盧宇超，李聰，胡道予，許楚甌

泌尿系結(jié)石是泌尿系統(tǒng)的常見病和多發(fā)病[1]。體外沖擊波碎石術(shù)(extracorporeal shock wave lithotripsy，ESWL)曾被當(dāng)作治療尿路結(jié)石的首選手段[2]。隨著內(nèi)鏡及微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，ESWL的應(yīng)用逐漸減少，但由于ESWL相對無創(chuàng)，麻醉用量較小，較易被患者所接受，仍有其獨特的優(yōu)勢[3]。因此，為了達(dá)到更好的結(jié)石清除率，同時避免患者進(jìn)行再次的治療，選擇合適的泌尿系統(tǒng)結(jié)石患者進(jìn)行ESWL治療十分重要。

CT平掃檢查被認(rèn)為是診斷尿路結(jié)石的金標(biāo)準(zhǔn)，理論上基于CT 圖像的多種特征可作為預(yù)測ESWL預(yù)后的因素[4]。CT紋理分析(CT texture analysis，CTTA)可以提取醫(yī)學(xué)圖像的特征，并進(jìn)行定量分析和評價，已用于多種疾病的鑒別診斷和預(yù)后預(yù)測[5]。本文旨在運用CT紋理分析對ESWL術(shù)后不同療效組間各參數(shù)進(jìn)行對比，并分析其療效預(yù)測的價值。

材料與方法

1.臨床資料

搜集本院2015年1月-2017年12月行ESWL治療的82例輸尿管結(jié)石患者的病例資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前進(jìn)行多層螺旋CT平掃檢查；②單發(fā)輸尿管結(jié)石，既往無尿路結(jié)石治療史，結(jié)石最大橫徑<1 cm；③無腎積水或腎積水<2 cm。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腎積水≥2 cm；②合并有其他ESWL禁忌證；③CT圖像質(zhì)量不佳；④術(shù)后失訪。本研究共納入患者82例，其中男63例，女19例；年齡21～79歲，平均(43.42±13.31)歲。術(shù)后1個月隨訪，依據(jù)殘余結(jié)石是否<4 mm將患者分為碎石成功組和失敗組。成功組55例，男45例，女10例，平均年齡(41.67±12.37)歲；失敗組27例，男18例，女9例，平均年齡(47.00±14.63)歲。

2.CT檢查及ESWL治療

患者于術(shù)前行常規(guī)腹部CT平掃檢查，采用GE Light Speed VCT 64層螺旋CT掃描機(jī)進(jìn)行CT檢查，掃描參數(shù)：管電壓100～120 kV，管電流200～350 mA，螺距1.375，矩陣512×512，層厚5 mm，重建層厚1.25 mm。

ESWL治療采用Dornier電磁式體外碎石機(jī)(Dornier Delta，Dornier MedTech GmbH，Germering，Germany)，所有患者均運用同一臺儀器，由同一醫(yī)師按照相同的操作流程和步驟完成：從檔位2開始，逐步遞增到檔位4，至進(jìn)行3000次沖擊或結(jié)石粉碎為止，沖擊波發(fā)射頻率為1.5 Hz。

3.臨床資料采集及圖像分析

記錄患者的性別、年齡、結(jié)石位置，計算體重指數(shù)(body mass index，BMI)。圖像由有7年腹部影像診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師進(jìn)行盲法分析。測量結(jié)石的最大長徑、最大橫徑、45°結(jié)石距體表距離(skin-to-stone distance，SSD)及平均CT值。紋理分析采用Fire Voxel軟件(New York University，USA)進(jìn)行圖像處理，選取軟組織窗，除病灶剛出現(xiàn)及即將消失的兩個層面外，在結(jié)石的每個層面勾畫興趣區(qū)(region of interest，ROI)，沿結(jié)石的內(nèi)緣手動勾畫輪廓，獲得結(jié)石的感興趣容積(volume of interest，VOI)，軟件根據(jù)勾畫的VOI提取平均灰度值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度、峰度、熵及異質(zhì)性等相關(guān)參數(shù)。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

