基于CT的细胞外体积分数对结肠癌病理分级的诊断价值

张彦飞，张 林（通信作者）

（石河子大学医学院临床学院 新疆 石河子 832008）

结肠癌对人类健康有巨大威胁，2020年全球癌症统计数据表明，结肠癌的发病率和死亡率分别居第3位和第2位，而中国结肠癌的发病率和死亡率均高于世界平均水平，并且呈明显上升趋势[1]。CT检查作为诊断结肠癌常用的影像学辅助手段，对判断肿瘤部位、大小、形态、侵及范围、远处转移以及淋巴结转移具有巨大的优势，但是目前基于CT评估结肠癌病理分级的相关研究较少[2]。细胞外体积分数（extracellular volume fraction，ECV）是血管内空间分数和血管外细胞外体积分数的总和，最近研究发现，通过增强CT衍生的平衡期ECV对部分实体肿瘤病理分级有一定的诊断价值[3]。因此，本研究的目的是探讨基于增强CT的ECV对结肠癌病理分级的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月—2021年12月于石河子大学第一附属医院经手术后病理学检查确诊的102例结肠癌患者，所有患者术前均行腹部多期动态增强CT扫描。按照病理学分级分为低级别组（中分化60例、高分化17例，共77例）和高级别组（低分化19例，未分化6例，共25例）。低级别组：男48例，女29例，年龄中位数及四分位数为69（56，77）岁，血细胞比容中位数及四分位数为0.40（0.35，0.40）；高级别组：男14例，女11例，年龄中位数及四分位数为66（54，76）岁，血细胞比容中位数及四分位数为0.40（0.36，0.44）。两组性别比例、年龄差异均无统计学意义（P＜0.05），有可比性。

纳入标准：①经肠镜活检或术后病理学检测明确诊断为结肠腺癌；②术前及CT检查前未经治疗；③CT检查资料完整；④临床资料完整者。排除标准：①CT图像质量不佳，伪影明显等影响参数测量者；②常规生化检测均在正常范围内；③合并肝、心、肺等重要脏器功能障碍；④合并其他恶性肿瘤疾病者。

1.2 方法

CT检查：102例患者均采用64层螺旋CT（GE 64 Cardiac Lightspeed VCT）。扫描方法：行腹部常规平扫及增强，扫描前患者需禁食6～8 h，检查前均进行碘过敏试验。扫描参数：层厚5 mm，间距5 mm，扫描视野500 mm，矩阵512×512，管电压120 kV，管电流160～300 mA。在扫描过程中，经肘静脉注入碘海醇（320 mg/mL），剂量1.5 mL/kg，注射速率3～4 mL/s。动脉期、静脉期和平衡期扫描图像的获取时间分别为注射对比剂后25 s、60 s、180 s。扫描范围从肝顶至耻骨下缘。

扫描完成后将图像传至ITK-SNAP软件，由两名高年资影像诊断医师对图像进行双盲法分析测量，选取病灶最大层面，分别在平扫期、平衡期手动绘制感兴趣区域（region of interest，ROI），并测量结肠癌病灶及同层面主动脉两期CT值，以上测量全部进行3次，取平均值（见图1）。在勾画肿瘤ROI时，避开肿瘤内部坏死区及边缘强化血管区，选择肿瘤实性部分。收集每例患者的血细胞比容（hematocrit，Hct）值。根据以下公式计算结肠癌病灶的对比增强CE值和ECV分数：CE（HU）=ΔHU肿瘤；ECV（%）=（1-血细胞比容）×（ΔHU肿瘤/ΔHU主动脉）×100%（ΔHU肿瘤和ΔHU主动脉是肿瘤实性部分及主动脉在平衡期阶段的CT值减去相应平扫期CT值）。

图1 结肠癌患者平扫及平衡期图像

1.3 统计学方法

采用SPSS 26.0统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（± s）表示，采用t检验；不服从正态分部者以M（Q1，Q2）表示，组间比较采用Mann-WhitneyU检验。计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验。采用受试者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲线分析ECV对结肠癌病理分级的诊断性能。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组CE、ECV、Hct比较

高级别组CE、ECV均显著高于低级别组（P＜0.01），Hct在两组间的差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 结肠癌高级别组和低级别组CE、ECV比较

