基于CT影像組學方法術前精準預測直腸癌淋巴結轉移范圍的效果研究*

鄢 霆 王 君 桂 翔 高新基 陳 欽 趙 嵐

福建中醫藥大學附屬第二人民醫院普外科,福建省福州市 350004

直腸癌是胃腸道中常見的惡性腫瘤,在我國直腸癌發病率較高,并且隨著人們飲食結構改變發病率逐年升高,年齡呈年輕化發展[1]。并且臨床研究報道[2],影響惡性腫瘤患者治療及預后的重要因素是淋巴結有無轉移。目前臨床上主要應用增強CT判斷腫瘤有無淋巴結轉移,雖然能觀察直腸癌周圍淋巴結大小、有無血供情況,但是影像科醫師的經驗判斷、診斷的特異性和靈敏性對診斷結果影響較大[3]。CT影像組學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的診斷信息,將影像圖像轉化為數據,得到影像圖片中肉眼提取不到的信息,從而對疾病進行診斷、鑒別診斷,進而對患者的治療效果及預后進行效果評價,影像組學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影像組學方法術前精準預測直腸癌淋巴結轉移范圍的效果,回顧性分析經我院手術病理證實的60例直腸癌患者臨床資料?，F報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2021年1月—2023年1月經我院手術病理證實的60例直腸癌患者臨床資料,其中28例發生淋巴結轉移作為轉移組,32例未發生淋巴結轉移作為未轉移組。轉移組男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、印戒細胞癌1例、其他癌0例。未轉移組男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、印戒細胞癌1例、其他癌1例。兩組臨床資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。納入標準:(1)依據《中國結直腸腫瘤篩查、早診早治和綜合預防共識意見(一)》[5],并經手術病理證實確診為直腸癌者;(2)腫瘤距肛門<15cm者;(3)進行全腹增強CT檢查,且行手術切除患者;(4)具有淋巴結切除并行病理檢查者;(5)知曉本次研究者。排除標準:(1)既往已行直腸癌根治術或既往有行放化療的患者;(2)無病理學評估是否為惡性腫瘤和淋巴結轉移情況;(3)無法行全腹常規增強CT檢查者;(4)難以與醫護人員溝通者。本次研究獲得我院倫理委員會的認證。

1.2 方法 (1)全腹CT檢查:根據患者檢查情況同時結合臨床資料評估有無淋巴結轉移。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CT檢查:碘對比劑碘普羅胺注射液[國藥準字H10970165,拜耳醫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影像組學具體方法:從圖像存檔和通信系統檢索圖像并將動靜脈期圖像導出至viewforum進行圖像后處理,由2名5年以上工作經驗的放射科醫師手動勾畫出感興趣區(ROI),然后基于MATLAB軟件、ROI,對增強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,將獲得的結果行組內相關性分析。

1.3 觀察指標 (1)癌癥特征及典型的CT圖像:切除的淋巴結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,進行CT拍片。(2)診斷陽性率:通過增強CT判斷有無淋巴結轉移,①淋巴結的短徑≥9mm判定為轉移;②淋巴結的短徑5～8mm,淋巴結符合邊緣不光整、內部密度不均勻、圓形三項中任意兩項,判定為轉移;③淋巴結短徑<5mm,且同時符合②中三項,判定為轉移。(3)盆腔淋巴結數量和最大淋巴結長徑:通過CT圖像記錄兩組盆腔淋巴結數量、最大淋巴結長徑。(4)診斷效能:提取所需圖像特征,采用LASSO模型對特征數據進行篩選,選出能預測直腸癌淋巴結轉移的特征性數據,然后采用ROC曲線評價CT影像組學及增強CT預測直腸癌淋巴結轉移的診斷效能。

2 結果

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轉移CT圖像見圖1。

圖1 直腸癌淋巴結轉移典型的CT圖像

2.2 兩種檢測方法診斷陽性率比較 CT影像組學對淋巴結轉移的預測比例為96.43%,高于增強CT的71.43%;CT影像組學組對淋巴結未轉移的預測比例為100.00%,高于增強CT組的81.25%(P<0.05)。見表1。

表1 兩組檢測方法診斷陽性率比較[n(%)]

2.3 兩種檢測方法盆腔淋巴結數量和最大淋巴結長徑比較 增強CT和CT影像組學檢查診斷有淋巴結轉移患者的盆腔淋巴結數量和最大淋巴結長徑無統計學差異(P>0.05)。見表2。

