基于CT图像定量纹理分析鉴别中央型肺鳞癌和小细胞肺癌

鲍 芳 金 晶

安徽医科大学第二附属医院放射科，安徽合肥 230601

肺癌是目前发病率最高的恶性肿瘤，发病率逐年增高；中央型肺癌是指发生在肺门附近的起自三级支气管以内的肿瘤，临床早期症状不明显，发现时往往已发展至中晚期，严重影响患者的治疗效果[1]。中央型肺癌以鳞癌（squamous cell carcinoma，SCC）和小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）较多[2-3]，不同病理类型的肺癌治疗方法不同，预后也存在一定差异，早期准确诊断可以为临床治疗提供依据、改善预后。有研究发现，早期发现＜3 cm并局限于肺内的病灶，5年生存率会明显提高[4]。目前临床以螺旋CT为首选检查方法，当两者CT征象互有交叉时，鉴别困难。CT纹理分析方法可以量化分析图像像素灰度值的分布特征及变化规律，不受诊断水平及经验的影响，已经广泛应用于肺部。本研究正是基于纹理分析的方法，探讨定量纹理分析在鉴别中央型SCC和SCLC中的价值，为临床早期诊断及治疗提供一定帮助。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院2018年5月至2020年1月经支气管镜或肺穿刺活检确诊、手术后病理确诊的中央型肺癌患者128例，其中SCC组78例，SCLC组50例；SCC组患者男74例，女4例，年龄47～83岁，平均（66.65±8.06）岁，吸烟者68例，非吸烟10例，病程3～18个月，平均（9.67±3.94）个月；SCLC组患者男43例，女7例，年龄41～82岁，平均（65.06±9.00）岁，吸烟者42例，非吸烟者8例，病程3～15个月，平均（9.00±5.37）个月。两组一般资料（性别、年龄、吸烟史、病程）比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。纳入标准：①所有患者均为我院首次行胸部CT检查；②经手术或活检获得病理结果，确诊为中央型鳞癌或小细胞肺癌；③临床及影像资料齐全。排除标准：①CT检查前行活检等操作；②CT检查前接受过抗肿瘤治疗，如放化疗等；③合并其他部位肿瘤；④CT图像伪影重，影响病灶观察。

1.2 方法

所有患者采用Philips Brilliance iCT 256层螺旋极速CT扫描仪扫描，患者取仰卧位，双臂上举，经呼吸训练后于吸气末行屏气扫描，扫描范围包括全肺。扫描参数：管电压120 Kv，管电流160 mAs，层厚 5 mm，重建层厚 0.625 mm，矩阵 512×512，FOV 350 mm×350 mm。

1.3 纹理特征提取

从PACS工作站上以DICOM格式导出平扫CT图像，将纵隔窗图像导入AK软件，由两位资深主治医师手动选取ROI，将图像调整到最佳窗宽窗位，逐层观察后，选取病灶最大层面，沿病灶边缘进行勾画，避开周围血管及炎性改变，当病灶与周围阻塞性炎症边界不清时，由两位医师共同分析确定勾画边界，最大程度保留病灶实质部分，确定ROI，见图1，获得纹理参数，包括能量（energy）、熵（entropy）、逆差距（Inverse Difference Moment）、均值（mean）、标准差（SD）、峰度（kurtosis）、偏度（skewness）。最后将所得结果以Excel格式导出。

图1 SCC和SCLC病灶感兴趣区勾画

1.4 影像学特征

观察两组病灶CT图像特征，测量病灶最大径、平扫CT值。

1.5 统计学方法

利用SPSS 16.0统计学软件进行统计分析，计量资料用（）表示，组间比较采用t检验；计数资料用[n（%）]表示，组间比较采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者纹理参数结果比较

SCC组的能量及偏度值小于SCLC组，峰度值大于SCLC组，差异有统计学意义（P＜0.05）；SCC和SCLC组间熵、逆差距、均值及标准差比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 SCC与SCLC组间纹理参数值比较（）

表1 SCC与SCLC组间纹理参数值比较（）

组别 能量（×10-2） 熵 逆差距（×10-2） 均值SCC 组 0.83±0.67 10.82±1.02 4.71±2.50 38.63±6.01 SCLC 组 2.01±0.81 9.52±0.62 7.06±4.67 37.31±5.78 t值 2.972 1.902 1.493 1.010 P值 0.004 0.059 0.138 0.314组别 标准差 偏度 峰度SCC 组 25.60±12.51 -1.30±0.04 1.92±0.74 SCLC 组 36.83±49.89 0.09±0.005 0.86±0.43 t值 0.613 3.890 3.162 P值 0.541 ＜0.001 0.002

