CT纹理分析与淋巴结阴性结直肠癌患者伴同时性远处转移的相关性分析

房 玥，王国蓉，王志伟，金征宇

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京100730

结直肠癌是世界上最常见的肿瘤之一，全球每年至少有100万例新发的结直肠癌患者[1]。2015年中国癌症统计数据显示，我国结直肠癌的发病率、病死率在全部恶性肿瘤中均位居第5位，其中新发病例37.6万，死亡病例19.1万[2]。在结直肠癌患者中，未发生远处转移的患者预后情况较好，而一旦发生远处脏器的转移，其死亡率就会明显升高[3]，所以早期发现并确诊结直肠癌的远处转移病灶非常重要。文献报道大约有40%的结直肠癌患者在诊断或治疗过程中会出现远处转移，而其中病灶通过淋巴道转移到周围淋巴结或通过血液循环途径转移到肝脏最为常见[4]。有研究认为存在淋巴结转移的患者更容易发生远处转移，所以临床对于此类患者其他脏器转移灶的排查也会更加仔细，从而尽早处理以提高患者的生存率[5]。但是，在临床中也会遇到大约20%的结直肠癌患者为淋巴结阴性，却同时性地发生远处脏器转移的情况，然而，现有的临床病理因素中对于此类患者没有特异性的提示指标[6]。本研究旨在通过CT纹理技术提高对淋巴结阴性结直肠癌患者同时性远处转移病灶的检出率，从而为临床早期治疗的选择提供一定的帮助，使患者能够有更好的预后及更长的生存时间。

对象和方法

对象收集2014年7月至2018年11月在本院进行手术治疗的82例淋巴结阴性结肠癌患者的资料，其中男51例、女31例，平均年龄 （62.4±12.2）岁；在82例患者中，12例为淋巴结阴性结肠癌伴同时性远处转移、70例为淋巴结阴性结肠癌不伴同时性远处转移。所有患者均行术前的腹盆部CT平扫与增强扫描。

扫描方法患者取仰卧位，使用Siemens Somatom Definition双源CT扫描机进行腹盆部CT平扫和增强扫描，扫描范围为自双侧膈肌水平至耻骨联合处。使用高压注射器经患者肘前静脉以2.5 ml/s的速度注入对比剂碘海醇 （370 mgI/ml）90 ml，注射药物后延迟60 s采集门静脉期图像。

纹理分析将所有图像上传至TexRAD工作站，使用TexRAD纹理分析软件 （TexRAD Ltd，www.texrad.com，part of Feedback Plc， Cambridge， UK） 对病变图像进行纹理分析。由两位分别具有3年和5年工作经验的放射科医师进行阅片分析，二者意见不一致时协商解决。另由1名经过3年专业培训的放射科住院医师使用TexRAD软件对82个肿瘤病灶进行测定。对每一个病灶，在CT平扫及门脉期增强扫描图像中选择病灶的最大层面，沿肠壁的异常增厚区勾画感兴趣区域 （region of interest，ROI）， 且使ROI的面积尽可能达到最大。设置CT阈值，将ROI内所有像素中CT值小于-50 HU的部分自动过滤。纹理分析利用高斯-拉普拉斯算法进行选择性图像滤波处理，然后通过灰度直方图分析获得定量的纹理参数值，包括平均灰度值（像素的平均值）、标准差、熵值 （像素强度分布的不规则性）、偏度值 （直方图的不对称性）、峰值 （直方图的锐度）及正像素平均值共6个参数[7-8]。空间缩放因子 （spatial scaling factor，SSF）表示由滤波器突出显示的图像特征的大小，图像特征的半径为0、2、3、4、5和6 mm。SSF=0表示无过滤的原始图像，SSF=2表示经过过滤的精细纹理图像，SSF=3～5表示经过过滤的中等纹理图像，SSF=6表示经过过滤的粗糙纹理图像[9]。在平扫与增强图像上分别勾画ROI获得病变的各项纹理参数。

