基于CT影像组学方法术前精准预测直肠癌淋巴结转移范围的效果研究*

鄢 霆 王 君 桂 翔 高新基 陈 钦 赵 岚

福建中医药大学附属第二人民医院普外科,福建省福州市 350004

直肠癌是胃肠道中常见的恶性肿瘤,在我国直肠癌发病率较高,并且随着人们饮食结构改变发病率逐年升高,年龄呈年轻化发展[1]。并且临床研究报道[2],影响恶性肿瘤患者治疗及预后的重要因素是淋巴结有无转移。目前临床上主要应用增强CT判断肿瘤有无淋巴结转移,虽然能观察直肠癌周围淋巴结大小、有无血供情况,但是影像科医师的经验判断、诊断的特异性和灵敏性对诊断结果影响较大[3]。CT影像组学是提取高通量影像图像的定量信息,从而获取肿瘤病灶及其淋巴结的诊断信息,将影像图像转化为数据,得到影像图片中肉眼提取不到的信息,从而对疾病进行诊断、鉴别诊断,进而对患者的治疗效果及预后进行效果评价,影像组学特征在临床诊疗中具有重要意义[4]。鉴于此,本文为了研究基于CT影像组学方法术前精准预测直肠癌淋巴结转移范围的效果,回顾性分析经我院手术病理证实的60例直肠癌患者临床资料。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 回顾性分析2021年1月—2023年1月经我院手术病理证实的60例直肠癌患者临床资料,其中28例发生淋巴结转移作为转移组,32例未发生淋巴结转移作为未转移组。转移组男15例,女13例;年龄37～80(58.95±7.55)岁;直肠癌病理类型:管状腺癌23例、黏液腺癌4例、印戒细胞癌1例、其他癌0例。未转移组男20例,女12例;年龄37～80(59.03±7.61)岁;直肠癌病理类型:管状腺癌27例、黏液腺癌3例、印戒细胞癌1例、其他癌1例。两组临床资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。纳入标准:(1)依据《中国结直肠肿瘤筛查、早诊早治和综合预防共识意见(一)》[5],并经手术病理证实确诊为直肠癌者;(2)肿瘤距肛门<15cm者;(3)进行全腹增强CT检查,且行手术切除患者;(4)具有淋巴结切除并行病理检查者;(5)知晓本次研究者。排除标准:(1)既往已行直肠癌根治术或既往有行放化疗的患者;(2)无病理学评估是否为恶性肿瘤和淋巴结转移情况;(3)无法行全腹常规增强CT检查者;(4)难以与医护人员沟通者。本次研究获得我院伦理委员会的认证。

1.2 方法 (1)全腹CT检查:根据患者检查情况同时结合临床资料评估有无淋巴结转移。通过GE Light Speed VCT 64排螺旋CT行全腹CT检查。通过CT平扫,获得CT平扫的图像。(2)增强CT检查:碘对比剂碘普罗胺注射液[国药准字H10970165,拜耳医药保健有限公司广州分公司,50ml∶15g(I)]通过静脉注射,剂量90～100ml,静注速度为3.0ml/s , 然后于22s、60s延迟后获得动脉期和门静脉期CT图像。重建层厚为2mm的图像。(3)CT影像组学具体方法:从图像存档和通信系统检索图像并将动静脉期图像导出至viewforum进行图像后处理,由2名5年以上工作经验的放射科医师手动勾画出感兴趣区(ROI),然后基于MATLAB软件、ROI,对增强CT图像提取其特征,包含直方图的特征、纹理的特征、小波变换特征等,将获得的结果行组内相关性分析。

1.3 观察指标 (1)癌症特征及典型的CT图像:切除的淋巴结及肿瘤用多聚甲醛溶液固定,然后用石蜡包埋,切片行HE染色,进行CT拍片。(2)诊断阳性率:通过增强CT判断有无淋巴结转移,①淋巴结的短径≥9mm判定为转移;②淋巴结的短径5～8mm,淋巴结符合边缘不光整、内部密度不均匀、圆形三项中任意两项,判定为转移;③淋巴结短径<5mm,且同时符合②中三项,判定为转移。(3)盆腔淋巴结数量和最大淋巴结长径:通过CT图像记录两组盆腔淋巴结数量、最大淋巴结长径。(4)诊断效能:提取所需图像特征,采用LASSO模型对特征数据进行筛选,选出能预测直肠癌淋巴结转移的特征性数据,然后采用ROC曲线评价CT影像组学及增强CT预测直肠癌淋巴结转移的诊断效能。

