溫德英，丁靜靜，楊 烈，李 媛，孫家瑜

1.四川大學(xué)華西醫(yī)院放射科，四川 成都 610041；

2.西安市兒童醫(yī)院普外科，陜西 西安 710000；

3.四川大學(xué)華西醫(yī)院胃腸外科，四川 成都 610041

結(jié)腸癌是胃腸道常見的惡性腫瘤，近年來，其發(fā)病率有逐年上升的趨勢(shì)［1］，術(shù)前準(zhǔn)確評(píng)估腫瘤的分化程度、分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（lymph node metastasis，LNM）、脈管癌栓（intravascular emboli，IVE）、周圍神經(jīng)受侵（perineural invasion，PNI）等對(duì)選擇治療方式及判斷預(yù)后具有重要意義［2-3］。有研究［4］報(bào)道，淋巴、血管和周圍神經(jīng)的侵犯，以及組織病理學(xué)上的低分化，通常意味著復(fù)發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)性。計(jì)算機(jī)體層成像（computed tomography，CT）是結(jié)腸癌評(píng)估常用的影像學(xué)檢查手段，傳統(tǒng)的CT診斷以“形態(tài)學(xué)”為主，價(jià)值有限。CT紋理分析（CT texture analysis，CTTA）通過對(duì)圖像像素或體素強(qiáng)度、空間分布等的統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算，獲取圖像的紋理特征，進(jìn)一步構(gòu)建預(yù)測(cè)腫瘤表型、患者預(yù)后等的影像組學(xué)模型。已有研究［5-6］表明，紋理分析在腫瘤分期、治療監(jiān)測(cè)、預(yù)后預(yù)測(cè)等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本研究旨在探討結(jié)腸癌原發(fā)灶CT紋理特征參數(shù)及單個(gè)淋巴結(jié)CT紋理特征參數(shù)在結(jié)腸癌術(shù)前評(píng)估中的價(jià)值。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象

收集2018年1月—2019年3月于四川大學(xué)華西醫(yī)院住院治療的結(jié)腸癌患者63例，其中男性39例，女性24例，年齡34～81歲，平均年齡（59.14±11.29）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：擬行結(jié)腸癌根治性手術(shù)，術(shù)前未接受任何治療（包括放療、化療、靶向治療、內(nèi)科治療等），無碘造影劑禁忌證及過敏史。所有患者CT增強(qiáng)檢查前均已簽署知情同意書。

1.2 病理學(xué)類型

大體類型：潰瘍型49例，隆起型14例，浸潤(rùn)型0例。組織學(xué)類型：腺癌60例，黏液腺癌2例，管狀腺癌1例。組織學(xué)分級(jí)：G2分化46例，非G2分化（中-高分化、高分化）17例［7］。

1.3 研究對(duì)象分組

以術(shù)后病理學(xué)檢查結(jié)果為參考，將患者分為① 潰瘍型組49例，隆起型組14例；② G2分化組46例，非G2分化組17例；③ LNM（+）組21例，LNM（-）組42例；④ IVE（+）組20例，IVE（-）組43例；⑤ PNI（+）組22例，PNI（-）組41例；⑥ 標(biāo)記匹配LNM（+）組15枚，標(biāo)記匹配LNM（-）組86枚。

1.4 檢查方法

采用德國(guó)Siemens公司的Somatom Definition Flash二代雙源CT機(jī)行全腹部3期增強(qiáng)CT掃描。檢查前2 d以低脂、低纖維、少渣或流質(zhì)飲食為主，檢查前6 h服用洗腸液，清理腸道。檢查前45 min開始服用甘露醇混合液（每1 000 mL混合液由250 mL 20%甘露醇+500 mL 5%糖水+250 mL飲用水配制而成），每間隔15 min口服450～500 mL，共3次（0、15、30 min）；掃描前10 min肌內(nèi)注射緩解腸道蠕動(dòng)的藥物；掃描前再口服飲用水200 mL。采取頭先進(jìn)仰臥位，吸氣后屏氣掃描。平掃后注射非離子型碘對(duì)比劑（總量：1.2～1.5 mL/kg；流率：2.5～3.0 mL/s，經(jīng)肘正中靜脈團(tuán)注），采用閾值觸發(fā)掃描，觸發(fā)閾值為150 Hu，感興趣區(qū)（region of interest，ROI）置于腹主動(dòng)脈中央。動(dòng)脈期結(jié)束后自動(dòng)延時(shí)28 s掃描靜脈期圖像。掃描條件為管電壓120 kV，開啟實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)技術(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)管電流量，并對(duì)非被檢部位進(jìn)行輻射防護(hù)。探測(cè)器寬度為128×0.6 mm，轉(zhuǎn)速為0.5 s/周，螺距為0.9，平掃期、動(dòng)脈期掃描層厚為5 mm，重建層厚為5 mm，間隔為5 mm；靜脈期掃描層厚為5 mm，重建層厚1 mm，間隔1 mm。

