本文關(guān)鍵詞：基于結(jié)直腸癌原發(fā)病灶的CT紋理分析在檢測(cè)同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移中的臨床應(yīng)用研究

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【摘要】：[研究背景]在我國(guó),結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)是常見(jiàn)的消化系統(tǒng)惡性腫瘤,其發(fā)病率位于惡性腫瘤第5位；死亡率位居癌癥相關(guān)死亡的第5位。結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移(colorectal liver metastases, CRLMs)是結(jié)直腸癌最常見(jiàn)的血行轉(zhuǎn)移,亦是病人最主要的死亡原因；其中約15%-25%的結(jié)直腸癌病人在原發(fā)灶確診時(shí)即合并同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移(synchronous colorectal liver metastases, sCRLMs)。結(jié)直腸癌合并同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移患者的治療方式與不合并肝轉(zhuǎn)移患者的治療方式有顯著不同。結(jié)直腸癌原發(fā)灶以及肝轉(zhuǎn)移灶的手術(shù)切除是目前sCRLMs患者唯一可提高治愈率以獲得長(zhǎng)期生存的關(guān)鍵治療手段,聯(lián)合術(shù)后的輔助治療,患者5年生存率最高可達(dá)62%。因此,結(jié)直腸癌診斷時(shí)是否合并同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移灶是影響其治療方案的關(guān)鍵因素,合并的肝轉(zhuǎn)移灶的檢測(cè)可為臨床制定合理的個(gè)體化治療方案提供重要的科學(xué)依據(jù)。目前,診斷結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的一種較為廣泛采用的方法是癌胚抗原的測(cè)定,但其并非結(jié)直腸癌特異性抗原,在臨床診斷中不能將其作為診斷早期結(jié)直腸癌的指標(biāo)。目前文獻(xiàn)報(bào)道的可提示結(jié)直腸癌合并肝轉(zhuǎn)移的指標(biāo)包括結(jié)直腸癌原發(fā)灶的病理分級(jí)、組織類(lèi)型、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腸壁侵襲、腫瘤標(biāo)志物水平等多種因素但上述指標(biāo)多為有創(chuàng)、術(shù)后獲取指標(biāo),對(duì)于結(jié)直腸癌確診時(shí)合并的肝轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)仍缺乏方便而全面的術(shù)前生物標(biāo)志。CT (Computed Tomography)作為一種非侵入性成像工具,是結(jié)直腸癌患者術(shù)前評(píng)估的首選影像學(xué)輔助檢查手段。CT在結(jié)直腸癌的肝轉(zhuǎn)移的診斷中有廣泛的應(yīng)用,能夠客觀且全面的對(duì)肝轉(zhuǎn)移灶情況進(jìn)行了解；其中平掃CT檢查可描述病灶為實(shí)性或囊性及有無(wú)鈣化；增強(qiáng)CT掃描可進(jìn)一步反映病灶的血供特點(diǎn),對(duì)其大小、范圍的顯示更客觀。但無(wú)論是平掃CT還是增強(qiáng)CT,對(duì)于遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移(M分期)情況,單純基于原發(fā)灶的傳統(tǒng)CT影像評(píng)估難以預(yù)測(cè)；且對(duì)于直徑10mm以下的病灶難以顯示的同時(shí),大小小于10mm的轉(zhuǎn)移瘤很難與小血管瘤和囊腫區(qū)分。另外,CT影像的這種依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)性的常規(guī)分析方式可用于評(píng)估腫瘤的結(jié)構(gòu)特征,但不能描繪腫瘤內(nèi)功能或分子的細(xì)節(jié)。近年來(lái)計(jì)算機(jī)硬件及軟件技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了圖像紋理分析在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。紋理分析則是一種用于評(píng)估圖像像素灰度值局部特征、像素灰度值變化規(guī)律及其分布模式的技術(shù),不同方式提取得到的不同紋理特征可反映不同的生理或病理信息。相對(duì)于簡(jiǎn)單的基于整個(gè)感興趣區(qū)域的定性參數(shù)(如腫瘤形態(tài)分葉、邊界不清等),紋理分析可更全面地反映感興趣區(qū)域內(nèi)的生理異質(zhì)性,可被應(yīng)用于多種醫(yī)學(xué)成像圖像以輔助疾病診療。這些紋理特征是“可測(cè)量和可量化的、可作為健康或生理相關(guān)情況(如疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,疾病診斷,代謝過(guò)程)評(píng)價(jià)指標(biāo)的生物學(xué)參數(shù)”,有作為影像生物標(biāo)志(Imaging Biomarkers)的潛能。其中基于CT圖像提取的灰度直方圖及灰度共生矩陣(Gray-level Co-occurrence Matrix,GLCM)類(lèi)別的多種紋理特征與腫瘤分期,代謝,缺氧,及血管生成相關(guān),在病變的檢出、定性、療效評(píng)估方面顯示出巨大的潛能。