不同类型的胰腺囊性肿瘤囊液CT直方图特征分析

2022-10-27 06:33胡良先华双一窦欣沈松柏徐翔
中国医疗设备 2022年10期
关键词:囊性位数直方图

胡良先,华双一,窦欣,沈松柏,徐翔

1.中国人民解放军海军安庆医院 医学影像中心,安徽 安庆 246003;2.苏州大学附属第二医院 影像诊断科,江苏 苏州 215000

引言

胰腺囊性肿瘤(Pancreatic Cystic Neoplasm,PCN)是一种临床中不多发的肿瘤,约占胰腺囊性病变发病总数10%,约占胰腺肿瘤发病总数1%,常见于中老年女性患者[1-2]。PCN主要分型包括导管内乳头状黏液性瘤(Intraductal Papillary Mucinous Neoplasm,IPMN)、浆液性囊性瘤(Serous Cystic Neoplasm,SCN)和实性假乳头瘤(Solid Pseudopapillary Neoplasm,SPN)等,其中IPMN、SCN、SPN为临床上重要的3种PCN分型[3-4]。目前国内外临床术前诊断PCN的金标准为组织学穿刺活检结果,而穿刺活检会对患有PCN体质较弱患者造成较大的创伤。相关研究表明,CT影像图可较好体现胰腺囊性病变的病理学特征,如大小、分隔、胰管状态、钙化、实性成分等,且可进一步分析病变中实性成分强化特点,但对胰腺肿瘤囊液成分的评判效能有限,需要依赖影像诊断医师主观判断其密度是否均匀,同时受限于判断时窗宽、窗位,无法客观定量评估病变囊性成分,且患者年龄是影响CT检出率的独立保护因素,囊性成分是影响CT检出率的独立危险因素[2,5]。随着计算机科学的发展,基于纹理分析原理的CT直方图能对病灶部分像素进行提取并定量分析,具有客观表现肿瘤异质性的特点,受到了国内外医院广泛的关注[6]。本研究通过分析不同类型的PCN囊液CT直方图特征,以期为临床分型诊断PCN提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性选取我院普外科于2018年1月至2021年12月收治的64例经术后病理穿刺活检确诊为PCN患者的临床资料及增强CT影像图。其中IPMN患者23例,男性13例,女性10例,平均体质指数(Body Mass Index,BMI)为(24.08±3.51)kg/m2,病程为4个月~7年,年龄35~74岁,平均(52.17±14.30)岁;SCN患者21例,其中男性7例,女性14例,平均BMI为(24.55±3.47)kg/m2,病程4个月~11年,年龄33~68岁,平均(54.38±12.66)岁;SPN患者20例,其中男性2例,女性18例,平均BMI为(25.15±3.80)kg/m2,病程2个月~13年,年龄30~71岁,平均(51.43±15.81)岁。本研究经医院伦理委员会审核并批准通过(批准号:H102-2022)。

纳入标准:① 手术前进行过平扫和增强CT影像学检查的患者;② 术后穿刺活检结果确诊为SCN、IPMN或SPN的患者。排除标准:① 临床资料不完整或影像学CT图不清晰的患者;② 合并其他肿瘤或癌症患者;③ 病灶区域太小无法完整画出感兴趣区(Region of Interest,ROI)的患者;④ 合并有严重精神疾病,无法正常沟通的患者。

1.2 方法

1.2.1 CT检查

所有患者空腹状态下取仰卧位进行CT检查,头先进且行腹部扫描,仪器使用GE64排螺旋CT750HD。仪器参数:管电流使用自动毫安技术,管电压采用常规120 kV,层厚5 mm,层间距5 mm,重建1.25 mm;矩阵512×515,FOV 320 mm×320 mm;螺距1.375;旋转时间1.0 s/圈;实施标准重组算法。通过肘静脉注射碘克沙醇注射液(扬子江药业集团有限公司,规格:320 mgI/mL,批准文号:国药准字H20143309)1.0 mL/kg体重,流率3.5 mL/s;注射对比剂同时开始计时,30 s(动脉期)、70 s(静脉期),双期均进行增强CT扫描。

1.2.2 构建CT直方图及参数选取

采用医院存档系统——医学影像存档与通信系统获得患者静脉期增强CT影像图(静脉期参数较为稳定),图像上传至Sante CT Viewer软件获取相应的CT直方图。ROI经由2名从业10年以上的临床放射科医师采用双盲法手动勾画,选取部位为肿瘤囊性成分面积最大层面,且不含有钙化部位,ROI面积在35~45 mm2,形状为类圆形。收集CT直方图参数:熵值、最大强度值、最小强度值、均值、标准差、不均匀度、偏度、峰度、25%分位数、50%分位数、75%分位数、90%分位数。

