鄧波 孟令平 孔鵬 張洪 李長富

螺旋CT靶掃描及重建聯(lián)合Fisher判別在孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性診斷中的作用

鄧波 孟令平 孔鵬 張洪 李長富

目的 探討螺旋CT靶掃描及三維重建技術(shù)聯(lián)合Fisher判別法在孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性鑒別診斷中的價值及臨床作用。方法 收集分析80例孤立性肺結(jié)節(jié)(SPN)患者的CT及臨床基本資料, 按手術(shù)病理為金標(biāo)準(zhǔn)分為良性(n=22)、惡性(n=58)兩組，通過多平面重組(MPR)、最小密度投影(MIP)、容積再現(xiàn)(VR)、曲面重建(CPR)等后處理重建技術(shù)充分顯示肺結(jié)節(jié)CT形態(tài)學(xué)特征，如分葉征、支氣管截斷征、空泡征、毛刺征、血管集束征、胸膜凹陷征、棘突征等，將三維數(shù)據(jù)依據(jù)病理結(jié)果分為良、惡性兩組，以兩組間具有統(tǒng)計學(xué)意義的的CT形態(tài)學(xué)特征(分葉征、支氣管截斷征、空泡征、毛刺征、血管集束征、胸膜凹陷征、棘突征)為指標(biāo)并行Fisher判別，得出標(biāo)準(zhǔn)判別式后，采用交叉核實(shí)法計算誤判概率。結(jié)果 靶掃描三維重建技術(shù)所獲得的SPN陽性征像明顯比傳統(tǒng)的二維圖像多，依據(jù)SPN三維重建數(shù)據(jù)得出的Fisher 判別公式為Z=1.094X1+0.614X2-0.420X3-0.960X4-0.310X5+0.679X6+1.035X7，誤判率為7.5%, 鑒別診斷的準(zhǔn)確率達(dá)92.5% 。結(jié)論 螺旋CT靶掃描及重建聯(lián)合Fisher判別在孤立性肺結(jié)節(jié)良惡性的定性診斷具有較高的臨床價值。

孤立性肺結(jié)節(jié)病變;螺旋CT靶掃描技術(shù);X線計算機(jī)；體層攝影術(shù)；Fisher判別

目前孤立性肺結(jié)節(jié)(solitary pulmonary nodule，SPN)的公認(rèn)統(tǒng)一定義為：肺內(nèi)單發(fā)、直徑≤30 mm的圓形、類圓形或形態(tài)不規(guī)則，不伴肺不張、轉(zhuǎn)移灶或合并肺內(nèi)其它病變的肺部孤立性結(jié)節(jié)[1-2]。常見的SPN包括原發(fā)型肺癌、炎性感染、肺內(nèi)轉(zhuǎn)移灶、良性腫瘤等，因此SPN的早期正確診斷就顯得尤為重要，直接影響患者治療方式的選擇，對臨床治療具有重要作用，本文通過聯(lián)合螺旋CT靶掃描及三維重建技術(shù)與Fisher判別用于SPN的鑒別診斷，以提高其診斷準(zhǔn)確率。

資料與方法

一、一般資料

收集2014年6月-2016年6月在我院行胸部CT檢查發(fā)現(xiàn)的SPN經(jīng)手術(shù)治療并病理證實(shí)共計80例病例，其中惡性結(jié)節(jié)58例，良性結(jié)節(jié)22例，患者年齡25-82歲，男性48例，女性32例，平均年齡43.4歲。

二、CT檢查及征象評價

經(jīng)西門子SOMATOM Definition As+128層4D螺旋CT掃描儀進(jìn)行常規(guī)胸部掃描(管電壓120KV, 47-59mAs，準(zhǔn)直128×0.6mm,掃描層厚5mm，層距為1.2mm。)發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)后，以肺結(jié)節(jié)為中心行窄FOV薄層高分辨(HRCT)靶掃描，層厚及層間距分別為1mm ，0.8mm，F(xiàn)OV 常規(guī)為20cm。將掃描獲得圖像，傳入ADW4.6后處理工作站行多平面重組(MPR)、容積再現(xiàn)(VR)、曲面重組(CPR)、最小密度投影(MIP)等不同技術(shù)進(jìn)行重建，并由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師對重建前及重建后肺結(jié)節(jié)的胸膜凹陷征、分葉征、毛刺征、棘突征、支氣管截斷征、空泡征等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、統(tǒng)計，將其分為傳統(tǒng)軸位、三維重建兩組，并將經(jīng)三維重建后的數(shù)據(jù)按病理及隨訪分成良、惡性兩組。

