基于CT GE Lung VCAR软件鉴别肺原位腺癌和微浸润腺癌

纪晓微，傅钢泽，李文斌，杨运俊，陈聪，蔡蒙婷，吴恩福

（温州医科大学附属第一医院 放射科，浙江 温州 325015）

肺癌中多半为肺腺癌，2011年国际肺癌多学科分类将肺腺癌分为浸润前病变、微浸润型腺癌（minimally invasive adenocarcinoma，MIA）及浸润性腺癌。浸润前病变分为不典型腺瘤样增生（atypical adenomatous hyperplasia，AAH）和原位腺癌（adenocarcinoma in situ，AIS）[1]。AIS属于癌前病变，生长缓慢，临床上不需要立即干预，通过CT随访观察结节变化，当磨玻璃结节增大、密度增高、出现实性成分或实性成分增多时，再考虑手术治疗，术后5年无瘤生存率为100%；MIA为孤立性小腺癌，需要及时手术干预，术后5年无瘤生存率接近100%[2-4]。因此提高AIS与MIA的诊断准确性对于患者临床治疗方案的选择有着重要意义。

目前AIS与MIA的CT鉴别诊断有一定的难度，两者影像学特征存在相互重叠性。既往多采用二维平面手动测量结节最大径对AIS与MIA进行鉴别，该方法存在较大测量误差且重复测量差异大。有学者[5-6]采用窗口技术、GE Lung VCAR软件等方法鉴别表现为纯磨玻璃样密度的AIS与MIA，但是未对混合磨玻璃结节或实性结节进行诊断。GE Lung VCAR软件具有较好的准确性及测量重复性，故本研究利用该软件分析AIS与MIA的大小、体积、密度及其形态学特征，避免人为测量误差，以期达到鉴别诊断AIS与MIA的目的。

1 资料和方法

1.1 一般资科 收集2016年1月至2017年3月温州医科大学附属第一医院经病理证实的AIS患者50例（AIS组）、MIA患者55例（MIA组）。入选标准：①有完整的临床及CT影像资料，且扫描图像清晰；②结节最大径≤3 cm，单发或多发；③行手术治疗，均未发现肺门及纵隔淋巴结转移；④在CT检查前均未接受过放化疗等治疗。排除标准：①有原发肿瘤治疗病史，包括肺部或其他部位的肿瘤病史；②结节最大径＞3 cm；③患者检查不配合，有呼吸伪影，影响对结节影像征象的分析和评估。由2名经验丰富的病理科医师参考2011年国际肺癌多学科分类标准[1]对入选AIS与MIA患者的病理切片，做出共同诊断。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者均知情同意。AIS组患者年龄21～75岁，平均（55.0±12.5）岁，MIA组患者年龄37～76岁，平均（56.8±10.4）岁，两者差异无统计学意义（P=0.428）。2组患者临床症状不明显，以体检发现为主：AIS组因体检发现44例，MIA组41例。

1.2 检查方法 所有患者术前均在美国GE公司的LightSpeed VCT或LightSpeed pro 16螺旋CT机器上扫描。扫描范围：从胸廓入口至肺底；扫描参数：螺距：0.75，准直宽度32 mm×1.25 mm，扫描层厚5 mm，管电压120 kV，管电流120 mA，FOV 40 cm，转速0.5 r/s，轴向重建层厚1.25 mm。CT图像经PACS系统传至ADW4.6工作站。

1.3 图像分析 由2名放射科胸部组医师独立在ADW4.6工作站上使用GE Lung VCAR软件对结节进行三维后处理分析，软件自动获得结节总体及实性成分的左右径（left-right diameter，LRD）、前后径（anteroposterior diameter，APD）、上下径（suprainferior diameter，SID）、平均密度（DAVG）、非实性部分体积（VNS）、实性部分体积（VS）、总体体积（VT）、实性部分体积百分率（VS%）。并在三维成像基础上由胸部组医师观察结节发生部位、形态、边缘、分叶、毛刺征、空泡征、空洞征、胸膜牵拉征、结节与血管关系、累及血管根数（以小叶动脉为基准）做出判断。另外，在二维图像上通过手动测量获得结节最大径。对2名医师获得数据取平均值，对于结果出入较大的病例共同阅片讨论，直至达成一致。

结节与血管的关系[7]：I型，血管在结节边缘穿行，走行及管腔正常；II型，血管在结节中穿行，走行及管腔正常； III型，血管在结节中扭曲、扩张、迂曲穿行，管壁增粗；IV型，多支血管在结节中迂曲、融合成复杂血管网。