1.3 统计学分析

选用SPSS 25.0软件建立数据库,选取的所有CT直方图参数均行正态性和方差齐性检验,对符合正态分布的计量资料以±s表示,不同类型PCN 3组间检验采用方差分析,统计量为F值;不符合正态分布的计量资料采用中位数(上,下四分位数)形式表示,3组间比较采用K-W检验,统计量为H值;对不同类型PCN患者组间比较差异有统计学意义的CT直方图参数采用二元Logistic回归分析,选取有统计学意义的参数作为自变量,做3个不同亚组的受试者工作特征(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线,分析不同CT直方图参数对不同组间的诊断价值。

2 结果

2.1 IPMN、SCN、SPN静脉期增强CT影像图及直方图特征

IPMN、SCN、SPN 3种不同肿瘤的囊液静脉期增强CT影像图及对应直方图,见图1~3,3种不同肿瘤通过囊液静脉期增强CT所呈现的病理学特征及直方图所呈现数据均有所差异,说明可通过研究增强CT影像图及所获直方图数据对这3种不同肿瘤进行分型。

图1 IPMN患者静脉期增强CT影像图及直方图

图2 SCN患者静脉期增强CT影像图及直方图

图3 SPN患者静脉期增强CT影像图及直方图

2.2 不同类型PCN囊液CT直方图参数分析

IPMN、SCN、SPN囊液CT直方图参数组间比较结果显示,最大强度值、最小强度值、均值、标准差、不均匀度、偏度、峰度、95%分位数组间差异均无统计学意义(P>0.05),熵、25%分位数、50%分位数、75%分位数组间比较,差异均有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 不同类型PCN囊液CT直方图参数比较

2.3 多因素Logstic回归分析与亚组森林图

将IPMN、SCN、SPN三组患者二分类为IPMN和非IPMN(IPMN赋值1,非IPMN赋值0)、SCN和非SCN(SCN赋值1,非SCN赋值0)、SPN和非SPN(SPN赋值1,非SPN赋值0)3个不同组别,以二分类组别变量为因变量,将不同类型PCN囊液CT直方图参数组间比较有统计学意义的参数(实测值)为自变量纳入不同组的多因素Logistic回归分析中,结果显示熵在不同组均无统计学意义(P>0.05);25%分位数(OR=0.960,95%CI:0.932~0.988,P=0.003)、50% 分位数(OR=0.915,95%CI:0.873~0.962,P=0.005)在IPMN和非IPMN组间比较有统计学意义(P<0.05)(图 4);25% 分位数(OR=0.952,95%CI:0.924~0.973,P<0.001)、50% 分位数(OR=0.922,95%CI:0.868~0.961,P=0.003)、75% 分位数(OR=0.950,95%CI:0.932~0.977,P<0.001)在SCN和非SCN组间比较有统计学意义(P<0.05)(图5);25%分位数(OR=1.152,95%CI:1.093~1.220,P<0.001)、50% 分位数(OR=1.089,95%CI:1.026~1.148,P=0.004)、75% 分位数(OR=1.185,95%CI:1.113~1.250,P<0.001)在SPN 和非SPN组间比较有统计学意义(图6)。

图4 CT直方图参数影响IPMN与非IPMN的森林图

图5 CT直方图参数影响SCN与非SCN的森林图

图6 CT直方图参数影响SPN与非SPN的森林图

2.4 CT直方图参数鉴别不同类型PCN的ROC曲线分析

IPMN和非IPMN、SCN和非SCN、SPN和非SPN三个不同组分别以非IPMN、非SCN、非SPN为阴性对照,将不同组多因素Logistic回归分析中有统计学意义的CT直方图参数作为预测因子做出对应的ROC曲线见表2和图7~9。25%分位数对IPMN与非IPMN的ROC曲线显示灵敏度、特异度、曲线下面积(Area Under the Curve,AUC)、最大约登指数(Youden Index,YI)、最佳截断值(Cut-Off)、95%CI分别为0.927、0.783、0.807、0.709、23.135、0.699~0.915(P<0.001),50% 分位数对 IPMN 与非IPMN的特异度、AUC、Cut-Off、95%CI均大于25%分位数。SCN与非SCN组的ROC曲线显示25%分位数预测的灵敏度、AUC、YI、95%CI最大,分别为0.907、0.918、0.812、0.826~0.986,50%分位数的特异度最高,为0.952。SPN与非SPN组的ROC曲线显示,75%分位数AUC无统计学意义(P=0.054);25%分位数比50%分位数灵敏度、AUC、YI、95%CI大,特异度、Cut-Off小于50%分位数(P<0.001)。