紋理分析在結(jié)直腸癌中的應(yīng)用亦有少量文獻(xiàn)報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn),門(mén)脈期肝臟實(shí)質(zhì)CT圖像紋理分析較之CT灌注圖像可更好地預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌患者的生存,這提示不同預(yù)后的結(jié)直腸癌患者肝組織微觀環(huán)境不同。反之,基于結(jié)直腸癌原發(fā)灶的紋理分析建立影像生物標(biāo)志,是否可檢測(cè)患者診斷時(shí)合并的同時(shí)性結(jié)直腸癌肝臟轉(zhuǎn)移是值得探討的議題。研究目的1.建立基于原發(fā)病灶紋理特征的可檢測(cè)結(jié)直腸癌同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移的影像生物標(biāo)志。2.建立基于影像生物標(biāo)志的可檢測(cè)結(jié)直腸癌同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移的臨床-影像模型。材料與方法1.病例收集本研究通過(guò)了廣東省人民醫(yī)院(廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：GDREC2012020H)�；仡櫺允占瘡V東省人民醫(yī)院(廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)2007年1月至2012年4月之間經(jīng)手術(shù)切除或活檢病理確診為結(jié)直腸癌病例,從其中篩選結(jié)直腸癌確診時(shí)合并肝轉(zhuǎn)移患者；并以樣本量(1：1)配比篩選結(jié)直腸癌確診時(shí)無(wú)伴肝轉(zhuǎn)移患者。結(jié)直腸癌確診時(shí)合并同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移患者的納入與排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：(a)患者經(jīng)病理確診為結(jié)直腸癌,確診時(shí)并有病理或臨床確診合并肝轉(zhuǎn)移；(b)患者確診前后兩周內(nèi)有包含結(jié)直腸癌病灶的完備增強(qiáng)CT圖像。排除標(biāo)準(zhǔn)：(a)患者確診為結(jié)直腸癌前合并其他原發(fā)癌的肝轉(zhuǎn)移；(b)患者確診前后兩周內(nèi)的CT檢查前經(jīng)過(guò)放療、化療或放化療；(c)患者合并炎癥性疾病,包括感染、缺血性心臟病、膠原性疾病、腸穿孔或梗阻；(d)患者合并家族性腺瘤性息肉病或遺傳性非息肉性結(jié)腸癌；(e)CT圖像缺乏或質(zhì)量差而無(wú)法評(píng)估者。結(jié)直腸癌確診時(shí)無(wú)合并肝轉(zhuǎn)移患者的納入與排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：(a)患者經(jīng)病理確診為結(jié)直腸癌,且確診時(shí)肝內(nèi)無(wú)轉(zhuǎn)移灶；(b)患者確診前后兩周內(nèi)有包含結(jié)直腸癌病灶的完備增強(qiáng)CT圖像。排除標(biāo)準(zhǔn)：(a)患者確診前后兩周內(nèi)的CT檢查前經(jīng)過(guò)放療、化療或放化療；(b)患者合并炎癥性疾病,包括感染、缺血性心臟病、膠原性疾病、腸穿孔或梗阻；(c)家族性腺瘤性息肉病或遺傳性非息肉性結(jié)腸癌；(d)CT圖像缺乏或質(zhì)量差而無(wú)法評(píng)估者。臨床資料收集對(duì)病例人口學(xué)資料(年齡、性別)、原發(fā)癌灶部位(升結(jié)腸、橫結(jié)腸、降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸、直腸)及癌胚抗原(CEA)水平的基線數(shù)據(jù)進(jìn)行了回顧性記錄。CEA水平正常與異常的閾值為5ng/ml(正常5ng/ml升高5ng/ml)。2.CT掃描方案患者行GE LightSpeed Ultra8排螺旋CT (GE Healthcare, Hino,Japan)或LightSpeed VCT 64排螺旋CT (GE Medical systems, Milwaukee, Wis)腹部CT掃描。首先行平掃CT掃描,采集平掃CT圖像。增強(qiáng)CT掃描：靜脈注射90—100毫升碘造影劑(Ultravist 370, Bayer Schering Pharma, Berlin, Germany),注射速度為3.0或3.5ml/s(Ulrich CT Plus 150, Ulrich Medical, Ulm, Germany);分別于22和60s延遲后采集動(dòng)脈期和門(mén)脈期增強(qiáng)CT圖像。1.圖像后處理及紋理特征提取感興趣區(qū)域(Region of interest,ROI)的放置掃描完成后數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾E工作站,平掃及增強(qiáng)圖像均以2.5mm層厚行橫斷面重建。從圖像存檔和通信系統(tǒng)(PACS)檢索圖像并導(dǎo)出至(Viewforum；iMAC；Cupertino,Calif)。ROI的放置是由兩名放射科醫(yī)生(分別具有3年和5年的臨床腹部CT診斷經(jīng)驗(yàn))使用基于Matlab 2010a(Mathworks,Natick,USA)編寫(xiě)的軟件完成。第一名醫(yī)生放置ROI并進(jìn)行紋理特征提取一次,1周后再進(jìn)行第二次ROI放置及紋理特征提取,用于測(cè)量者自身一致性的評(píng)估；另一名測(cè)量者僅進(jìn)行ROI放置及特征提取一次,與第一位測(cè)量者的第一次測(cè)量評(píng)估測(cè)量者間的一致性。首先于門(mén)脈期圖像腫瘤最大橫截面層面勾畫(huà)腫瘤輪廓確定ROI。平掃CT圖像及動(dòng)脈期CT圖像選取與門(mén)脈期圖像所選層面一致的層面；勾畫(huà)腫瘤輪廓時(shí)參考門(mén)脈期ROI調(diào)整所放置的ROI。紋理特征的提取使用拉普拉斯高斯空間濾波器(%，

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