1.患者的臨床資料

82例中，發(fā)生在左側(cè)輸尿管的結(jié)石48例，右側(cè)34例。兩組患者的性別、年齡、結(jié)石發(fā)生部位、BMI、結(jié)石的最大橫徑及最大長徑、SSD 45°的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表1)，成功組平均CT值(699.47±176.32)小于失敗組(848.48±191.69)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-3.495，P<0.01，表1)。

2.患者的CTTA定量參數(shù)

在CTTA定量參數(shù)中，碎石成功組和碎石失敗組平均灰度值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度、峰度及熵值符合正態(tài)分布，采用獨立樣本t檢驗比較，異質(zhì)性的數(shù)值不符合正態(tài)分布，采用Mann-Whitney U檢驗。碎石成功組與碎石失敗組的平均灰度值、峰度及熵的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-3.495，P<0.01；t=3.400，P<0.01；t=-2.809，P<0.01，表2)，而標(biāo)準(zhǔn)差、偏度及異質(zhì)性的差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表2)。

表1 碎石成功組與碎石失敗組患者的一般臨床情況

表2 碎石成功組與碎石失敗組患者的CT紋理定量參數(shù)分析

圖1 預(yù)測碎石結(jié)果的ROC曲線圖。a)平均灰度值+標(biāo)準(zhǔn)差、平均灰度值+熵、標(biāo)準(zhǔn)差+熵、平均灰度值+標(biāo)準(zhǔn)差+熵四種組合的ROC曲線；b)偏度+峰度、偏度+異質(zhì)性、峰度+異質(zhì)性、偏度+峰度+異質(zhì)性四種組合的ROC曲線。

3.CTTA各定量參數(shù)的診斷效能

根據(jù)CTTA各定量參數(shù)繪制ROC曲線，得到相應(yīng)的AUC，AUC>0.9為預(yù)測碎石結(jié)果的診斷效能顯著，0.7

表3 CT紋理分析各參數(shù)預(yù)測碎石成功的效能

5.CT紋理分析定量參數(shù)的不同組合的診斷效能

對上述紋理分析的定量參數(shù)進(jìn)行不同組合，建立ROC曲線(圖1)。因偏度、峰度及異質(zhì)性的數(shù)值較小，因此進(jìn)行如下組合(表4)。其中平均灰度值+標(biāo)準(zhǔn)差、平均灰度值+熵、平均灰度值+標(biāo)準(zhǔn)差+熵、偏度+峰度、峰度+異質(zhì)性、偏度+峰度+異質(zhì)性的組合AUC在0.7～0.9之間，判斷碎石結(jié)果的診斷效能良好。余各組合的AUC在0.5～0.7之間，鑒別診斷效能一般。

表4 CT紋理分析各參數(shù)不同組合預(yù)測碎石結(jié)果的效能

討 論

泌尿系結(jié)石發(fā)病率逐年增高，常伴有尿路感染、腰痛、腎積水、腎功能下降等，影響生活質(zhì)量[1]。上個世紀(jì)八十年代，ESWL被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在之后的一段時間內(nèi)，ESWL曾被當(dāng)作治療腎和/或輸尿管結(jié)石的首選手段[2]。隨著內(nèi)鏡及微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，與ESWL相比，后者擁有較高的結(jié)石清除率及較低的復(fù)治率，ESWL的應(yīng)用逐漸減少，然而，ESWL仍有其獨特的優(yōu)勢[3]。2017版歐洲泌尿外科學(xué)會指南仍將ESWL作為<2 cm的腎結(jié)石(1～2 cm的腎下盞結(jié)石或存在不利于碎石的因素的情況除外)及<1 cm的輸尿管結(jié)石的推薦治療手段[6]。CTTA通過分析圖像中像素或體素灰度級的分布和關(guān)系，顯示組織結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性，提供客觀、定量的評估[5]。有文獻(xiàn)報道，將排出體外的尿路結(jié)石進(jìn)行常規(guī)CT掃描及CT紋理分析，并進(jìn)行沖擊波碎石，以獲得可以預(yù)測碎石效果的紋理特征[7]。然而，目前還沒有關(guān)于CT紋理分析在體內(nèi)結(jié)石的療效預(yù)測研究。