表2 兩種檢測方法盆腔淋巴結數量和最大淋巴結長徑比較

2.4 兩種檢測方法診斷效能比較 CT影像組學對直腸癌淋巴結轉移預測的靈敏度、特異度、陽性率、陰性率均高于增強CT(P<0.05)。見表3。

表3 兩種檢測方法診斷效能比較(%)

3 討論

直腸癌患者早期無明顯臨床表現,多數患者在出現臨床癥狀后就診,已發展到中期或晚期,治療過程中患者機體和心理飽受煎熬[6-7]。至今為止手術治療是直腸癌治療的主要手段,目前直腸癌的手術方案選擇較多,但不同患者骨盆大小不同,特別是骨盆小的患者手術操作空間小、難度大,且患者的排尿功能和性功能會受不同手術方法的影響,甚至對患者術后生存時間也有一定的影響。故術前準確分期,進而選擇合適手術方式就顯得至關重要。目前常用影像學檢查來判斷是否有淋巴結轉移,包括磁共振成像(MRI)、電子計算機斷層掃描(CT)、超聲內鏡(EUS)、PET-CT等,但是只能顯示淋巴結大小和數量,而且每個研究所用淋巴結大小的診斷界值都各不相同;另外,形狀、邊界、淋巴門結構、強化程度及強化均勻性等指標均由檢查者主觀判斷決定,缺乏量化數據的支持,因此都不能成為統一而公認的診斷標準[8]。

普通的CT可能無法準確判斷淋巴結是否有轉移,而影像組學有助于提高良惡性病變的鑒別準確性及檢出率。近年來興起的影像組學是使用影像圖片信息基礎上,從而對影像圖片中的腫瘤進行分割、腫瘤特征提取以及腫瘤模型的建立,并對所獲取的數據進行深度挖掘、解析,進而發現疾病的本質及特有的特征[9]。影像組學對于影像圖片的選擇需要大量的、高質量的圖片為基礎,進而從圖片中自動化提取高維度特征數據,然后建立所需要的模型,可為疾病的診斷、治療及預后預測等提供更多的參考信息,影像組學有可能成為精準影像醫學的重要基石[9]。Lambin等[10]提出了影像組學的概念,其認為微觀層面的變化會在宏觀影像特征上有所表現,故從不同模態影像中提取高通量特征并加以數據挖掘, 從而可無創及定量觀察腫瘤整體形態。根據相關學者研究發現[11],轉移的淋巴結硬度較正常淋巴結增高。

本次研究發現,增強CT動脈期、靜脈期圖像能夠觀察到直腸癌淋巴結轉移;CT影像組學對淋巴結轉移的預測比例為96.43%,高于增強CT的71.43%;CT影像組學組對淋巴結未轉移的預測比例為100.00%,高于增強CT組的81.25%;增強CT和CT影像組學檢查診斷有淋巴結轉移患者的盆腔淋巴結數量和最大淋巴結長徑相近。說明CT影像組學在發生淋巴結轉移預測及未發生淋巴結轉移預測都具有較高價值。分析原因為影像組學與傳統的影像評估方法不同,其通過高通量的計算從標準的醫學影像中快速提取大量的定量特征,將數據醫學圖像轉換為可挖掘的高緯度數據,其基本理念是生物醫學圖像中包含反映潛在病理生理學的信息,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部的基因異質性,能夠有效改善診斷效能,從而提高診斷及預測準確性。

同時本次研究發現,CT影像組學對直腸癌淋巴結轉移預測的靈敏度、特異度、陽性率、陰性率均高于增強CT這與相關學者研究的基于增強CT影像組學模型用于直腸癌淋巴結轉移狀態研究結果相一致[12]。在影像組學方法上,本研究采用人工手工分割ROI,其準確性比較高,目前對于自動或半自動分割方法上不完善,可能需要更多學者在未來工作中對其進行相關研究。

綜上所述,基于CT影像組學方法在術前預測直腸癌患者有無淋巴結轉移具有較高的價值,可在術前進行較準確腫瘤分期,可為患者制定個性化治療方案,且為后續治療方法提供依據。但由于本研究納入樣本量較少,還需更大多中心的研究對更多樣本數據進行分析以進一步驗證其結果。