1.5 標(biāo)本匹配標(biāo)記

由1名具有5年以上腹部診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師負(fù)責(zé)術(shù)前閱片，標(biāo)記原發(fā)灶區(qū)域腫大淋巴結(jié)。由1名胃腸外科醫(yī)師負(fù)責(zé)離體標(biāo)本的淋巴結(jié)定位，同時(shí)與放射科醫(yī)師溝通獲取與術(shù)前標(biāo)記相匹配的淋巴結(jié)。2名醫(yī)師共同完成影像圖像結(jié)腸區(qū)域淋巴結(jié)與離體標(biāo)本的匹配，標(biāo)記匹配成功后單獨(dú)送病理科檢查，以獲取病理學(xué)診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”。在此過程中，若2名醫(yī)師對(duì)顯影淋巴結(jié)定位一致，則匹配成功；若不一致，則剔除，保證影像-病理完全的匹配對(duì)應(yīng)（圖1）。

圖1 典型病例（患者，男性，70歲，潰瘍型腺癌）淋巴結(jié)術(shù)中離體標(biāo)本與CT影像的標(biāo)記匹配

1.6 紋理特征提取

將層厚1 mm的靜脈期圖像導(dǎo)入C.K紋理分析軟件平臺(tái)，瀏覽靜脈期圖像，選取結(jié)腸原發(fā)灶及匹配淋巴結(jié)的最大橫截面，沿輪廓手動(dòng)勾畫ROI，避開明顯壞死區(qū)域、黏液區(qū)域、空氣，ROI輪廓與病灶邊緣距離約1 mm，以降低部分容積效應(yīng)帶來的誤差。獲取紋理參數(shù)共41個(gè)，包括直方圖參數(shù)16個(gè)，灰度共生矩陣參數(shù)9個(gè)，灰度游程矩陣參數(shù)16個(gè)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 22.0軟件，采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)紋理參數(shù)的正態(tài)分布，服從正態(tài)分布的參數(shù)采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布參數(shù)采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)，分析原發(fā)灶紋理參數(shù)在上述各分組標(biāo)準(zhǔn)下的每?jī)山M之間的差異；檢驗(yàn)水準(zhǔn)α為0.05（雙側(cè)），P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用二分類logistic回歸對(duì)篩選出有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的紋理參數(shù)進(jìn)一步分析并建模，采用Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)對(duì)模型的擬合優(yōu)度進(jìn)行檢驗(yàn)，P＞0.05時(shí)，認(rèn)為當(dāng)前數(shù)據(jù)中的信息已被充分提取，模型擬合優(yōu)度較高。使用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線評(píng)估模型的預(yù)測(cè)能力，使用曲線下面積（area under curve，AUC）進(jìn)行效能評(píng)價(jià)。

2 結(jié) 果

2.1 結(jié)腸癌原發(fā)灶紋理特征與病理學(xué)特性的相關(guān)性分析

共收集63例結(jié)腸癌患者，其中腺癌60例，黏液腺癌2例，管狀腺癌1例。

2.1.1 大體類型

患者腫瘤形態(tài)呈潰瘍型49例，隆起型14例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法篩選出5個(gè)原發(fā)灶紋理參數(shù)［最大強(qiáng)度（max intensity）、集群陰影（cluster shade）、偏度（skewness）、均勻度（uniformity）、集群突出（cluster prominence）］差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用二分類logistic回歸篩選出參數(shù)max intensity差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），潰瘍型較隆起型max intensity更低；并繪制ROC曲線，計(jì)算出AUC=0.717（表1，圖2A）。

