基于Myrian影像后处理系统鉴别肺部小结节良恶性质及构建列线图预测模型

朱 斌，贺清明

延安大学医学院杨家岭校区(陕西 延安 716000)

肺癌目前仍是全世界范围内发病率和致死率最高的恶性肿瘤，随着胸部CT扫描技术的发展和我国体检水平的提高，肺部结节的检出率显著升高。关于结节直径大小尽管没有统一标准，一般认为<8 mm主要表现为磨玻璃样病变，以定期随访为主，不是穿刺活检或者手术切除的适应症[1]；>3 cm归属肿块范畴，胸部CT征象基本可判断良恶性质，与病理结果一致。而处于8～30 mm归属小结节范畴，此时良恶性质鉴别是研究的热点和难点，需要结合CT多种征象特征进行综合判断[2]。目前临床仍以64层螺旋CT平扫+增强扫描为主，对结节的内部和外部成像特征进行定性描述，阅片者的经验对结果的影响较大[3]。通过计算机配套的肺结节自动分析软件能够更加敏感和准确地进行标记肺部结节多种形态学特征，辅助评估肺结节的恶性风险度。Myrian软件是新近开发的一类肺结节自动分析软件，影像后处理技术更加直观、诊断方式定量，使小结节的细节显示和诊断率明显提高，降低了阅片者间的结果变异度，提高了诊断结果的准确率[4-5]。此外，列线图是一类可视化效果的概率预测模型，通过筛选临床多种主要危险因素建立一种更加客观、形象化的诊断模型，在临床中应用越来越广泛。该研究主要探讨基于Myrian影像后处理系统鉴别肺部单发小结节良恶性质，并构建列线图预测模型以提高临床早期鉴别肺部良恶性结节的准确性。

1 资料与方法

1.1一般资料回顾性分析2019年2月-2021年2月延安大学附属医院诊断为肺部单发小结节患者112例，其中恶性结节40例(恶性组)，良性结节72例(良性组)。纳入标准：①年龄18～75岁，平素体健；②经64层螺旋CT增强扫描和Myrian影像后处理系统重建；③良恶性质经CT引导穿刺活检或者手术病理证实；④结节直径8～30 mm；⑤取得患者的知情同意，临床资料完整。排除标准：①胸部或肺部手术史；②结节直径<8 mm，或者>3 cm；③肺部多发结节，近期肺部感染、肺功能衰竭；④对造影剂过敏，不能耐受检查。

1.2研究方法记录并分析两组患者性别、年龄、结节位置、结节直径、结节内部和外部纹理特征，其中内部特征包括分叶、空洞、钙化、血流信号，外部纹理特征包括毛刺、不规则、支气管征和血管束。每例患者的影像资料分别由2名经验丰富的影像科医师单独进行判断。然后多因素Logistic回归分析筛选影响性质判断的危险因素，绘制列线图预测模型，受试者工作曲线(ROC)计算模型预测的准确性，Hosmer-Lemeshow检验计算预测效能。

1.3CT扫描和重建采用美国西门子双源64层螺旋CT扫描机，首先进行常规扫描，扫描方向从头先进，扫描范围从肺尖至膈肌水平。扫描参数：电压120 kV，智能毫安管电流，层厚5 mm，间距5 mm，矩阵512×512，扫描时间4～6 s。然后进行增强扫描，经外周肘静脉高压注射器以弹丸式注射对比剂约80 mL，速率为5.0 mL/s，快速完成动脉期和静脉期扫描。将初始扫描数据进行1 mm薄层处理，并传输至Myrian影像后处理系统(法国Intrasense公司)进行重建，采用高分辨肺算法。其中结节外部纹理特征包括以结节为中心作为感兴趣区向外部延伸15 mm进行勾勒。软件自动计算包括结节体积、平均CT值、所有体素的最大和最小CT值、所有体素分布的标准方差、最大横断面直径及体积对应大小的球形体积直径等，根据上述参数自动生成肺结节的三维图像，更加清楚直观显示肺结节大小、边缘、周围血管情况，见图1。

A：CT增强扫描显示左肺上叶靠近血管处一个类圆形直径约1.3 cm的单发结节；B：Myrian影像后处理系统进行重建处理，提示与毗邻结构的关系，并勾勒ROI；C：Myrian影像后处理系统进行定量计算，包括结节直径、体积和相关CT体素等信息。

2 结果

2.1两组患者的基本资料比较恶性组患者的年龄高于良性组，结节内部和外部纹理特征数量多于良性组(P<0.05)，两组性别、结节位置、结节直径比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组患者基本资料比较

