基于增强CT的胃肠道间质瘤纹理分析对术前危险度分级的预测价值

唐雪松， 周 宇

(陆军军医大学第一附属医院1放射科， 2肝胆外科， 重庆 400038)

胃肠道间质瘤(Gastrointestinal stromal tumours，GISTs)约占胃肠道肿瘤的1%～3%，但却是胃肠道最常见的间叶性肿瘤。其主要发生于胃，其次小肠，结肠、直肠和食管发生率较低[1]。GISTs被认为是具有潜在恶性病变的肿瘤[2]，且不同危险度的肿瘤预后及治疗方式存在较大差异。目前最常用的GISTs危险度分级标准是由美国国立卫生研究院 (National Institutes of Health ，NIH)2008 年修定的，该方案按照肿瘤的大小、核分裂象数、 原发部位及是否破裂分为高危险度、中危险度、低危险度和极低危险度[3]。按照该方案提出的标准，GISTs侵袭危险度评估一般需经术后病理才能进行，这样导致了疾病治疗及预后时间的延长。因此，临床治疗前影像学检查对GIST危险度准确的评估变得越来越重要。本研究收集陆军军医大学第一附属医院2012年1月-2018 年1月收治的 85例胃肠道间质瘤增强CT影像资料，旨在探讨CT定量纹理分析技术在评估GISTs危险度分级的可行性.。

1 资料与方法

1.1临床资料选取2012年1月-2018 年1月期间本院手术切除后病理及免疫组化组织化学标记证实的GISTs 85例。其中男性42例，女性43例，年龄23～88岁，平均(56.0±10. 8)岁。病变位于胃27例，小肠38例，结肠10例，肠系膜10例。

1.2检查方法

1.2.1 CT扫描方法 采用西门子SONATOM Definiton CT机扫描设备，检查前嘱咐患者空腹状态检查，取仰卧位,先行常规腹部屏气定位像，然后行腹部平扫. 随后经肘前静脉用高压注射器以2.5～4.0 mL/s的速度注入80～100 mL碘海醇，并追加15 mL等渗盐水，注射后分别延迟25、55 s行动、静脉两期扫描。扫描参数：管电压/管电流120 kV/200 mAs， 螺距为0.6～1.0， 旋转时间为每周0.5～1.0 s， 扫描层厚/层距5 mm/5 mm。

1.2.2 图像处理及纹理分析 在PACS工作站查阅CT图像，调整相同的窗宽、窗位，并以DICOM格式储存。利用软件FireVoxel对图像进行纹理分析。本研究均选用动脉期图像，遵循盲法原则，在显示肿瘤最大层面，由1名经验丰富的腹部影像诊断师对肿瘤进行手动勾画感兴趣区(图1)，范围尽量覆盖整个肿瘤，注意避开周围肿大淋巴结、血管和脂肪间隙。利用软件自动分析功能得到直方图分析及灰度共生矩阵分析的相关纹理参数：平均值(mean)、方差(Variance)、偏度(skewness)、峰度(kurtosis)、10%分位像素值、50%分位像素、90%分位像素值、能量(energy)、自相关(correlation)、对比度(Contrast)及熵值(entropy)。

(注: 男性，52岁，胃体突入腔内类圆形软组织肿块，密度均匀，边界清，病理为低度恶性间质瘤。

1.2.3 病理危险度的评价 根据美国国立卫生研究院关于GISTs侵袭行为危险分级诊断标准对术后病变进行分级。分级标准：极低度危险：肿块最大径<2 cm，核分裂像<5/50 HPF；低度危险：肿块最大径2～5 cm，核分裂像<5/50 HPF；中度危险：肿块最大径<5 cm、核分裂像6/50～10/50 HPF，或者肿块最大径5～10 cm、核分裂像<5/50 HPF；高度危险：肿块最大径>5 cm 、核分裂像>5/50 HPF，或直径>10 cm、核分裂像不限，或肿块直径不限、核分裂像>10/50 HPF。本研究85例GISTs极低度3例、低度组28例，中危组20例，高危组34例，因极低度病例很少，故将极低度和低度病例归为一组。

2 结果

2.1GISTs不同危险度肿瘤的增强CT纹理参数特征单因素方差分析显示3组不同危险度肿瘤在均值、偏度、方差、10%分位、50%分位、90%分位、对比度、自相关中的差异均无统计学意义(P均>0.05)；而3组肿瘤的峰度、能量及熵值存在差异，差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表 1。

表1 GISTs不同危险度肿瘤的增强CT纹理参数比较

2.2增强CT纹理参数与肿瘤长径、Ki-67指数及肿瘤危险度分级相关性分析Pearson相关分析结果显示，峰度及熵与肿瘤长径、Ki-67指数及肿瘤危险度分级呈正相关关系，相关性具有统计学意义(均P<0.05)；能量与肿瘤长径、Ki-67指数及肿瘤危险度分级呈负相关关系，相关性具有统计学意义(P<0.001),结果见表2。