2.2 CE、ECV对结肠癌病理分级的诊断价值

结果显示，ECV评估结肠癌病理分级的AUC（95%CI）为0.816（0.725～0.907），灵敏度和特异度分别为84.0%、70.1%，均高于CE，见图2～图3、表2。

图2 ECV诊断结肠癌病理分级的ROC曲线

图3 CE诊断结肠癌病理分级的ROC曲线

表2 CE、ECV对结肠癌病理分级的诊断价值

3 讨论

结肠癌是消化道常见的恶性肿瘤。根据WHO消化系统肿瘤分类第五版[4]，结肠癌主要根据腺体外观的程度进行分类，分为高、中和低分化类型；另一种分类方法是将高分化和中分化结肠癌归类为低级别，低分化和未分化癌被归类高级别，以获得更好的预后意义和可重复性，在本研究中我们采用后一种分类方法。肿瘤分级是结肠癌患者的独立预后因素，高级别肿瘤已被证明与手术切除、放疗、化疗等治疗后的患者低生存率有关[5]。本研究旨在探讨基于增强CT的ECV对结肠癌病理分级的诊断价值。

肿瘤血管生成是肿瘤生长的基础，并且与肿瘤的病理分级、分期、淋巴结转移及血行转移有关。Hinganu等[6]研究发现，肿瘤微血管密度与组织分化程度呈负相关，肿瘤内血管密度的变化取决于肿瘤分化程度。肿瘤生长除了血管因素外，细胞外基质在肿瘤的发生及发展中也发挥重要作用。细胞外基质是由细胞产生和分泌到周围培养基中的细胞外物质的网状结构，由纤维蛋白、糖蛋白、蛋白聚糖和多糖等构成[7]。正常情况下，细胞外基质不断合成和分泌，保持一个动态平衡。在癌症中，由于细胞外基质合成和分泌之间的平衡被破坏以及基质重塑酶的表达改变，发生了异常的动力学改变，导致细胞外基质增多。研究表明，细胞外基质与结肠癌的进展有关[8]。

ECV是血管内空间分数和血管外细胞外体积分数的总和，可以反映肿瘤血管和细胞外基质的生成情况。增强CT检查中，对比剂在血管内外不断交换，在平衡期血管内空间及血管外细胞外的对比剂达到平衡，利用对比增强CT可以定量估计肿瘤的ECV。在本研究中，利用增强CT平衡期图像测得的ECV来评估结肠癌的病理分级，结果发现高级别组肿瘤部分的ECV显著高于低级别组（P＜0.01）。这种差异可能与肿瘤的恶性程度有关。一方面，高级别肿瘤恶性程度高，肿瘤新生血管数目增多，漏出的对比剂也增多，同时细胞外基质的增加提供了更多空间。另一方面，低级别结肠癌分化较好，肿瘤血管生成较少，并且肿瘤细胞与正常细胞的异质性较小，因此对细胞外微环境组成成分细胞外基质的影响可能较小。邵瑞丽等[9]研究发现，与ECV低的结肠癌患者相比，ECV高的结肠癌患者更易发生淋巴结转移及肝转移，这与本研究结果相符。肿瘤病理分级高，意味着肿瘤细胞的恶性程度高，具有较快的生长速度和较强的侵袭力，也容易出现复发和转移[10]。

本研究发现，高级别组肿瘤部分的绝对强化值CE与低级别组比较明显较高，表明肿瘤强化程度与病理分级有关。王锡明等[11]和胡学林等[12]报道了结肠癌患者在对比增强CT上肿瘤有特异性表现，认为中高分化的肿瘤表现为轻、中度强化，低分化的肿瘤表现为明显不均质强化，这与本研究结果相符。

本研究结果显示，ECV诊断结肠癌病理分级的AUC为0.816，灵敏度、特异度分别为84.0%、70.1%，均高于CE，表明ECV较CE有较高的诊断效能，可作为诊断结肠癌病理分级的有效指标。

本研究也存在不足：本研究ROI的选取存在人为偏差；在本研究中结肠癌病理分级为高级别的样本较少，未来需要加大样本量进一步研究。

综上所述，基于增强CT的ECV对结肠癌病理分级有一定的诊断价值，可为结肠癌病情判断及个体化治疗方案的制定提供参考。