影像组学在混合型肝癌与肝内胆管细胞癌鉴别诊断中的价值＊

1.云南省曲靖市第一人民医院磁共振科(云南 曲靖 655000)

2.四川大学华西医院放射科(四川 成都 610041)

金玉梅1,# 王叶武1,# 张 军2程彦达1 冯 敏1 宋 彬2,*

肝内胆管细胞癌是仅次于肝细胞癌的第二常见肝脏恶性肿瘤[1]，而混合型肝癌的发病率只占原发性肝癌的4~14.2%[2]。二者的发病率不仅有差异，治疗与预后也明显不同。Lee等[3]报道，混合型肝癌患者的中位生存期短于肝内胆管细胞癌患者。手术治疗是延长肝内胆管细胞癌患者生存期的首选治疗方法[3]。而药物靶向的治疗方法对混合型肝癌有较好的治疗效果[4]。所以术前准确鉴别、诊断二者对于治疗方案的选择和预后的评估均具有重要临床意义。然而，肝内胆管细胞癌与混合型肝癌有相似的常规影像表现[5-6]，依靠常规影像鉴别诊断二者比较困难[7]。

影像组学(radiomics)是从医学图像中高通量提取影像特征，并且基于这些影像特征的定量分析方法[8]。近年来，radiomics在肿瘤的临床应用中扮演重要的角色[9]。本研究旨在探讨radiomics在混合型肝癌与肝内胆管细胞癌鉴别诊断中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性分析2015年1月至2019年12月在我院进行手术，术后病理证实是肝内胆管细胞癌和混合型肝癌患者资料。纳入标准：手术后病理证实为肝内胆管细胞癌或混合型肝癌；术前在我院有完整的CT影像资料；CT检查前没有进行抗肿瘤治疗。排除标准：穿刺活检后证实为肝内胆管细胞癌或混合型肝癌；CT检查前进行其它治疗；CT影像资料不完整。最后，有117例肝内胆管细胞癌和58例混合型肝癌纳入研究，并按照2∶1的比例随机分配到训练组(肝内胆管细胞癌78例，混合型肝癌39例)和验证组(肝内胆管细胞癌39例，混合型肝癌19例)。

1.2 CT检查技术所有患者均使用Philips Brillance64 CT进行扫描；患者取仰卧位，头先进，双手上举；扫描范围自膈顶至肝脏下缘，吸气末屏气扫描；扫描参数：管电压120kV，管电流200~250mAs，螺距1.375，采集层厚为5mm，层间距为5mm，准直器宽度0.625mm；平扫完成后经肘前静脉注入非离子型造影剂碘普罗胺，剂量为1.2mL/kg，流率为3.0mL/s，然后用生理盐水20mL冲洗。动脉期和门静脉期分别在注入造影剂25s和60s后扫描。

1.3 图像的预处理及肿瘤的勾画动脉期及门静脉期的CT图像用AK软件(artificial intelligence kit，V3.2.0，GE healthcare)先进行预处理，包括1×1×1像素的重采样和使用经典高斯滤波器的降噪。为了得到肿瘤的感兴趣区，使用开源软件(ITK-SNAP，version 3.6.0)在预处理后图像上对肿瘤病灶进行逐层勾画，直到完成整个肿瘤的分割。肿瘤病灶的勾画过程由两位高年资放射医生单独进行。他们分别在一周内完成病灶分割。感兴趣区域标注的一致性采用组内相关系数计算，其值大于0.8的纳入进一步的后期研究。

1.4 radiomics特征的筛选对每个感兴趣区初始提取396个特征，然后采用零均值归一化方法对提取的特征进行标准化。在训练组中，首选检验与混合型肝癌及肝内胆管细胞癌相关的特征，用最小绝对收缩和选择算子方法(the least absolute shrinkage and selection operator，LASSO)筛选出最有用的radiomics特征。

1.5 鉴别模型的建立与验证根据所选择动脉期及门静脉期的特征分别建立logistic回归模型，选择效能高的作为radiomics模型，并通过该模型分别计算每个患者的radiomics评分(Rad score)。对于临床因素，采用广义线性模型单变量分析进行预测因子的选择，与上述相同的方法计算临床评分(C-score)，建立临床模型。结合Rad score、C-score进行多变量分析，并使用后退式逐步回归分析，以最小Akaike信息准则(AIC)为标准，筛选出有意义的预测因子，建立综合模型。选择上述最高鉴别能力和临床效益的模型作为最后鉴别模型。基于最终模型中每个预测因子的回归系数按比例转换为0~100分的范围并建立列线图。ā系数最高的变量的影响(绝对值)分配100点。这些点被添加到独立变量中，从而得到总点数，并将其转换为预测概率。

1.6 统计学方法连续性变量以(±s)或中位数±四分位间距表示，用t检验或Mann-Whitney U检验。分类变量以数字和百分比表示，用χ2检验或Fisher确切概率法比较。通过受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)和曲线下面积(area under the curve，AUC)量化各预测模型的鉴别性能。Delong's检验用于比较任何两个AUCs之间的统计差异。应用决策曲线分析(decision curve analysis，DCA)评估模型的临床实用性和净效益。DCA将模型的净收益计算为真阳性率和假阳性率之间的差值，并以选择的风险阈值概率的几率进行加权。对于列线图，使用Hosmer-Lemeshow拟合优度检验，通过自举重采样法生成校准图以评估列线图。使用R软件(版本3.5.1，R project for statistical computing)进行统计处理。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 临床病理特征训练组与验证组在临床病理特征之间差异无统计学意义(P>0.05，见表1)。单因素分析显示，肝内胆管细胞癌与混合型肝癌在性别、年龄、AFP、肝硬化及乙肝之间的差异有统计学意义(P<0.05)；多因素分析显示，性别、AFP、肝硬化及乙肝差异有统计学意义(P<0.05)。

