紋理特征的能量參數(shù)、方差、峰度和熵。

1.4 觀察指標(biāo)

1.4.1 分析患者紋理特征的能量參數(shù)和方差、峰度和熵 分別于治療前后分析兩組患者紋理特征的能量參數(shù)和方差、峰度和熵情況。

1.4.2 紋理分析各參數(shù)和患者病理完全緩解關(guān)系 在完全緩解組中，于治療后觀察分析紋理分析各參數(shù)（能量參數(shù)和方差、峰度和熵）和患者病理完全緩解的正負(fù)關(guān)系。

1.4.3 各指標(biāo)對(duì)患者病理完全緩解價(jià)值預(yù)測(cè) 在完全緩解組中，于治療后分析磁共振掃描紋理的能量參數(shù)、方法、峰度和熵的特異度、敏感度和AUC的95%CI情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS 27.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，計(jì)量資料變量以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，經(jīng)Kolmogorov-Smirnov（K-S）檢驗(yàn)方法證實(shí)其滿足正態(tài)性的條件，兩組比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗(yàn)；預(yù)測(cè)效能相關(guān)性評(píng)估應(yīng)用ROC 曲線分析；兩變量相關(guān)性分析用Pearson 相關(guān)性分析法，①無(wú)相關(guān)性：|r|<0.2；②弱相關(guān)性：0.2 ≤|r|<0.4；③中等相關(guān)性：0.4 ≤|r|<0.6；④強(qiáng)相關(guān)性：|r|≥0.6。P< 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者紋理特征的能量參數(shù)和方差、峰度和熵分析

治療前，兩組能量參數(shù)、方差、峰度和熵比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P> 0.05）；治療后，完全緩解組能量參數(shù)、峰度明顯高于非完全緩解組，完全緩解組方差、熵明顯低于非完全緩解組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P< 0.05）。見表2。

表2 患者紋理特征的能量參數(shù)和方差、峰度和熵分析（±s）

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2.2 各參數(shù)和患者病理完全緩解關(guān)系紋理分析

治療后，磁共振掃描紋理分析方差為r=-0.673，P=0.033<0.05；磁共振掃描紋理分析熵為r=-0.630，P=0.027<0.05，方差與熵呈負(fù)相關(guān)（P< 0.05）。磁共振掃描紋理分析峰度為r=0.722，P=0.015<0.05，磁共振掃描紋理分析能量為r=0.611，P=0.013<0.05，方差與峰度、能量的關(guān)系呈正相關(guān)（P< 0.05）。

2.3 各指標(biāo)對(duì)患者病理完全緩解價(jià)值預(yù)測(cè)

在完全緩解組患者中，治療后磁共振掃描紋理的能量參數(shù)、方法、峰度和熵的特異度、敏感度均≥85%，AUC均≥0.85，見表3。

表3 各指標(biāo)對(duì)患者病理完全緩解價(jià)值預(yù)測(cè)

3 討論

通過(guò)使用紋理分析，臨床可以通過(guò)分析磁共振圖像中的結(jié)構(gòu)特征、灰度值的分布以及它們之間的關(guān)系來(lái)定量與定性分析腫瘤的性質(zhì)與浸潤(rùn)性，并且這種分析技術(shù)還可以觀察到一些人類無(wú)法直接感知的細(xì)微差別，這樣就可以使診斷結(jié)果更加精確，并為后續(xù)的臨床治療提供了重要參考[6-7]。

紋理分析法包括模型分析法、結(jié)構(gòu)分析法與統(tǒng)計(jì)分析法三類[8]。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，可以通過(guò)觀察圖像中的像素的顏色、大小等信息來(lái)推斷它們的空間關(guān)系。圖像邊緣輪廓是關(guān)鍵信息之一，其量化指標(biāo)是梯度[9]。通過(guò)使用灰度-梯度共生矩陣，可以清楚地展示出像素點(diǎn)的梯度與灰度之間的關(guān)聯(lián)，并且可以捕捉到它們的分布特征。這種矩陣還可以揭示出像素點(diǎn)之間的空間關(guān)系，并呈現(xiàn)出梯度方向的紋理。統(tǒng)計(jì)法常用圖分析分布規(guī)則性差、紋理相對(duì)細(xì)密[10]。

