張 娜，鄂林寧，吳 山，武志峰*

(1.山西醫(yī)科大學研究生院，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)學科學院 山西大醫(yī)院影像中心CT室，山西 太原 030032)

鑒別診斷良惡性孤立性肺結(jié)節(jié)(solitary pulmonary nodule, SPN)是胸部影像學研究的難點和熱點。組織結(jié)構(gòu)異質(zhì)性是惡性腫瘤的基本特征，CT紋理分析可定量分析病灶內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，發(fā)掘病灶內(nèi)部的潛在信息。目前紋理分析技術(shù)已應用于腦、肺、乳腺、前列腺、肝臟和腎臟等良惡性腫瘤的鑒別、病理分型以及病變預后及治療療效評估[1-4]。本研究探討CT紋理分析鑒別診斷良惡性SPN的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2014年5月-2017年5月我院經(jīng)病理及臨床證實的SPN患者97例，男56例，女41例；年齡19～81歲，平均(61.3±16.7)歲。根據(jù)病理類型分為良性及惡性組，惡性組54例(54/97，55.67%)，男35例，女19例，年齡45～79歲，平均(63.2±10.4)歲，包括腺癌37例、鱗癌17例，經(jīng)手術(shù)切除病理證實35例、CT引導下細針穿刺證實19例；良性組43例(43/97，44.33%)，男26例，女17例，年齡19～81歲，平均(56.7±14.8)歲，包括炎性肉芽腫15例、結(jié)核瘤13例、錯構(gòu)瘤8例、活動性炎性結(jié)節(jié)7例，經(jīng)手術(shù)切除病理證實23例、經(jīng)皮肺穿刺活檢11例、臨床確診(即經(jīng)抗感染治療后結(jié)節(jié)消失)9例。納入標準：①胸部CT可見最大徑>1 cm且<3 cm的實性SPN；②結(jié)節(jié)內(nèi)無明顯鈣化及脂肪成分；③均有病理及臨床診斷結(jié)果。排除標準：①磨玻璃密度結(jié)節(jié)；②結(jié)節(jié)內(nèi)有空洞形成；③已接受放化療；④穿刺后的結(jié)節(jié)。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Somatom Definition Flash雙源CT和Siemens Somatom Definition AS 128層CT機，掃描范圍由肺尖至雙側(cè)腎上腺水平。掃描參數(shù)：球管電壓120 kV，管電流 110～240 mA，開啟實時動態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)(Care-Dose 4D)，準直0.6×128 mm，螺旋時間0.5 秒/圈，螺距因子0.9，掃描層厚5 mm。

1.3 圖像分析 由2名分別具有10年和3年工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師獨立閱片，意見不一時經(jīng)協(xié)商解決。采用縱隔窗觀察圖像(窗寬：350 HU，窗位：50 HU)，選擇顯示結(jié)節(jié)最大徑的軸位圖像，測量結(jié)節(jié)的CT值及最大徑，將病灶中心層面及相鄰上下兩個層面(層間距為5 mm)調(diào)入MaZda[5]后處理軟件(Version 4.6)進行紋理分析，沿病灶輪廓手動勾畫ROI，使其面積大于病灶總面積的2/3，采用基于灰度共生矩陣(gray-level cooccurrence matrix, GLCM)法提取SPN的紋理特征(熵、熵和、熵差、對比度、相關(guān)、均和等)[6]，獲得3個層面的紋理特征值，取均值(圖1)。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 20.0及MedCalc 15.6.1統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示。采用獨立樣本t檢驗比較2組的CT值、最大徑及各紋理參數(shù)；對差異有統(tǒng)計學意義的紋理參數(shù)及其不同組合建立ROC曲線，計算AUC：0.50.9為診斷效能顯著。根據(jù)最大約登指數(shù)(約登指數(shù)=敏感度+特異度-1)確定閾值，評價各紋理特征參數(shù)及其不同組合鑒別診斷良惡性SPN的特異度及敏感度；采用Medcalc軟件比較各組合之間AUC的差異。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

97例SPN中，良性組結(jié)節(jié)最大徑1.00～2.97 cm，平均(2.26±0.57)cm，平均CT值(26.96±9.92)HU，惡性組結(jié)節(jié)最大徑1.02～2.99 cm，平均(2.52±0.25) cm，平均CT值(22.13±8.55)HU，差異均無統(tǒng)計學意義(t=-0.98、1.16，P=0.079、0.087)。紋理特征：良性組的熵、熵和、熵差值均低于惡性組(P均<0.05)，2組SPN的對比度、相關(guān)、均和的差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05，表1)。

對上述有統(tǒng)計學意義的紋理參數(shù)及其不同組合建立ROC曲線，熵、熵和、熵差鑒別良惡性SPN的效能均較高(AUC均>0.700)；熵、熵和、熵差的閾值分別為1.564、1.212、0.987時，敏感度及特異度均較高(表2、圖2)。上述紋理特征的不同組合鑒別診斷良惡性SPN的效能均較高(AUC均>0.800；表3、圖3)，各組合間AUC的差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05；表4)。