图7 IPMN与非IPMN比较

表2 CT直方图参数对不同类型PCN的诊断价值

图8 SCN与非SCN比较

图9 SPN与非SPN比较

3 讨论

PCN是一组由胰腺间质或上皮组织生成囊性病灶为病理特点的胰腺肿瘤,临床中并不多见,这可能与PCN的CT检出率较低有关[7-8]。SPN、SCN女性患者比例高于男性,IPMN则是老年男性患者占比较大,大多发病年龄在50岁以上[9-10]。不同类型的PCN中,SPN癌变率可达20%[11],且其早期无症状,患者多因肿瘤发展至胁迫神经后才到医院就诊,这对临床治疗SPN患者造成很大阻碍[12-14]。梁文杰等[15]研究发现,对不同的PCN类型观测到病理学指标、影像学特征、性别分化及年龄分布等均有所不同,且临床手术前初步诊断大多数根据患者的影像学特征,但分类变量不能量化,其诊断效能较低,如何提高不同类型PCN的检出率是目前临床上急需解决的问题。本研究通过分析IPMN、SCN、SPN 3种不同的PCN囊液直方图特征,筛选出具有较高诊断效能的定量参数,以期为临床术前准确检测出不同类型的PCN提供参考依据。

本研究通过观察影像学CT图发现,IPMN患者多发胰管病灶,可受累其分支胰管,此影像学特征临床上可以用以鉴别IPMN与非IPMN型PCN患者,相关文献[16-17]也表示PCN患者CT影像图胰管及其分支与肿瘤内囊性成分相同是鉴别IPMN分型的影像学特征。SCN型PCN囊性病灶多发胰腺尾部,中央部位多有钙化病征。SPN型PCN囊性病灶可发现在囊液呈漂浮状,即“浮云征”,这与王成等[18]的研究结果一致。本研究对IPMN、SCN、SPN 3组不同类型的PCN囊液CT直方图参数进行组间比较结果显示,最大强度值、最小强度值、均值、标准差、不均匀度、偏度、峰度、95%CI组间差异均无统计学意义(P>0.05),熵、25%分位数、50%分位数、75%分位数组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。说明熵值、25%分位数、50%分位数、75%分位数对不同类型的PCN有一定的鉴别价值,以这4个因素为自变量对不同PCN二分类组进行多因素二元Logistic回归分析,结果显示25%分位数(OR=0.960,95%CI:0.932~0.988,P=0.003)、50% 分位数(OR=0.915,95%CI:0.873~0.962,P=0.005)是区分 IPMN 与非IPMN的影响因素,且25%分位数的效应值更高;这与施桦等[19]的研究结果不同。分析原因可能因为所选取的囊性病灶不同,且与勾画的ROI部位和面积大小有关,若勾画ROI时对不同医师没有实行双盲法或没有避开钙化、实性部位,得出的CT直方图参数值也有较大的差别。25%分位数、50%分位数、75%分位数在SCN、非SCN组间比较和在SPN、非SPN组间比较均有统计学意义(P<0.05)。百分位数越高对应CT直方图参数越大,预示囊液中坏死成分越高,出血情况越多[20]。25%分位数(OR=0.952,95%CI:0.924~0.973,P<0.001)在 SCN、非SCN 组的效应值最大,75%分位数(OR=1.185,95%CI:1.113~1.250,P<0.001)在SPN和非SPN组的效应值最大,说明相较而言,SCN型PCN患者肿瘤良性情况高于SPN患者,这与诸多研究结果一致[21-23]。本研究以非IPMN、非SCN、非SPN为各组的阴性对照,将不同组多因素Logistic回归分析中有统计学意义的CT直方图定量参数作为预测因子做出对应的ROC曲线,结果显示在IPMN与非IPMN组诊断中50%分位数AUC最大(0.863),在SCN与非SCNN组诊断中25%分位数的AUC最大(0.918),在诊断SPN与非SPN组中25%分位数的AUC值最大(0.838),均在0.8以上,说明诊断效能良好,可为临床无创诊断不同类型的PCN提供一定的借鉴价值。

本研究存在以下不足:① 样本量较少,且为单中心回顾性研究,研究结果还需前瞻性大样本研究进行验证;② 勾画ROI选择在肿瘤囊性成分面积最大层面,没有全容积勾画,信息提取存在偏倚,后续将进行更多肿瘤分型、ROI勾画更为全面的深入研究。

综上所述,不同类型的PCN囊液CT直方图相关参数有显著差异,对不同类型的PCN具有良好的诊断效能,可以为提高临床诊断率并尽早制定相应的治疗方案提供参考。

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