研究表明，在直腸癌患者的新輔助治療中，T2WI 持續(xù)性腫瘤信號(hào)和腫瘤體積變化可以作為有效的評(píng)估方法，而且這些信息與預(yù)后生存率和臨床療效之間存在著密切的聯(lián)系，病情這種聯(lián)系也能夠得到良好的證實(shí)[11-12]。本研究結(jié)果顯示，磁共振T2WI 掃描診斷直腸癌患者時(shí)，紋理分析圖像可預(yù)測(cè)新輔助放化療的療效。有研究報(bào)道表明，與CT 掃描檢查相比，在分辨率、噪聲比的比較中，磁共振檢查的實(shí)施更高，同時(shí)，患者通過(guò)實(shí)施高場(chǎng)強(qiáng)的磁共振掃描，減輕圖像噪音，從而精準(zhǔn)探析紋理分析的生物異質(zhì)性。另外，本研究結(jié)果顯示，紋理分析能有效區(qū)分直腸癌患者的完全緩解與未完全緩解，幫助醫(yī)師及時(shí)調(diào)整治療方案。本研究以116 例直腸癌者為研究對(duì)象，經(jīng)上述結(jié)果分析可知，于治療后，完全緩解組的能量參數(shù)、峰度較非完全緩解組高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P< 0.05）；與非完全緩解組比較，完全緩解組的方差、熵更低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P< 0.05）。通過(guò)磁共振T2 加權(quán)圖像紋理分析，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)直腸癌患者的化療結(jié)局，從而更好地指導(dǎo)醫(yī)生采取相應(yīng)的治療措施。然而，由于不同的診斷和技術(shù)，在進(jìn)行這種治療方法的過(guò)程中，可能存在著不少的挑戰(zhàn)，如腫瘤的多樣性、特殊性等，這些因素都可能導(dǎo)致圖像的變得更為復(fù)雜，從而增大熵值。通過(guò)磁共振T2 加權(quán)圖像的紋理分析，臨床得以將診斷直腸癌的方法從傳統(tǒng)的定性方法轉(zhuǎn)換成更精準(zhǔn)的定量方法，從而更有針對(duì)性地評(píng)估術(shù)后的生存率、準(zhǔn)確的診斷出腫瘤的發(fā)育階段以及nCRT 的療效，這些信息都是非常重要的，有助于醫(yī)護(hù)人員實(shí)施針對(duì)性的個(gè)體化治療[13]。據(jù)研究表明，直腸癌患者接受新型的輔助治療，其結(jié)果顯著減少了腫瘤的惡性程度，并大大降低了熵值，這種情況下，癌癥患者的血液中會(huì)出現(xiàn)大量的存活細(xì)胞以及各種程度的纖維組織混合物，因此，臨床可以利用熵值來(lái)評(píng)估其空間分布的強(qiáng)弱[14]。

本研究發(fā)現(xiàn)，治療后，磁共振掃描紋理分析方差為r=-0.673，P=0.033<0.05；磁共振掃描紋理分析熵為r=-0.630，P=0.027<0.05，方差與熵呈負(fù)相關(guān)（P< 0.05）。磁共振掃描紋理分析峰度為r=0.722，P=0.015<0.05，磁共振掃描紋理分析能量為r=0.611，P=0.013<0.05，方差與峰度、能量的關(guān)系呈正相關(guān)（P< 0.05）。經(jīng)過(guò)ROC 曲線的繪圖，結(jié)果顯示，當(dāng)病情得到有效控制之前，完全緩解的病例中，磁共振掃描的能量參數(shù)、技術(shù)、峰度以及熵的準(zhǔn)確率均≥85%，且AUC也均≥0.85。科學(xué)研究表明[15]，直腸癌患者接受治療之后，其重力狀況會(huì)表現(xiàn)為單一的變化，并可能會(huì)導(dǎo)致完全的纖維化。這種治療方法也可以作為敏感的指示器。科學(xué)家對(duì)已獲得完全控制的腫瘤患者開展了深入研究，結(jié)果表明，這些患者的癌細(xì)胞的特征得到了顯著改善，并表現(xiàn)為正常的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。通過(guò)對(duì)圖像的分析可以準(zhǔn)確地判斷癌細(xì)胞的特征，并預(yù)測(cè)其癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。在這項(xiàng)研發(fā)中，本研究通過(guò)使用磁共振T2 加權(quán)圖像紋理來(lái)檢驗(yàn)指標(biāo)的差異。這種方法非常靈活，它可以把兩個(gè)不同的層次的信息融合在一起，并且可以把所有層次都作為測(cè)量的覆蓋范圍，這樣就可以更好地了解腫瘤的不同部位，并且更準(zhǔn)確地描述它們的總體狀態(tài)。通過(guò)使用磁共振T2 影像技術(shù)，臨床可以更準(zhǔn)確地診斷直腸癌，并且這種方法能夠大大改善直腸癌的治療效果。

綜上所述，本研究通過(guò)對(duì)直腸癌患者進(jìn)行磁共振T2 加權(quán)圖像紋理分析，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)對(duì)于評(píng)估新輔助化療療效和預(yù)測(cè)患者疾病狀態(tài)非常重要。當(dāng)前，許多研究人員正致力于探索這種新技術(shù)，以更好地了解患者對(duì)化療藥物的反應(yīng)。通過(guò)該技術(shù)，希望更好地了解患者對(duì)化療藥物的敏感程度，并為患者帶來(lái)更好的治療結(jié)果。通過(guò)采取磁共振成像技術(shù)，可以更準(zhǔn)確地識(shí)別直腸癌患者接受新的輔助治療之后的腫瘤變化，這種技術(shù)擁有巨大的臨床應(yīng)用潛力。