1.4 统计学处理方法 应用SPSS22.0统计学软件进行统计分析。2组数据若符合正态分布且方差齐，数据以±s表示，并采用两独立样本t检验；若方差不齐或非正态分布，数据以M（P25，P75）表示，并采用两独立样本秩和检验；计数资料采用χ2检验或Fisher确切检验。P＜0.05为差异有统计学意义。对于2组差异有统计学意义的参数绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线，计算曲线下面积（area under curve，AUC），评价其诊断效能。当AUC＞0.5时，AUC越接近于1，说明诊断效能越好。AUC为0.5～0.7时诊断准确性一般，AUC为0.7～0.9时诊断准确性较好，AUC＞0.9以上时诊断准确性较高。获得最佳截断值：对于有利诊断参数，选取曲线最左上方点所对应的值为最佳截断值。

2 结果

2.12组结节的大小、密度和体积比较 GE Lung VCAR软件测得AIS组的结节实性部分及总体LRD、APD、SID均较MIA组小，差异均有统计学意义（P＜0.05）。AIS组的手动测量结节最大径亦较MIA组低，差异有统计学意义（P＜0.05）。MIA组结节VS、VT、VS%均高于AIS组，差异均有统计学意义（P＜0.05），而2组结节DAVG和VNS差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

2.2 AIS与MIA组结节形态学特征的比较 AIS组、MIA组结节多发生于两肺上叶，分别占68.0%（34/50）、80.0%（44/55），差异无统计学意义（P=0.160）。AIS组结节形态多规则，呈圆形或椭圆形，约占72.0%，MIA组不规则结节占52.7%，差异有统计学意义（P=0.010）。2组结节边缘均较清晰，少数结节边缘模糊，清晰者分别占74.0%（37/50）、83.6%（46/55），差异无统计学意义（P=0.226）。2组结节浅分叶者占多数，分别占70.0%（35/50）、76.5%（42/55），差异无统计学意义（P=0.560）。AIS组有43例无毛刺征，6例短毛刺征，1例表现为长毛刺征，MIA组中23例无毛刺征，28例有短毛刺征，4例有长毛刺征，差异有统计学意义（P＜0.001）。2组大部分结节未见明显空泡征及空洞征，AIS组仅4例出现空泡征，MIA组有8例出现空泡征，1例出现空洞征，差异无统计学意义（P＞0.05）。AIS组出现胸膜牵拉征27例，MIA组38例，差异无统计学意义（P=0.112）。结节与血管关系：AIS组以I、III型为主，MIA组以III型为主，差异有统计学意义（P=0.044）。AIS组累及血管根数较MIA组少，≤3根血管占68.0%，MIA组结节多累及3根以上血管，甚至出现血管集束征，累及＞3根血管的结节约占61.8%，差异有统计学意义（P=0.006）。见表2及图1-2。

2.3 ROC曲线分析 对GE Lung VCAR软件获得的实性部分及总体三径、VS、VT、VS%、结节形态、毛刺征、结节与血管关系、累及血管根数与手动测量结节最大径绘制ROC曲线，比较AUC值，评价其诊断价值。GE Lung VCAR软件获得的诊断效能较好的参数有：累及血管根数（0.801）、毛刺征（0.731）、总体LRD（0.720）、实性APD（0.711）、VT（0.698）、VS（0.696）；最佳截断值分别为：累及3根血管（敏感性为0.676，特异性为0.812）、短毛刺征（敏感性为0.568，特异性为0.875）、总体LRD：14.5 mm（敏感性为0.757，特异性为0.719）、实性APD：8.5 mm（敏感性为0.703，特异性为0.687）、VT：802 mm3（敏感性为0.595，特异性为0.844）、VS：133 mm3（敏感性为0.703，特异性为0.687）；手动测量最大径的诊断效能一般（0.686），低于上述参数，截断值为11.5 mm（敏感性为0.636，特异性为0.667），见图3。

表1 AIS组与MIA组结节的大小、密度、体积的比较

表2 AIS组与MIA组部分形态学特征的比较[例（%）]