2 结果

2.1 患者癌症特征及典型的CT图像 患者男,60岁,诊断直肠恶性肿瘤淋巴结转移CT图像见图1。

图1 直肠癌淋巴结转移典型的CT图像

2.2 两种检测方法诊断阳性率比较 CT影像组学对淋巴结转移的预测比例为96.43%,高于增强CT的71.43%;CT影像组学组对淋巴结未转移的预测比例为100.00%,高于增强CT组的81.25%(P<0.05)。见表1。

表1 两组检测方法诊断阳性率比较[n(%)]

2.3 两种检测方法盆腔淋巴结数量和最大淋巴结长径比较 增强CT和CT影像组学检查诊断有淋巴结转移患者的盆腔淋巴结数量和最大淋巴结长径无统计学差异(P>0.05)。见表2。

表2 两种检测方法盆腔淋巴结数量和最大淋巴结长径比较

2.4 两种检测方法诊断效能比较 CT影像组学对直肠癌淋巴结转移预测的灵敏度、特异度、阳性率、阴性率均高于增强CT(P<0.05)。见表3。

表3 两种检测方法诊断效能比较(%)

3 讨论

直肠癌患者早期无明显临床表现,多数患者在出现临床症状后就诊,已发展到中期或晚期,治疗过程中患者机体和心理饱受煎熬[6-7]。至今为止手术治疗是直肠癌治疗的主要手段,目前直肠癌的手术方案选择较多,但不同患者骨盆大小不同,特别是骨盆小的患者手术操作空间小、难度大,且患者的排尿功能和性功能会受不同手术方法的影响,甚至对患者术后生存时间也有一定的影响。故术前准确分期,进而选择合适手术方式就显得至关重要。目前常用影像学检查来判断是否有淋巴结转移,包括磁共振成像(MRI)、电子计算机断层扫描(CT)、超声内镜(EUS)、PET-CT等,但是只能显示淋巴结大小和数量,而且每个研究所用淋巴结大小的诊断界值都各不相同;另外,形状、边界、淋巴门结构、强化程度及强化均匀性等指标均由检查者主观判断决定,缺乏量化数据的支持,因此都不能成为统一而公认的诊断标准[8]。

普通的CT可能无法准确判断淋巴结是否有转移,而影像组学有助于提高良恶性病变的鉴别准确性及检出率。近年来兴起的影像组学是使用影像图片信息基础上,从而对影像图片中的肿瘤进行分割、肿瘤特征提取以及肿瘤模型的建立,并对所获取的数据进行深度挖掘、解析,进而发现疾病的本质及特有的特征[9]。影像组学对于影像图片的选择需要大量的、高质量的图片为基础,进而从图片中自动化提取高维度特征数据,然后建立所需要的模型,可为疾病的诊断、治疗及预后预测等提供更多的参考信息,影像组学有可能成为精准影像医学的重要基石[9]。Lambin等[10]提出了影像组学的概念,其认为微观层面的变化会在宏观影像特征上有所表现,故从不同模态影像中提取高通量特征并加以数据挖掘, 从而可无创及定量观察肿瘤整体形态。根据相关学者研究发现[11],转移的淋巴结硬度较正常淋巴结增高。

本次研究发现,增强CT动脉期、静脉期图像能够观察到直肠癌淋巴结转移;CT影像组学对淋巴结转移的预测比例为96.43%,高于增强CT的71.43%;CT影像组学组对淋巴结未转移的预测比例为100.00%,高于增强CT组的81.25%;增强CT和CT影像组学检查诊断有淋巴结转移患者的盆腔淋巴结数量和最大淋巴结长径相近。说明CT影像组学在发生淋巴结转移预测及未发生淋巴结转移预测都具有较高价值。分析原因为影像组学与传统的影像评估方法不同,其通过高通量的计算从标准的医学影像中快速提取大量的定量特征,将数据医学图像转换为可挖掘的高纬度数据,其基本理念是生物医学图像中包含反映潜在病理生理学的信息,并可通过定量图像分析揭示不同患者的肿瘤间、同一患者的不同肿瘤组织间或同一肿瘤内部的基因异质性,能够有效改善诊断效能,从而提高诊断及预测准确性。

同时本次研究发现,CT影像组学对直肠癌淋巴结转移预测的灵敏度、特异度、阳性率、阴性率均高于增强CT这与相关学者研究的基于增强CT影像组学模型用于直肠癌淋巴结转移状态研究结果相一致[12]。在影像组学方法上,本研究采用人工手工分割ROI,其准确性比较高,目前对于自动或半自动分割方法上不完善,可能需要更多学者在未来工作中对其进行相关研究。

综上所述,基于CT影像组学方法在术前预测直肠癌患者有无淋巴结转移具有较高的价值,可在术前进行较准确肿瘤分期,可为患者制定个性化治疗方案,且为后续治疗方法提供依据。但由于本研究纳入样本量较少,还需更大多中心的研究对更多样本数据进行分析以进一步验证其结果。