2.1.2 組織學(xué)分級(jí)

患者中G2分化46例，非G2分化17例，篩選出-短行程高灰度強(qiáng)調(diào)（short run high grey level emphasis）、偏度（skewness）、峰度（kurtosis）等10個(gè)參數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。進(jìn)一步進(jìn)行l(wèi)ogistic回歸分析，篩選出參數(shù)高灰度行程強(qiáng)調(diào)（high grey level run emphasis）差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，G2分化組其值高于非G2分化組；繪制ROC曲線，計(jì)算出AUC=0.708（表1，圖2B）。

2.1.3 LNM

患者中LNM（+）21例，LNM（-）42例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法篩選出原發(fā)灶紋理參數(shù)體素值和（voxel value sum）、體積計(jì)數(shù)（volume count）、相對(duì)偏差（relative deviation）、游程不均勻（run length nonuniformity）差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。采用二分類logistic回歸篩選出參數(shù)voxel value sum差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組voxel value sum高于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組；并繪制ROC曲線，計(jì)算出AUC=0.658（表1，圖2C）。

2.1.4 IVE

患者IVE（+）20例，IVE（-）43例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法篩選出16個(gè)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)，包括volume count、relative deviation、熵（entropy）等。進(jìn)一步采用二分類logistic回歸篩選出參數(shù)volume count差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），IVE（+）組具有更低的volume count；并繪制ROC曲線，計(jì)算出AUC=0.717（表1，圖2D）。

2.1.5 PNI

患者中PNI（+）22例，PNI（-）41例。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法未篩選出有意義紋理參數(shù)。原發(fā)灶紋理特征參數(shù)與是否有PNI無關(guān)（表1）。

2.2 區(qū)域單個(gè)淋巴結(jié)紋理特征與淋巴結(jié)性質(zhì)的相關(guān)性分析

63例結(jié)腸癌患者中，LNM（+）患者21例，LNM（-）患者42例；手術(shù)標(biāo)本-影像標(biāo)記匹配淋巴結(jié)101枚，其中轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)15枚，非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)86枚。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法篩選出紋理參數(shù)慣性（inertia）差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），LNM（+）組inertia低于LNM（-）組，AUC=0.671。通過結(jié)腸癌患者的淋巴結(jié)紋理參數(shù)inertia來評(píng)估淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移有一定參考價(jià)值（表1，圖1，圖2E）。

圖2 各病理學(xué)特征分組的ROC曲線圖

表1 研究對(duì)象各組與病理學(xué)特征相關(guān)的紋理參數(shù)及檢驗(yàn)水準(zhǔn)

3 討 論

結(jié)腸癌具有發(fā)病率、死亡率高的特點(diǎn)［8］，多采取手術(shù)、放療、化療、靶向藥物、免疫治療相結(jié)合的個(gè)體化綜合治療。精準(zhǔn)的術(shù)前評(píng)估對(duì)患者手術(shù)方式的選擇、預(yù)后評(píng)估、個(gè)體化綜合治療方案和流程的選擇尤為重要［9］。傳統(tǒng)CT增強(qiáng)掃描檢查作為結(jié)腸癌常用的影像學(xué)輔助手段，已應(yīng)用于結(jié)腸癌TNM分期診斷、判斷結(jié)腸癌原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移瘤新輔助治療、轉(zhuǎn)化治療、姑息治療的效果等。近年來，CTTA技術(shù)發(fā)展迅速，使影像學(xué)從傳統(tǒng)的圖像時(shí)代進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代。從影像圖像中提取大量的影像學(xué)特征，通過數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字影像模式，已實(shí)際應(yīng)用于結(jié)直腸癌相關(guān)研究中。有研究［10-14］用結(jié)直腸癌原發(fā)灶的CT、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）紋理特征來評(píng)估腫瘤分期、療效、轉(zhuǎn)移灶、淋巴結(jié)狀態(tài)、生存期等，多以結(jié)直腸癌為一整體研究或做直腸癌的MRI紋理分析，少有單獨(dú)的結(jié)腸癌CTTA研究。本研究通過提取結(jié)腸癌原發(fā)灶紋理參數(shù)分析其與LNM、組織學(xué)分級(jí)、IVE、PNI等的相關(guān)性，探尋各項(xiàng)獨(dú)立預(yù)測(cè)因子；同時(shí)提取單個(gè)淋巴結(jié)紋理特征，分析其與淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移的相關(guān)性，以期找到LNM的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。