2.2 两组患者病灶最大径及平扫CT值比较

SCC组和SCLC组间病灶最大径及平扫CT值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 两组患者病灶最大径及平扫CT值比较（）

表2 两组患者病灶最大径及平扫CT值比较（）

组SCC组 5.98±1.43 38.63±6.02 SCLC 组 4.84±1.37 37.31±6.71 t值 1.432 1.001 P值 0.163 0.322

3 讨论

中央型肺癌是指发生于肺段和肺段以上支气管黏膜上皮的恶性肿瘤，病理类型主要为鳞癌、腺癌、小细胞肺癌、大细胞未分化癌等，鳞癌最常见，小细胞肺癌是肺癌组织学分型中恶性程度最高的一种，生存率低[5]，两者临床表现缺乏特异性，早期明确诊断有助于临床治疗方案的制订。常规MSCT通过各种后处理技术了解肿块的大小、位置及其与临近支气管、血管的关系等[6-7]，有助于诊断。而在临床工作中，当鳞癌和小细胞肺癌在影像表现上无特异性鉴别征象时，诊断困难。纹理分析作为定量分析方法，已经被广泛应用于肺部。迟淑萍[8]用纹理分析鉴别肺部良恶性结节；罗婷等[9]发现CT图像纹理分析的预测模型可以很好的鉴别磨玻璃密度的肺腺癌的浸润性，并经交叉验证，其准确率为83.3%；Wu等[10]研究发现53个影像组学特征与肺癌的组织学分型具有显著相关性，具有通过CT图像无创性预测肺癌组织学分型的潜力；Chen等[11]研究发现对比度、熵和能量与SCLC总生存时间显著相关。以往研究均显示纹理分析可以很好的应用于肺癌的相关诊断，本研究结果显示SCC组的能量值及偏度值小于SCLC组，峰度值大于小细胞肺癌组，差异有统计学意义。

能量值反映图像灰度分布均匀程度和纹理粗细程度，图像纹理均匀、变化稳定时能量值增大。鳞癌和小细胞肺癌恶性度都较高，鳞癌在侵犯正常组织后内部结构发生较大变化，多存在角化现象及细胞间桥，鳞癌容易形成液化坏死、空洞及钙化等，内部不均质度增高，能量值较低；而小细胞肺癌密度多较均匀，不易形成液化坏死等，癌细胞成分单一[12]，能量值较高。

峰度值参数可以用来量化评估感兴趣区域内CT值频数分布的陡缓程度。峰度值越大表示峰越高，反之，值越低时分布越平坦。偏度值是用来量化数值分布形态的，描述数值分布相对平均值的不对称性。当值为负时，称左偏态，此时数据趋于左边的较位于右边的少；反之当值为正值时，称右偏态，大多数值位于平均值的左侧。偏度值越大，分布形态偏移程度越大。肺癌不同分化程度间肿瘤细胞的排列方式、细胞密度及周围间质均存在差异，分化程度越低，细胞数越多，排列越紧密，细胞外间质越少，进而偏度值越大[13-14]。Ng等[15]报道在结肠癌中，增强CT得到的图像峰度值越低，恶性度越高，5年生存率越低。本研究结果显示小细胞肺癌的峰度值低，偏度值大，提示可能在本研究中，小细胞肺癌组细胞排列相对紧密，细胞外间隙较小，恶性度更高。

本研究结果显示，鳞癌和小细胞肺癌两组间熵、逆差距、均值及标准差比较，差异无统计学意义，与以往部分研究结果相似，张红娟等[16]研究显示在平扫CT图像上，小细胞肺癌与非小细胞肺癌组间逆差值及相关差异无统计学意义。本研究结果显示平扫图像病灶最大径及CT值差异无统计学意义，可能与研究纳入样本量以及肿瘤临床分期有关，鳞癌和小细胞肺癌恶性度高，分期越晚，肿瘤细胞生长越活跃，病灶体积增长较快；平扫CT值为一阶参数，仅代表所选ROI内的像素值高低，不能反映像素灰度的空间分布情况，且本研究CT值测量选取的为平扫CT图中肿瘤实性部分，后期可结合多期增强CT检查，观察两组间增强后密度差异。

本研究的局限性：①为回顾性分析，后续还需扩充数据量并随访分析，进一步验证本研究的结果；②本研究选取部分纹理参数进行对比分析，今后可进一步结合多个参数来鉴别中央型肺鳞癌和小细胞肺癌，提高准确率。

综上所述，CT定量纹理分析可以为中央型肺鳞癌和小细胞癌的鉴别提供客观依据，为临床诊断和治疗方式的选择提供一定的指向性。