2.2 模型的建立与验证临床模型在训练组中包括性别(OR：0.24；95%CI：0.07~0.8)，AFP(OR: 0.06，95%CI：0.02~0.14)，肝硬化(OR：0.44；95%CI：0.15~1.28)和乙肝(OR：0.23；95%CI：0.07~0.72)。在鉴别混合型肝癌及肝内胆管细胞癌中，动脉期及门静脉期radiomics特征的AUC分别为0.802和0.787；ROC分析显示差异无统计学意义(P>0.05)。鉴于动脉期radiomics特征的AUC高，所以选择其建立radiomics模型。Rad score计算公式：Y=2.195+0.557×skewness-0.158×stdDeviation+0.873×Clust erProminence_angle0_offset1-0.219×ClusterShade_angle0_offset3-0.232×GLCMEntropy_AllDirection_offset1_SD+6.874×GLCMEntropy_AllDirection_offset3_SD+0.844×HaralickCorrelation_AllDirection_offset1_SD-0.81×Inertia_angle90_offset1。

结合radiomics特征和临床危险因素建立综合模型。上述模型均在验证组中得到进一步证实。模型在训练组及验证组中的AUC、准确性、敏感性及特异性见表2。

2.3 模型的效能radiomics模型的AUC低于临床模型。鉴别诊断效能最高的是综合模型(表2)。Delong's检验显示，综合模型与radiomics模型的差异有统计学意义(P<0.05，图1)。综合模型的校准曲线显示，无论是训练组，还是验证组，预测与观察的一致性都很好(图2)。DSA分析显示，综合模型的净收益最好(图3)。所以，选择综合模型作为鉴别诊断肝内胆管细胞癌与混合型肝癌的模型。

3 讨 论

混合型肝癌的概念首先由Allen和Lisa在1949年提出[10]，2010年，WHO将其分为经典型和干细胞特征型。鉴于混合型肝癌含有肝细胞癌和胆管细胞癌成分，理论上认为其在常规影像上具有二者特征的混合表现，既有动脉期强化，门脉期廓清区域，又有渐性延迟强化区域。然而，这个典型影像特征只发生在少数病例[11-12]。有研究报道，即使组织病理学检查显示肿瘤内是肝细胞癌占主要成分，但混合型肝癌的影像特征总体上更类似于肝内胆管细胞癌[13-15]。所以，术前准确鉴别诊断混合型肝癌与肝内胆管细胞癌具有挑战性[11,16]。

radiomics是从医学影像中高通量提取影像组学特征，采用定量分析方法，深度挖掘医学影像中隐含的信息，可以反映肿瘤的蛋白基因表达和异质性[8]。近年来，radiomics在临床实践中起到越来越重要的作用。本研究采用radiomics结合临床危险因素构建定量化模型来鉴别诊断混合型肝癌和肝内胆管细胞癌。该模型无论在训练组抑或验证组，均表现出优秀的鉴别诊断能力和稳定性，可为临床决策提供新的方法。

本研究发现，乙肝与肝硬化是混合型肝癌的危险因子，与Wang等[17]的报道一致。然而，Fowler等[12]的报道，乙肝与混合型肝癌的相关性小。造成这种不一致的结果可能由于研究的人口特征不同。研究也显示，AFP是混合型肝癌的危险因子，与Tian等[18]报道一致。本研究中混合型肝癌更多地发生在男性，与以前报道一致[16,19]。

本研究发现，无论是从动脉期，还是门静脉期CT图像上提取的radiomics特征均有较好的鉴别诊断能力，可反映混合型肝癌与肝内胆管细胞癌的内部异质性的差异。但是，动脉期与门静脉期的radiomics特征在鉴别二者之间差异没有统计学意义，总体上是动脉期的radiomics特征有更高的AUC。Ji等[20]的研究认为，从动脉期CT图像提取的radiomics特征预测肝内胆管细胞癌的淋巴结转移的能力优于门静脉期radiomics特征。我们推测可能与动脉期CT radiomics特征含有更多的信息有关，真正的原因值得进一步研究。鉴于此，本研究采用用从动脉期CT图像提取的radiomics特征来建立radiomics模型；模型不论在训练组，还是验证组均显示良好的鉴别诊断能力。

本研究发现，radiomics模型的AUC低于临床模型，与Banerjee等[21]的报道一致。混合型肝癌与肝内胆管细胞癌病灶内均含有胆管细胞癌成分，radiomics特征可能存在一定程度的重叠，导致单独的radiomics模型的鉴别效能较低。然而，结合临床危险因素和radiomics特征的综合模型的AUC最高，DSA分析也显示，综合模型的净收益最好，说明radiomics特征可以提高临床危险因素鉴别混合型肝癌与肝内胆管细胞癌的能力。

本研究有一些局限性：(1)本研究是回顾性研究，选择性偏见可能存在；(2)本研究是单一中心研究，需要其它中心进行验证。(3)鉴于混合型肝癌的稀少性，样本量较小。

综上所述，radiomics特征可以提高临床危险因素鉴别混合型肝癌与肝内胆管细胞癌的效能，为个性化的临床决策提供新的方法。