本研究中，除PNI未明確有意義的紋理參數(shù)外（可能與樣本量大小有關(guān)），其余病理學(xué)特征均找到相應(yīng)的預(yù)測(cè)紋理參數(shù)：潰瘍型腫瘤較隆起型腫瘤，其max intensity更低，術(shù)前對(duì)CT圖像進(jìn)行紋理分析，低max intensity提示該腫瘤類型可能為潰瘍型。LNM（+）組、IVE（+）組、標(biāo)記匹配LNM（+）組，其獨(dú)立預(yù)測(cè)紋理參數(shù)值均低于相對(duì)應(yīng)陰性組。有研究［15-16］顯示，腫瘤LNM、IVE、分化程度是結(jié)腸癌術(shù)后轉(zhuǎn)移的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，也是影響治療方案的選擇和預(yù)后評(píng)估的主要因素。本研究中分別通過原發(fā)灶紋理分析和單個(gè)淋巴結(jié)紋理分析，找到判斷淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素voxel value sum（原發(fā)灶）、inertia（單個(gè)淋巴結(jié)），與LNM（-）組比較，LNM（+）組其原發(fā)灶的voxel value sum更低；單個(gè)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的inertia較非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)更低。腫瘤分化程度越低，組織生長(zhǎng)能力越差，細(xì)胞分裂增殖越快，更易向結(jié)腸周圍組織、毛細(xì)血管、淋巴管侵襲和轉(zhuǎn)移，因而極大提高了復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)［17］。G2分化組具有更高的high grey level run emphasis，較非G2分化而言，G2分化組分化程度更低，具有更高的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。有研究［18］顯示，IVE與腫瘤的轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)密切相關(guān)，腫瘤并發(fā)IVE者術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移概率是無IVE者的3.9倍，侵入血管或淋巴管的腫瘤細(xì)胞可互相聚合或與白細(xì)胞、血小板等聚合形成IVE，有助于腫瘤細(xì)胞更好地耐受損傷，導(dǎo)致更高的轉(zhuǎn)移成功率。術(shù)前預(yù)知有無IVE對(duì)于患者的治療方式的選擇具有重要意義。

本研究存在一定的局限性：① 樣本量較小，有待進(jìn)一步擴(kuò)大以增加組織學(xué)類型。② 標(biāo)記匹配淋巴結(jié)例數(shù)構(gòu)成比偏差較大，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)15枚，非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)86枚（14.85%～85.15%）。③ 僅對(duì)靜脈期腫瘤及淋巴結(jié)的最大層面進(jìn)行ROI勾畫和紋理參數(shù)提取，無法全面地反映腫瘤及淋巴結(jié)的整體情況，未來將進(jìn)一步增加病例數(shù)，并對(duì)不同掃描期相（平掃期、動(dòng)脈期、靜脈期）進(jìn)行3D的ROI勾畫，以優(yōu)化紋理參數(shù)的提取過程。

綜上所述，本研究不僅從結(jié)腸癌原發(fā)灶紋理分析出發(fā)，探討原發(fā)灶紋理特征與組織學(xué)分級(jí)、PNI、IVE、LNM等病理學(xué)特征的相關(guān)性；同時(shí)，從單個(gè)淋巴結(jié)的紋理分析出發(fā)，探討單個(gè)淋巴結(jié)的紋理特征與淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移的相關(guān)性。提示在以后的臨床工作中，可通過CT圖像以特定的紋理參數(shù)對(duì)原發(fā)灶或淋巴結(jié)的病理學(xué)特征有一個(gè)簡(jiǎn)單的預(yù)判，為后續(xù)的診療方案提供參考。