本研究基于CT平掃圖像測量得到的相關(guān)數(shù)據(jù)以及CT紋理相關(guān)參數(shù)對影響輸尿管結(jié)石體外沖擊波碎石療效的因素進(jìn)行分析。碎石成功組的平均CT值低于碎石失敗組，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。有研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行ESWL治療的患者中，結(jié)石CT值<970 HU的，結(jié)石清除率高達(dá)96%，而結(jié)石CT值≥970 HU的結(jié)石清除率僅為38%[8]。關(guān)于ESWL碎石成功與否的平均CT值的截斷值有很大的差異，文獻(xiàn)報道從593～1200 HU不等，這可能與測量平均CT密度值的方法不同有關(guān)[4]。

在CTTA相關(guān)參數(shù)中，平均灰度值、峰度及熵的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。平均灰度值表示在選取的ROI內(nèi)大于零的像素的平均值，該值越高，意味著ROI內(nèi)的區(qū)域更為明亮。本文研究顯示，碎石失敗組的平均灰度值較大，這可能與碎石失敗組的平均CT值較高、ROI內(nèi)的區(qū)域更為明亮有關(guān)。熵表示在ROI內(nèi)像素的紊亂程度，Cui等[7]研究發(fā)現(xiàn)，對排出體外的尿路結(jié)石進(jìn)行CTTA，熵與清除結(jié)石所需的ESWL沖擊次數(shù)成正相關(guān)，熵值越大，清除結(jié)石所需的沖擊波次數(shù)越多，同時，峰度與清除結(jié)石所需的ESWL沖擊次數(shù)成負(fù)相關(guān)，峰度的絕對值越大，清除結(jié)石所需的沖擊波次數(shù)越多。本研究也發(fā)現(xiàn)，碎石成功組的熵值較失敗組小，峰度值絕對值較失敗組小，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，是與前者的研究結(jié)果相一致的。

本研究根據(jù)CT紋理分析各參數(shù)繪制ROC曲線，以判斷各參數(shù)判斷碎石結(jié)果的效能，平均灰度值及峰度的AUC>0.7，判斷結(jié)果的效能良好。余各紋理參數(shù)的AUC均在0.5～0.7之間，判斷碎石結(jié)果的效能一般，說明這些參數(shù)在術(shù)前預(yù)測碎石結(jié)果的價值有限。將不同參數(shù)進(jìn)行組合，其中平均灰度值+標(biāo)準(zhǔn)差、平均灰度值+熵、平均灰度值+標(biāo)準(zhǔn)差+熵、偏度+峰度、峰度+異質(zhì)性及偏度+峰度+異質(zhì)性組合的AUC均在0.7～0.9之間，判斷碎石結(jié)果的效能良好，余各組合的AUC在0.5～0.7之間，鑒別診斷效能一般。對比單個參數(shù)值，組合參數(shù)判斷結(jié)果的效能相對有所提高，但仍然不是十分理想，還需要進(jìn)一步的研究。

本研究的局限性：本研究的病例數(shù)目相對較少，后續(xù)還需大樣本、多中心的前瞻性研究來進(jìn)一步驗證研究結(jié)果；本研究為回顧性研究，選擇存在偏倚。

綜上所述，利用紋理分析定量參數(shù)或不同參數(shù)的組合，可用于預(yù)判斷ESWL術(shù)碎石療效，有助于臨床判斷是否選擇ESWL作為治療手段，以提高患者的結(jié)石清除率，避免再次治療和并發(fā)癥的發(fā)生。