3 讨论

GE Lung VCAR软件利用“数字造影剂DCA”的自动强化功能，加强对肺内病变区的可视化检查，将结节从正常肺组织中分离出来，并可自动测量结节实性成分及总体的三径、VNS、VS、VT、VS%。本研究软件测得AIS组总体LRD、APD、SID分别为12.5（10.25，15）mm、 （13.69±5.52）mm、12（9.25，17）mm，MIA组总体LRD、APD、SID分别为18（14.5，21）mm、 （17.73±6.68）mm、16（11.5，21.5）mm，均较二维手动测量最大径[AIS组为10（7，13）mm，MIA组为13（10.5，18）mm]大，软件测量的诊断效能（总体LRD：0.720、实性APD：0.711）大于手动测量的诊断效能（手动测量最大径：0.686）。一方面是由于肉眼分辨率有限，不能准确判断磨玻璃边界，手动测量误差较大；另一方面，二维测量仅在横断面上测得结节最大径，软件将肺结节三维重建后测量三个维度上的最大径，更加精准。此外，LINNING等[8]和YANAGAWA等[9]曾报道自动容积测量的重复性较好，可以消除观察者之间的差异。

本研究中AIS组部分肺结节在CT影像上出现实性成分，实性部分LRD、APD、SID分别为7（3.25，10）mm、6（4，9）mm、6.5（3，9.75）mm；MIA组结节实性部分LRD、APD、SID分别为11（6.5，15）mm、12（7，15.5）mm、10（7，15）mm，大于病理上的浸润灶的范围（＜5 mm）。对照病理切片，本研究发现AIS组在CT上表现为实性的成分在病理上显示并非为肿瘤细胞浸润，而是肺泡塌陷及肺泡间隔纤维化，这与HASHIZUME等[10]和TAKAHASHI等[11]的研究结果类似。MIA组肿瘤细胞突破肺泡壁向间质浸润合并肺泡塌陷及肺泡间隔纤维化，MIA比AIS更具侵袭性，故在CT表现上MIA组肺结节实性部分及总体三径、VS、VT大于AIS组。另外，肺结节CT测量大于病理测量，可能与细胞渗出及水肿有关，CT测量平面不同于病理测量平面也有一定关系。

毛刺征是结节边缘向周围伸展的放射状、无分支、直而有力的线条影，表现为细短的线条影称为短毛刺征[12]。短毛刺是由于肿瘤组织沿血管、支气管向外浸润，同时肿瘤内部纤维组织增生，纤维组织收缩牵拉周围的小叶间隔而形成。肖时满等[13]指出毛刺征提示肺结节恶性可能大。本课题组前期研究[14]发现，毛刺征在AAH和AIS中均不常见，是因为AAH与AIS均属于肺腺癌浸润前病变，恶性征象不明显。本研究中MIA组肺结节出现短毛刺征明显多于AIS组，原因是MIA比AIS肿瘤细胞更具侵袭性，肿瘤浸润性生长、组织纤维化程度较AIS组明显。

图1 AIS组典型病例CT及病理结果

图2 MIA组典型病例CT及病理结果

结节与血管的关系方面，肿瘤较小时，一般无直接血供；随着肿瘤细胞的增多，癌细胞释放细胞因子刺激纤维结缔组织形成及周围血管增生。纤维结缔组织增生将导致肿瘤附近正常小血管向结节牵拉，肿瘤周围血管增生并移行进入肿瘤内，再形成丰富的血管网。MIA组肺结节与血管关系以III型为主，主要因为纤维结缔组织增生不均匀牵拉血管使其扭曲，另外细胞因子刺激血管增生，使肿瘤血管增粗，甚至形成血管团。由于MIA较AIS恶性程度高、肿瘤细胞多，MIA刺激纤维组织生成及周围血管增生较AIS明显。MIA肿瘤体积较大，结节周围受累血管数增多。本研究以累及血管数量作为诊断依据之一，发现累及3根血管诊断效能较高，尽管部分结节血管正常走行于癌巢内或周边，实际上可能也受侵犯，累及血管数量越多，MIA发生的概率越大。

图3 各参数ROC曲线分析结果

本研究尚存在一定局限性。首先，这是回顾性观察研究，样本量相对较小，此研究结果尚需要大样本研究及前瞻性研究证实。其次，本研究仅体现了参数的诊断价值，未对预后价值进行研究。

综上所述，GE Lung VCAR软件在肺结节CT诊断中具有较好实用价值，是鉴别AIS和MIA的一项有利工具。累及血管根数、毛刺征、总体LRD、实性APD、VT、VS具有较好的诊断效能，最佳截断值分别为：累及3根血管、短毛刺征、总体LRD：14.5 mm、实性APD：8.5 mm、VT：802 mm3、VS：133 mm3。