CT影像组学在非小细胞肺癌临床分期中的价

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本文原载于《中华放射学杂志》年第12期

非小细胞肺癌（non-smallcelllungcancer，NSCLC）的术前临床分期对于指导临床治疗决策具有重要意义，按照美国国家综合癌症网络指南，手术切除肿瘤是治疗早期（Ⅰ、Ⅱ期）患者的首选治疗方案，晚期（Ⅲ、Ⅳ期）患者则应首选放化疗[1]。目前临床上通常对患者进行穿刺活检以准确获得术前原发肿瘤（T）、区域淋巴结（N）、远处转移（M）分期，但此检查为有创性。CT是NSCLC患者术前评估首选的影像检查手段，但临床医师对肿瘤病灶CT影像的定性评估具有主观性，鉴别淋巴结转移以及远处转移的敏感度、特异度均较低[2,3]，且CT检查不能显示肿瘤内的微观环境。基于影像组学大数据挖掘分析结合患者临床病理信息，构建疾病预测模型，可实现肿瘤的基因分析、病灶定性、疗效评价和预后预测等[4,5,6,7,8,9,10]。笔者旨在探讨应用基于术前CT图像的影像组学模型鉴别NSCLC临床分期的价值。

资料与方法

一、研究对象

回顾性分析年10月至年12医院符合以下标准的患者。纳入标准：（1）手术病理证实为NSCLC；（2）具有完整的术前胸部CT检查资料；（3）术前常规检查等临床资料齐全。排除标准：（1）术前接受过新辅助化放疗；（2）既往有肺癌病史；（3）图像质量不佳，影响定量分析；（4）术前影像诊断为Ⅳ期。患者术前的常规检查项目包括：胸部X线片、胸部CT平扫及增强扫描、心电图、肺功能检查、头颈部MRI或CT扫描、骨扫描以及腹部B超或CT。患者的临床、病理特征包括：年龄、性别、吸烟状态、既往肿瘤史、肺癌家族史、术前1周内血清癌胚抗原（carcino-embryonicantigen，CEA）和及细胞角蛋白19片段抗原（cytokeratin-19fragment，CYFRA21-1）水平以及术后病理类型。CEA正常参考值为≤5.0ng/ml，CYFRA21-1正常参考值为≤3.3ng/ml。例患者纳入研究，年10月至年4月的例作为训练组，男例、女例，年龄21~87岁，平均（60±11）岁；年5月至年12月的例作为验证组，男例、女例，年龄21~85岁，平均（60±10）岁。

二、术后病理分期

所有患者均行胸廓切开术。手术中明确肿瘤位置、大小，是否侵犯胸膜，与胸壁、心包、胸顶、膈肌有无粘连、浸润、固定，胸膜、心包、膈肌有无结节，肺门纵隔淋巴结有无肿大、淋巴结的定位定站。肿瘤可完全切除的患者，行肺肿瘤切除术并行系统性淋巴结清扫术，标本送病理检查。病理标本常规取材、切片、染色、读片等。按照术中肺部探查情况及术后病理检查结果，采用国际肺癌研究学会年第7版TNM分期标准明确患者的术后病理分期（PTNM），分为早期（Ⅰ、Ⅱ期）和晚期（Ⅲ、Ⅳ期）。

三、CT扫描方法及术前临床分期（CTNM）

采用美国GELightspeedVCT64层螺旋CT扫描仪进行胸部平扫及增强扫描。准直器0.mm，FOVmm×mm，管电压kV，管电流mAs，层厚1.mm。增强扫描经肘静脉注射对比剂碘普胺（含碘mg/ml），流率3ml/s，剂量90~ml，延迟25~30s行静脉期扫描。CT扫描图像以DICOM格式导出。由2名放射科医师根据CT表现按照TNM分期标准进行术前CTNM，并达成一致意见。淋巴结最短径1cm判定为淋巴结转移。

四、CT图像分析与特征提取

采用美国Matlaba软件进行影像组学分析。选取肿瘤病灶最大层面沿病灶轮廓放置ROI（图1,图2,图3,图4），去除CT值低于50HU以及高于HU的像素阈值的气体、坏死区及钙化血管区域以进一步调整ROI，然后提取ROI内的各个影像组学特征值。平扫及静脉增强期CT图像所选取的肿瘤最大层面一致。所有ROI的放置均由2名具有20年胸部CT诊断经验的放射科医师完成。第1名医师放置ROI并进行特征提取1次，1周后再进行第2次ROI放置及特征提取，用于评估测量者自身的一致性；第2名医师仅进行1次ROI放置及特征提取，用于评价与另1名医师的一致性。

所提取的影像组学特征包括[4]：（1）灰度直方图：峰度、偏度、均值、方差、百分位数（10%、25%、50%、75%、90%）；（2）灰度共生矩阵：对比度、角二阶距、相关、熵、熵和；（3）灰度游程长度矩阵：长游程增强、短游程增强、分数游程、游程长度的不均匀性度量；（4）小波变换特征：1~9；（5）Gabor变换特征：0、45°、90°、°。自每张CT图像ROI内可获取个图像特征，最终可获取个影像组学特征。

五、统计分析

采用R软件（版本3.0.1，