统计学处理采用SPSS 23.0软件进行统计分析。使用卡方检验分析计数资料，将统计过程中的性别、年龄、部位、分化程度、T分期、脉管瘤栓转化为计数资料进行分析。使用曼-惠特尼检验分析最大淋巴结短径、术前糖类抗原19-9、术前血清癌胚抗原 （carcino-embryonic antigen，CEA）、术前平扫及增强CT图像中各项纹理参数在发生同期远处转移与未发生同期远处转移两组间的差异 [纹理参数中不符合正态分布，取其中位数（四分位数间距）]，P＜0.05为差异有统计学意义，之后将在CT图像上差异具有统计学意义的指标进行Logistic回归分析。使用受试者工作特征 （receiver operating characteristic，ROC）曲线评价对于诊断同期转移灶有统计学意义的临床指标及影像学指标，分别计算他们的尤登指数，当取尤登指数最大值时，曲线下面积值为最大，同时所得到的诊断转移灶的敏感性和特异性最高。

结 果

淋巴结阴性伴远处转移患者的基本情况入组的82例淋巴结阴性结直肠癌患者中，男51例、女31例，年龄27～82岁，平均 （62.4±12.2）岁。82例中有12人发生了同时性的远处转移，其中11例转移病灶出现在肝脏、1例出现在盆腔。在11例发现肝脏转移灶的患者中，有2人同时发现肺脏的转移，1人同时发现十二指肠的转移，另有1人同时发现脾脏的转移。在11例肝转移病灶中，6例为术前CT提示转移灶并在术中确诊；5例因病灶较小，术前CT提示转移灶可能，在之后的随访中迅速增大从而确诊。1例十二指肠转移灶为术前CT提示转移病灶在术中确诊；余2例肺脏、1例脾脏和1例盆腔转移灶均为术前CT提示转移灶可能，在短期随访中确诊。

淋巴结阴性伴远处转移患者的各项指标分析患者的各项临床病理指标除术前CEA值差异有统计学意义 （P=0.023）外，其余指标差异均无统计学意义（P均＞0.05） （表1）。在CT平扫图像上，SSF=3时的偏度值在两组间的差异有统计学意义 （P=0.031），其余SSF取值的两组图像的纹理参数差异均无统计学意义 （P均＞0.05）；在CT增强扫描图像上，SSF=2、3、5、6时的熵值在两组间的差异均有统计学意义（P分别为0.048、 0.027、 0.016、 0.017）， SSF=2的峰度值在两组间的差异有统计学意义 （P=0.026），其余SSF取值的两组图像的纹理参数差异均无统计学意义 （P均 ＞0.05） （图1、 2， 表2）。

淋巴结阴性伴远处转移患者的有效指标的综合分析将具有统计学差异的多个参数进行综合分析，绘制ROC曲线，结果显示综合平扫图像上SSF=3的偏度值与增强图像上SSF=2、3、5、6的熵值和SSF=2的峰度值这6个参数时，当进行尤登指数计算后，界值取0.636时的ROC曲线下面积最大，相应的诊断敏感性为75%、特异性为89% （图3）。在临床病理指标中，差异具有统计学意义的为CEA值，对其分析绘制ROC曲线，同样进行尤登指数计算后，当CEA界值取0.454时的ROC曲线下面积最大，相应的诊断敏感性为70%，特异性75% （图4）。

表1 有远处转移和无远处转移组之间各项临床病理指标 （n）Table 1 Clinicopathological parameters between distant metastasis group and non-distant metastasis group （n）

图1 女，50岁，淋巴结阴性结直肠癌伴肝脏转移灶Fig 1 Lymph node-negative colorectal cancer with liver metastasis in a 50-year-old female patient

图2 女，49岁，淋巴结阴性结直肠癌不伴远处转移Fig 2 Lymph node-negative colorectal cancer without distant metastasis in a 49-year-old female patient

表2 CT图像上有远处转移和无远处转移组之间取不同SSF值时的纹理参数 [M（Q1，Q3）]Table 2 Texture parameters with different SSF values between groups with and without distant metastasis on CT images[M （Q1， Q3）]