表2 增强CT纹理参数与肿瘤长径、Ki-67指数及肿瘤危险度分级相关性分析结果

2.3增强CT纹理参数鉴别极低/低危组与中-高危组肿瘤价值峰度、熵及能量作为评估效应值，对鉴别极低/低危组与中-高危组肿瘤构建ROC曲线结果见图2。3个参数的曲线下面积(AUC)分别为0.724、0.807、0.876。结果显示峰度界值取0.63 时，诊断的敏感度为71.8%， 特异度为63.7%；能量界值为0.20 时， 敏感度为79.4%， 特异度为70.1%； 熵界值为1.10时， 敏感度为85.3%， 特异度为76.8%， 结果见表3。

表3 增强CT 纹理参数鉴别极低/低危组与中-高危组肿瘤的ROC曲线分析

3 讨论

GISTs是起源于胃肠道黏膜Cajal细胞的间叶组织肿瘤。临床最常见的症状包括腹痛、消化道出血、黑便和腹部肿块[1-5]。由于早期非特异性临床表现，发现时肿块往往较大。GISTs可以发生于从食管至肛管的任何部位,最好发于胃，小肠次之, 而食管中非常罕见[6-7]。 本研究中85例GISTs， 27例位于胃,38例位于小肠，结果与之前研究报道一致。目前认为所有GISTs都具有潜在恶性，不同危险度GISTs其预后也不同[2，7]。Nisson等[8]和Tateishi等[9]研究发现GISTs危险度分级越高者其病死率越高，肿瘤复发和转移更多见。因此，GISTs危险度分级对指导临床治疗非常重要。最常用的GISTs复发危险度分级标准由NIH2008年修定的方案提出[3]，按照肿瘤的大小、核分裂像数、 原发部位及是否破裂分为高危险度、中危险度、低危险度和极低危险度[10]。但随着酪氨酸激酶抑制剂新辅助治疗方法的应用，研究发现接受该新型辅助治疗患者最终手术切除的标本、核分裂像数并不可靠[11]。近几年影像技术快速发展，GISTs诊断与鉴别诊断的研究已经逐渐成熟， 但GISTs危险度分级的研究相对较少。徐玉芸等[2]和高桂花等[7]研究发现除大小外，肿瘤形态和生长方式可预测GST的恶性风险。事实上因为各级危险度GISTs的影像学特征重叠，极大限制其临床应用。张学凌等[12]研究通过能谱CT扫描发现能谱参数值、能谱曲线斜率及碘基值对GIST危险度分级有一定价值，但由于样本量限制，各参数与危险度之间的相关性相对较小。

纹理分析技术是近几年新兴的图像后处理技术，是目前临床肿瘤影像研究的热点[13]。纹理分析借助计算机的运算分析图像像素的分布规律及特征，是真实图像固有的特性，可反应病变内的异质性和病变之间的细微差异，揭示组织结构和各种生理改变，包括血供变化及遗传改变[14]。一些研究已经发现C T 纹理分析可以评价评估肿瘤异质性[13-15]，并且在肿瘤鉴别诊断、评估恶性肿瘤分期及预后已经取得一定进展。本研究的主要目的是评估增强图像CT纹理特征在GISTs危险度分级的可行性。

本研究是基于纹理技术定量分析的灰度直方图分析及灰度共生矩阵分析2种方法对GISTs增强图像进行纹理特征的提取。研究结果显示部分纹理参数在不同危险分别的GISTs之间存在显著差异， 其中以峰度、能量及熵提供的帮助最大。峰度是纹理分析的一阶统计参数，主要描述灰度直方图的分布特征[15]。Ng等[16]在结肠癌的研究中发现增强CT得到的峰度越低，结肠癌的恶性程度越高。本研究结果与Ng等[16]研究结果相似，推测可能与恶性程度越高的GISTs恶性肿瘤细胞越密集、血供越丰富有关。能量和熵是纹理分析的二阶统计参数，能量反映了图像灰度分布均匀程度及纹理粗细度，而熵反映图像中纹理的非均匀程度或复杂程度。有研究报道能量、熵在肿瘤病理分级、良恶性鉴别和肿瘤预后均具有一定作用[17-19]。随着间质瘤进展，肿瘤生长过快，容易出现囊变、坏死。高风险的GISTs肿瘤内组织成分更加复杂， 其像素灰度值变化幅度较大。本研究中高危险熵值较大而能量值较小，说明高危险GISTs 比低危险CT增强图像灰度分布更复杂、 内部信息更粗糙。通过相关性分析，本研究发现峰度、能量及熵与肿瘤长径、ki-67指数及危险度分级均存在相关性(均P<0.05)，且熵的相关性最高。ROC结果显示，熵界值取为1.10时， 敏感度为85.3%， 特异度为 76.8%，准确度为0.876。说明纹理参数有助于评估GISTs的术前危险度分级。

综上所述, CT纹理分析操作方便、简单，可以反映病变内部的异质性。对于GISTs术前危险分级评估中具有一定的价值，能结合传统影像特征指导GISTs治疗方案的正确选择。