2.2回归分析筛选影响结节性质判断的危险因素将结节良恶性质作为诊断结果(恶性为1，良性为0)，患者资料和结节影像特征作为诊断因素(赋值信息如下：性别男性为1，女性为2；结节位置左肺上叶为1，左肺下叶为2，右肺上叶为3，右肺中下叶为4；结节内部特征与外部纹理特征分别为1、2、3、4)纳入Logistic回归分析，筛选发现患者年龄、结节直径、结节内部和外部纹理特征数量是性质判断的独立危险因素(P<0.05)，见表2。

表2 回归分析筛选影响结节性质判断的危险因素

2.3列线图预测模型将回归分析得出的主要危险因素进行权重赋值，列线图预测模型显示，患者年龄和结节直径越大，结节内部和外部纹理特征数量越多，提示恶性结节的可能性越高，见图2。

图2 肺小结节良恶性质鉴别的列线图预测模型

2.4列线图预测模型的诊断效能分析经ROC分析显示，该列线图预测模型诊断肺部恶性小结节的AUC值为0.896，95%CI(0.821，0.963)，P=0.006，敏感性86.5%，特异性80.9%。Hosmer-Lemeshow检验计算预测效能为91.07%，拟合效果良好。

3 讨论

随着CT扫描和重建技术的不断发展，实性结节的最小分辨率已经达到3～5 mm，完全满足肺部单发小结节的良恶性质早期鉴别。并且，与之配套开发的结节分析技术能够将结节内部与外部纹理特征清晰展示，能够提供更加有用的信息，区分炎性病变、结核、腺瘤等。高分辨率CT结合肺结节分析技术对肺内局灶性磨玻璃结节的性质判断具有较高的准确性[6-7]。CT较MRI对实性结节的密度显示更加灵敏，通过增强扫描可以判断结节内外血管供应以及血流灌注等信息[8]。

该研究结果显示，恶性组年龄高于良性组，结节内部和外部纹理特征数量多于良性组(P<0.05)，提示患者年龄仍是区分肺小结节良恶性质的重要指标之一，流行病学显示[9]老年患者尤其是65岁以上肺癌的发生风险显著升高，每增加10岁患癌风险上升1倍。年龄、抽烟、环境暴露、基因突变在肺癌的发生和发展过程中扮演重要角色。无论是结节内部还是外部纹理特征数量增多，均是恶性结节的重要诊断依据。这些均与前期研究结论一致[10]。但是患者性别、结节位置、结节直径对鉴别结节良恶性质的作用有限，尤其是结节直径在良性组与恶性组重叠十分明显。Myrian肺结节系统采用标准化的诊断流程，可重复性好，利用多时点图像分析技术对结节内部和外部特征显示更清晰，能够提供更多关于结节形态学和血流灌注的信息，有助于结节性质的诊断[11]。

回归分析筛选发现，患者年龄、结节直径、结节内部和外部纹理特征数量是影响性质判断的独立危险因素(P<0.05)。列线图预测模型显示，患者年龄和结节直径越大，结节内部和外部纹理特征数量越多，提示恶性结节的可能性越高。该列线图预测模型的准确性较好，拟合效果也良好。张静等[12]研究表明，≤2 cm的肺结节重点观察结节及其周围组织的影像组学特征有助于提高鉴别结节良恶性质的能力。结节直径反映细胞的增殖能力，往往直径越大肿瘤的可能性越大。结节内部和外部纹理特征数量可有效整合结节的异质性，能够综合评估结节的恶性程度[13-14]。结节分叶提示结节内部增殖速度的差异以及对肺组织的牵拉力不同；空洞多提示细胞坏死，由于细胞增殖过快得不到足够的血供而坏死；钙化提示细胞纤维化增生，结核也有极高的钙化率；结节内部血流信号往往提示细胞增殖旺盛。结节外部毛刺和不规则征多提示周围炎性浸润，并且与结节增生关系紧密，可能是恶性肿瘤局部侵袭的早期表现；支气管征多提示结节增殖与细小支气管的浸润关系，肺癌多起源于支气管细胞，细胞恶性增殖形成特殊的支气管征象；血管束提示结节外部丰富的血管供应与内部血流信号相吻合。尽管每个征象都有可能提示恶性结节，但是对结节内部和外部纹理特征进行综合量化，诊断价值更高[15]。此外，外部纹理特征相较于结节内部变化逐渐被认为有可能是反映恶性肿瘤发生的重要依据，对衡量肿瘤的侵袭性、转移潜能以及治疗反应均有重要的意义[16]。

综上所述，基于Myrian影像后处理系统能够更加清晰、准确地提供更多肺部单发小结节信息，并构建恶性结节性质判断的列线图预测模型，主要指标包括患者年龄、结节直径、结节内部和外部纹理特征数量，有较好的准确性和应用价值。