3 討論

肺癌是發(fā)病率及死亡率均較高的惡性腫瘤，患者5年總體生存率不足5%[7]。早期診斷和治療可有效提高肺癌患者生存率[8]。CT紋理分析技術(shù)是新的圖像后處理技術(shù)，通過借助計算機定量提取圖像中不被肉眼識別的紋理特征揭示組織內(nèi)在的異質(zhì)性，反映不同組織間的細微差別[9]；可與CT圖像表現(xiàn)相結(jié)合，進一步提高對SPN的診斷能力，為早期肺癌的鑒別診斷提供依據(jù)。

腫瘤異質(zhì)性是惡性腫瘤的重要特征之一，與腫瘤血管的生成有關(guān)[10]。不同組織學類型病灶的新生血管生成方式和數(shù)量均存在差異，肺良性病灶內(nèi)的小血管為炎性反應狀態(tài)，與肺癌內(nèi)新生腫瘤血管在數(shù)量和質(zhì)量上皆有顯著不同[11]。壞死是肺癌病灶的主要CT表現(xiàn)，Yi等[12]發(fā)現(xiàn)肺癌病灶內(nèi)壞死發(fā)生率隨病灶體積增大而增高。本研究中SPN病灶體積較小(<3 cm)，未見壞死征象。本研究結(jié)果顯示，良惡性SPN平均最大徑、CT值差異均無統(tǒng)計學意義，但良性組的紋理特征參數(shù)熵、熵和、熵差值均低于惡性組(P均<0.05)，提示以CT表現(xiàn)鑒別良惡性SPN困難，而紋理分析可通過數(shù)值的方式對CT圖像上肉眼不可見的異質(zhì)性進行量化，有助于鑒別良惡性SPN。本研究采用的MaZda軟件已應用于多項研究[1,5,13]。

表1 2組紋理特征參數(shù)結(jié)果比較(±s)

表1 2組紋理特征參數(shù)結(jié)果比較(±s)

組別熵熵和熵差對比度相關(guān)均和惡性組1.60±0.081.17±0.061.00±0.07234.64±30.77-0.20±0.2068.07±8.86良性組1.52±0.071.10±0.050.94±0.07211.53±26.23-0.17±0.2064.92±2.86t值3.393.742.661.981.821.17P值0.0020.0010.0110.6120.0820.255

表2 3種紋理特征鑒別診斷良惡性SPN的效能

表3 3種紋理特征的不同組合鑒別診斷良惡性SPN的效能

表4 3種紋理特征的不同組合間AUC的結(jié)果比較[t值(P值)]

注：—：未做比較

圖1 患者女，53歲，肺腺癌 A.軸位CT(縱隔窗)示右肺中葉內(nèi)側(cè)段結(jié)節(jié)，未見明顯壞死； B手工勾畫結(jié)節(jié)的ROI； C.MaZda軟件顯示肺結(jié)節(jié)紋理分析結(jié)果

圖2 3種紋理參數(shù)鑒別診斷良惡性SPN的ROC曲線圖 圖3 3種紋理參數(shù)的不同組合鑒別診斷良惡性SPN的ROC曲線圖

熵表示圖像中紋理的非均勻程度或復雜程度，紋理復雜時熵值大，反之，若圖像中灰度均勻，則熵值小。Wang等[14]發(fā)現(xiàn)惡性結(jié)節(jié)的熵值明顯高于良性結(jié)節(jié)(P<0.05)；任繼亮等[15]采用MRI紋理分析鑒別眼眶淋巴瘤與炎性假瘤，發(fā)現(xiàn)兩者熵值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.005)；顏智敏等[16]認為CT圖像紋理分析有助于鑒別直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，尤其熵的價值最大。本研究中，良性組熵、熵和、熵差值均低于惡性組(P均<0.05)，而2組對比度、相關(guān)、均和的差異均無統(tǒng)計學意義，與既往研究[17-18]結(jié)果一致，提示惡性病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)較良性病灶更復雜、更不均勻。本研究中，熵、熵和、熵差對于鑒別良惡性SPN的效能均較高(AUC均>0.700)，熵、熵和、熵差的閾值分別為1.564、1.212、0.987時，敏感度及特異度均較高。上述紋理特征的不同組合鑒別診斷良惡性SPN的效能均較高(AUC均>0.800)，各組合間AUC的差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，提示CT紋理分析可反映腫瘤內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，具有一定鑒別診斷價值，是鑒別良惡性SPN的有效補充手段。

本研究的局限性：樣本量較少，結(jié)果可能存在偏倚；未對不同組織學類型的肺癌進行分組。