增强CT纹理参数对肾透明细胞癌与肾乳头状细胞癌的诊断效能分析

李永东，石徐，汤丽珠

（杭州市中医院，浙江 杭州 310007）

2016年WHO肾脏分类指南根据肿瘤组织形态学、分子遗传学、免疫表型等特征将肾细胞癌（RCC）分为透明细胞癌、乳头状细胞癌、嫌色细胞癌、髓样癌等数十种亚型，其中，透明细胞癌（ccRCC）是肾细胞癌（RCC）中最常见、恶性度最高且预后最差的病理亚型[1-3]。不同病理类型的RCC其治疗方式和预后不同，现有的靶向药物主要用于ccRCC，对非透明肾细胞癌临床疗效不明确[4-5]，故术前穿刺活检明确病理类型对于后续治疗方案的选择具有重要的指导意义。基于增强CT的纹理分析（texture analysis，TA）技术是近年来新兴的一种图像后处理技术，在鉴别肿瘤良恶性、病理分级、评价肿瘤治疗效果及预后等方面都有一定程度的应用[6-8]。本研究旨在对本院经手术或穿刺活检确诊为RCC的患者进行增强CT纹理分析，探讨其在RCC术前病的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析本院2014年6月-2018年6月经手术或穿刺活检确诊为肾细胞癌患者的临床和影像学资料。入选标准：（1）所有患者术前或穿刺前均行泌尿系CT平扫和动态增强检查；（2）患者的一般临床、影像学及病理结果等资料完整。排除标准：（1）双侧肾脏或单侧肾脏多发病灶；（2）CT图像质量欠佳且影响后续纹理分析，或病灶囊性成分多而实性成分少，导致纹理分析困难。最终本研究共纳入符合以上标准的RCC患者共71例，其中男 39例，女 32例，年龄 30-82岁，平均（63.6±12.6）岁。 其中 ccRCC 51 例，肾乳头状细胞癌20例。

1.2 方法

1.2.1 平扫及动态增强扫描 扫描仪器：Phillips Brilliance，256iCT 扫描仪；参数：管电压 120kV，管电流 210mAs，重建层厚 5mm，螺距 0.804：1，层间距5mm。所有患者禁食禁水4-6小时，CT平扫前口服对比剂。增强扫描前注射对比剂，无过敏反应者经肘静脉以3mL/s注射非离子型对比剂碘氟醇，观察动态增强CT扫描三期：注射对比剂后35秒（髓质期）、90秒（实质期）和180秒（排泄期）。

1.2.2 纹理分析 选取清晰且病灶完整的图像传输至影像后处理工作站 （Philips Intellispace Portal 6.0）。由两名高年资放射科医生共同阅片。首先经软件自动识别病灶，随后经手动调整勾画出准确边界，并描迹病灶（图1）。软件自动生成包括整个肿瘤的感兴趣区（ROI）的成分，将ROI与平扫期、实质期、排泄期进行匹配。将髓质期作为参考，应用非刚性配准法校正CT的平扫期、实质期和排泄期。完成不同时相匹配后应用软件Texture Analysis功能获取CT定量纹理参数，生成基于直方图的参数、基于梯度的参数、基于游程矩阵的参数及基于灰度共生矩阵的参数。本研究主要分析基于直方图的参数，其中ROI内像素平均值用“平均灰度值”表示、平均值的变化用“标准差”表示、直方图不对称性以“偏度”表示、直方图的锐度以“峰度”表示。

1.3 统计学处理 采用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。对于服从正态分布的参数采用LSD法t检验；不服从正态分布的变量采用非参数检验。应用ROC曲线分析CT纹理参数诊断肾透明细胞癌和肾乳头状细胞癌的敏感度、特异度、准确度和最佳临界值。

2 结果

2.1 CT纹理参数比较 ccRCC和肾乳头状细胞癌的CT纹理定量参数详见表1，ccRCC的纹理参数平均灰度值和标准差在髓质期、实质期和排泄期高于肾乳头状细胞癌（P＜0.05）；ccRCC的纹理参数峰度在平扫期、髓质期、实质期低于肾乳头状细胞癌，差异有统计学意义（P＜0.05）；ccRCC 和肾乳头状细胞癌的偏度参数比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。 详见表 1。