結(jié) 果

一、統(tǒng)計學(xué)分析

兩組數(shù)據(jù)并進(jìn)行單個征象的χ2檢驗(yàn),P<0 .05認(rèn)為有統(tǒng)計學(xué)意義，以兩組間有統(tǒng)計學(xué)意義的CT形態(tài)學(xué)征象作為指標(biāo)行Fisher判別, 并采用交叉核實(shí)法計算誤判概率。被作為判別指標(biāo)(X1=分葉征、X2=支氣管截斷征、X3=空泡征、X4=毛刺征、X5=血管集束征、X6=胸膜凹陷征、X7=棘突征)進(jìn)行Fisher判別, 所得判別公式為Z=1.094X1+0.614X2-0.420X3-0.960X4-0.310X5+0.679X6+1.035X7，判別界值Zc為0.846。將結(jié)節(jié)的各種CT 形態(tài)學(xué)征象賦值后代入公式中計算得到Z值, 當(dāng)Z>0.846時判為惡性結(jié)節(jié);Z<0.846時判為良性結(jié)節(jié);Z=0.846時可判為任一類。統(tǒng)計軟件為SPSS 19 .0 , 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為0 .05 ，與術(shù)后病理對照，來評價其準(zhǔn)確性。

二、CT征象分析

1 靶掃描及三維重建后圖像(圖1-4)7種征像的檢出率明顯高于傳統(tǒng)軸位圖像(表1)。三維重建后良性和惡性結(jié)節(jié)形態(tài)學(xué)征象行χ2檢驗(yàn)均有統(tǒng)計學(xué)意義(見表2)。

圖1 男，56 歲，左下肺微小浸潤性腺癌，圖1a傳統(tǒng)軸位平掃見左下肺片狀模糊密度增高影，圖1b、1c靶掃描示病灶邊緣見毛刺及分葉征，病灶內(nèi)見空泡征(箭)。

圖2 男37歲，右上肺錯構(gòu)瘤，傳統(tǒng)軸位掃描示右上肺邊緣清晰實(shí)行結(jié)節(jié)影，遠(yuǎn)端見一緊貼病灶血管影(箭)，圖2b、2c靶掃描MPR重建示病灶邊界清晰，未見明顯血管集束征。

圖3 男，65歲，右肺中葉浸潤性腺癌，圖3a傳統(tǒng)軸位掃描示右肺中葉片狀磨玻璃狀密度陰影，3b、3d靶掃描MPR重建清晰顯示病灶分葉征、內(nèi)部空泡征、及遠(yuǎn)端血管集束征、胸膜牽拉凹陷征(箭)，圖3c VR重建清晰顯示病灶大小及范圍。

圖4 男性52歲，右上肺鱗狀細(xì)胞癌，4a傳統(tǒng)軸位掃描示右上肺小片分葉狀實(shí)行結(jié)節(jié)影，圖4b、4c靶掃描MPR三維重建技術(shù)清晰顯示病灶分葉征、毛刺征、棘突征(箭)。

2 病理分析：80例結(jié)節(jié)中良性結(jié)節(jié)為22例，炎性假瘤9例，錯構(gòu)瘤6例，結(jié)核球4例,霉菌球2例，腺瘤1例，直徑大小約7mm-25mm不等，平均直徑約15mm。惡性結(jié)節(jié)58例, 微浸潤性腺癌21例,原位癌18例,腺癌8例，腺鱗癌4例,類癌3 例，小細(xì)胞癌2例，轉(zhuǎn)移瘤1例，大細(xì)胞癌1例，病灶直徑大小約5mm-28mm不等，平均直徑約19mm。按表1 、表2中具有統(tǒng)計學(xué)意義的CT征象進(jìn)行Fisher判別,采用交叉核實(shí)法估計誤判概率, 有6例結(jié)節(jié)良惡性判別錯誤，總體誤判率為7.5 %, 準(zhǔn)確率為92.5%。

圖5a 圖1病理(X400，HE)證實(shí)為微浸潤性腺癌。圖5b，圖2病理(X200，HE)證實(shí)為 錯構(gòu)瘤。圖5c，圖4病理(X400，HE)證實(shí)為鱗狀細(xì)胞癌。