续表2

图3 综合平扫及增强图像上有意义的参数值的ROC曲线Fig 3 ROCcurve of meaningful parameter values on synthetic plain scan and enhanced images

图4 病理指标术前血清癌胚抗原值的ROC曲线Fig 4 ROCcurve of serum carcinoembryonic antigen before operation

讨 论

近年来，越来越多的研究显示纹理分析作为一种新兴的计算机技术，可以通过分析图像中像素或体素灰度的分布和联系，进而发现原始图像的更多内在信息，从而更加精准、全面地评估肿瘤本身的异质性、内在侵袭性和治疗抗性[10-11]，同时，该技术也有助于临床疾病的鉴别诊断、疗效评估及预后分析[8，12]。本研究将CT纹理分析指标用于判断淋巴结阴性结直肠癌患者是否伴有同期远处转移，以此为临床早期对转移灶的治疗与干预提供一定的帮助。

对于肠镜明确诊断为结直肠癌的患者，在手术前行腹盆部的增强CT扫描是必不可少的，它可以用来判断病灶的具体位置、侵犯周围组织的程度及远处脏器是否存在同期的转移病灶。本研究的82例患者中，临床病理指标方面显示，仅有术前CEA值差异具有统计学意义，能够对远处转移病灶提供一定信息，现有文献中提示术前的高CEA水平可以提示病情较重或存在转移病灶[13-14]，诊断的敏感度为40%～75%[15]，本研究所得CEA敏感性为70%，与其大致相似。本研究计算敏感性及特异性的金标准为术中切除病灶病理确诊及术后短期内病灶迅速增大CT随访中进行确诊。影像学方面结果显示，在CT平扫图像上，当图像滤过条件为中等时 （SSF=3），有远处转移病灶组的偏度值高于没有远处转移病灶组，而其他的纹理参数值在两组间差异均无统计学意义。在CT增强扫描图像上 （门脉期），图像的滤过条件为精细、中等及粗糙时 （SSF=2、3、5、6），有远处转移病灶组的熵值均高于没有远处转移组，另外，当滤过条件为精细 （SSF=2）时的峰度值也高于没有转移组。表明对比剂的使用对诊断有无远处脏器转移可以提供更多的帮助，可能是由于增强后病灶内部组织的纹理特征可以得到更好的体现，从而为明确诊断是否为转移灶提供更多有用的信息。

本研究综合具有统计学意义的6个CT纹理分析参数，得出其诊断的敏感性为75%，特异性为89%。目前，将CT纹理分析技术用于结直肠癌伴肝脏转移的研究较多，Rao等[16]通过分析是否存在明显病变的肝脏实质的纹理参数得到同步转移的ROC曲线下面积为0.73～0.78，与本研究所得相近，但本研究数据中包含的远处转移病灶部位更加广泛，而且在结果中还能得到较高的特异性，即在得到较好诊出率的同时又减少病灶的误诊率，从而使患者在早期可以行病灶与转移灶的同期或分期切除，提高患者的5年生存率、减少多次手术的痛苦。有研究显示，CT纹理分析技术对患者的预后、评估远处转移、预测生存、治疗等方面有很大程度的影响，而且CT具有便捷、花费低的优点，更加易于在临床实践中推广应用[17-18]。

本研究的局限性在于：（1）入组病例中的阳性病例数较少；（2）仅选取了病灶的最大层面图像进行纹理分析，并不能反映整个病灶的全部纹理特征，可能对最终结果产生一定影响。以上不足，期望在未来的研究中得到改善，从而使诊断的准确率得到更进一步的提升。

综上，CT纹理分析技术与淋巴结阴性结直肠癌患者伴同时性远处转移的诊断具有一定相关性，尤其是当病灶在常规影像学图像上较小、无法得到准确诊断时，结合该病灶的纹理参数值可以得到更准确的诊断结果，由此对于临床早期行转移灶切除的选择提供一定的帮助，进而提高患者的生存率、改善疾病的预后。