表1 肾透明细胞癌和肾乳头状细胞癌的CT纹理分析（±s）

表1 肾透明细胞癌和肾乳头状细胞癌的CT纹理分析（±s）

与肾透明细胞癌比较*P<0.05，**P<0.01

纹理参数 CT分期 肾透明细胞癌 肾乳头状细胞癌 P值平均灰度值 平扫期 1146.28±342.67 1129.65±311.09 0.377髓质期 1218.36±356.04 1169.03±286.74**0.006实质期 1198.51±277.65 1161.07±246.85* 0.015排泄期 1104.50±313.43 1052.19±276.07* 0.021标准差 平扫期 31.76±6.54 28.15±4.86 0.673髓质期 38.90±7.98 28.33±6.58* 0.015实质期 37.28±6.24 30.53±5.44* 0.034排泄期 27.66±5.39 21.98±5.07* 0.039偏度 平扫期 -0.58±0.22 -0.93±0.31 0.186髓质期 -0.37±0.15 -0.39±0.25 0.282实质期 -0.56±0.18 -0.22±0.05 0.308排泄期 -1.28±0.34 -0.93±0.18 0.101峰度 平扫期 1.17±0.26 6.48±1.05 <0.01髓质期 0.79±0.08 4.16±1.12** 0.001实质期 1.66±0.11 3.97±0.85** 0.005排泄期 4.82±0.67 5.44±1.14 0.372

2.2 ROC曲线分析 CT各纹理参数诊断两种不同病理类型的RCC，获得曲线下面积（AUC）、敏感度、特异度、准确度和临界值，见表2。其中，CT平扫期纹理峰度（AUC：0.862，敏感度 90%，特异度 74%，临界值为 2.28）、髓质期纹理峰度（AUC：0.814，敏感度84%，特异度66%，临界值为2.06）、实质期纹理峰度（AUC：0.814，敏感度 84%，特异度 66%，临界值为2.06）、排泄期平均灰度值（AUC：0.701，敏感度 71%，特异度64%，临界值为1082）对鉴别诊断ccRCC和肾乳头状细胞癌优于各期其他纹理参数。

表2 不同扫描期CT各纹理参数对两种肾癌的诊断价值

3 讨论

肾细胞癌的不同病理类型影响着临床治疗方案的制定和预后评估，先前研究主要集中于探讨超声、CT、MRI及PET对肾透明细胞癌和非透明细胞癌的鉴别诊断能力，既往研究证实，CT、MR及PET显像技术在肿瘤定位、形态、代谢、邻近组织侵犯及转移情况等方面具有明显优势，可作为指导肾癌分期的重要评估手段[9-11]。然而，肿瘤的影像学特点并不能对不同病理类型的RCC进行明确诊断，且影像诊断水平受医生临床经验的影响。CT纹理分析技术是一种新兴的影像学图像后处理技术，通过对纹理定量参数的分析，相对准确地了解肿瘤的异质性[12]。本研究主要探讨基于增强CT的纹理分析技术对肾透明细胞癌和肾乳头状细胞癌的鉴别诊断价值。

本研究通过比较分析肾透明细胞癌和肾乳头状细胞癌在不同扫描期纹理参数的差异，发现肾透明细胞型的纹理参数（平均灰度值和标准差）高于肾乳头状细胞癌，峰度低于肾乳头状细胞癌，这一结果与肾透明细胞癌恶性程度高、预后差等生物学特点和囊性变、坏死等影像学特征相符合[13]。这表明纹理参数在一定程度上能够定量地反映肿瘤图像中密度分布水平的不均匀性和随机性，且与肿瘤组织结构致密性、肿瘤内部血管分布有关。肿瘤的异质性越高，平均灰度值、标准差越高，峰度越低，能间接反映肿瘤的恶性程度。

本研究ROC曲线评估CT纹理参数对两种肾细胞癌的诊断效能，获得平扫期峰度鉴别诊断两种肾癌亚型的AUC为0.862，最佳临界值为2.28，敏感度为90%、特异度为74%，准确度为80%；髓质期峰度鉴别诊断肾癌亚型的AUC为0.814，最佳临界值为2.06，敏感性为84%、特异性为66%，准确度为73%；实质期峰度鉴别诊断肾癌亚型的AUC为0.748，最佳临界值1.82，敏感度为67%、特异度为70%，准确度为70%；排泄期平均灰度值鉴别诊断肾癌亚型的AUC为0.701，最佳临界值为1082，敏感度为71%、特异度为64%，准确度为67%。可见平扫期、髓质期和实质期的峰度和排泄期的平均灰度值对肾透明细胞癌和乳头状肾细胞癌的鉴别诊断具有很好的作用。Ng等[14]通过对结肠癌患者CT纹理分析发现，纹理参数能反映肿瘤的恶性程度且与患者5年生存率相关；既往研究表明，CT纹理参数在鉴别肾细胞癌与肾乏脂型血管平滑肌脂肪瘤、肾肉瘤样细胞癌中具有重要指导意义[15-16]。以上研究与本研究结果一致，即CT纹理参数对评估肿瘤恶性程度、肾细胞癌亚型分析具有重要的参考价值。

综上所述，CT纹理分析能够定量地反映肿瘤图像中密度分布水平的不均匀性和随机性，间接反映肿瘤的恶性程度。基于增强CT的纹理分析技术有助于术前无创鉴别肾透明细胞癌和肾乳头状细胞癌。