表1 傳統(tǒng)軸位掃描，靶掃描及三維重建形態(tài)學(xué)征象檢出率比較

表2 良、惡性結(jié)節(jié)靶掃描及三維重建后CT形態(tài)學(xué)征象的檢出率

討 論

一、良、惡性肺結(jié)節(jié)不同病理基礎(chǔ)，分葉征主要是由于惡性腫瘤細(xì)胞生長速度不一，或在生長過程中受周圍結(jié)構(gòu)阻擋，形態(tài)變化多樣。以腺癌和鱗癌多見，良性結(jié)節(jié)較為少見，但有的炎性結(jié)節(jié)亦可見[3-4]，本文中分葉征分別出現(xiàn)為8、52例。支氣管截斷征主要是腫瘤細(xì)胞沿著支氣管壁生長或者壓迫鄰近支氣管所致支氣管狹窄或截斷。主要發(fā)生在中央型肺癌中，SPN中較少[5]，本文中支氣管截斷征分別出現(xiàn)2、20例。空泡征是腫瘤細(xì)胞浸潤肺泡，瘤體內(nèi)殘存的正常肺泡組織所致，部分炎性結(jié)節(jié)亦可見[6]，本文中空泡征分別出現(xiàn)2、23例。毛刺征是惡性細(xì)胞浸潤病灶周圍的小葉間隔并引起小葉間隔水腫或小血管、小淋巴管、小支氣管阻塞或擴(kuò)張等所致。有的良性病灶由于增生、滲出及纖維化亦可見毛刺[7-8]。惡性結(jié)節(jié)以短毛刺多見，良性結(jié)節(jié)以長毛刺居多，本文中毛刺征分別出現(xiàn)7、35例。血管集束征是腫瘤組織浸潤生長，牽拉鄰近血管向瘤體集中所致。有文獻(xiàn)報道指出血管集束征在良、惡性病灶中出現(xiàn)率分別為33%、58%[9-10]，本文中血管集束征分別出現(xiàn)5、34例。胸膜凹陷征是病灶浸潤?quán)徑啬ぃ鹦啬ふ尺B、增厚所致。研究顯示生長在胸膜附近的結(jié)節(jié)中，惡性結(jié)節(jié)出現(xiàn)此征象概率約68%，良性約35%[11]，本文中胸膜凹陷征分別出現(xiàn)7、53例，棘突征在惡性結(jié)節(jié)中是由于腫瘤細(xì)胞浸潤血管周圍的結(jié)締組織或沿淋巴管蔓延所致。良性結(jié)節(jié)中由于干酪樣組織或炎性分泌物侵入小葉間隔，導(dǎo)致局部支氣管、血管呈炎癥反應(yīng)改變，該征象在惡性病變中出現(xiàn)率為56%，良性病變出現(xiàn)率為46%[12-13]，本文中棘突征分別出現(xiàn)9、45例，以上征象均可作為良、惡性結(jié)節(jié)鑒別征象指標(biāo)。

二、靶掃描后三維圖像顯示征象優(yōu)越性

三維重建技術(shù)對于傳統(tǒng)軸位圖像具有一定的優(yōu)越性，可通過容積掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行MPR、CPR、MIP、VR、SSD等重建處理更加全面的顯示結(jié)節(jié)的特征，發(fā)現(xiàn)一些傳統(tǒng)軸位圖像沒有的特征。MPR對于顯示分葉征、毛刺征、胸膜凹陷征及棘突征明顯優(yōu)于傳統(tǒng)軸位圖像，本研究傳統(tǒng)軸位圖像發(fā)現(xiàn)分葉征18例，經(jīng)MPR重建后可發(fā)現(xiàn)60例有該征象；80例病例中，傳統(tǒng)軸位圖像檢出毛刺征10例，經(jīng)MPR重建后檢出42例；80例病例中，傳統(tǒng)軸位圖像檢出胸膜凹陷征14例，經(jīng)MPR重建后可檢出60例；80例病例中，傳統(tǒng)軸位圖像檢出棘突征17例，經(jīng)CPR重建后可檢出54例。VR與MIP對于顯示肺結(jié)節(jié)征象相似，均可用于顯示結(jié)節(jié)與其周圍血管之間的關(guān)系，本研究發(fā)現(xiàn)這2種重建方法對血管集束征檢出無明顯差別，不同之處在于VR空間立體感強(qiáng)于MIP。本組80例病例中，傳統(tǒng)軸位圖像檢出血管集束征5例，而經(jīng)VR和MIP重建后可檢出39例。由此可知VR和MIP重建后圖像對肺結(jié)節(jié)的血管集束征明顯優(yōu)于傳統(tǒng)軸位圖像。CPR是用掃描后的原始數(shù)據(jù)，在橫斷面圖像上沿肺結(jié)節(jié)所在的肺段支氣管畫l條曲線，沿該曲線做曲面圖像重建，并以該曲線為中心，多角度旋轉(zhuǎn)，觀察該支氣管與肺結(jié)節(jié)之間的關(guān)系。該方法對支氣管截斷征的檢出率較高。本組80例病例中，傳統(tǒng)軸位圖像檢出支氣管截斷征4例，經(jīng)CPR重建后可檢出22例，通過本文研究及相關(guān)文獻(xiàn)[14-15]可知靶掃描聯(lián)合三維重建技術(shù)較傳統(tǒng)軸位掃描對肺結(jié)節(jié)分葉征、毛刺征、胸膜凹陷征、棘突征、支氣管截斷征、空泡征、血管集束征的清晰、準(zhǔn)確顯示具有明顯的優(yōu)勢，可以明顯提高SPN良惡性診斷的準(zhǔn)確率,唯一不足之處在于靶掃描需要針對發(fā)現(xiàn)的結(jié)節(jié)做重復(fù)掃描，患者需要接受較多的輻射劑量。

三、Fisher判別原理

已知A、B 2類觀察對象，分別記錄其X1、X2、X3….Xm個觀測指標(biāo)，找出一個線性組合Z=C1X1 +C2X2 + … +CmXm，求得判別式后按公式逐例計算各自函數(shù)值Zi，并進(jìn)一步計算A、B 兩類的均數(shù)和總均數(shù)Zc。當(dāng)各個病例的判別函數(shù)值Zi>Zc時，則判為A類；Zi

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The role of spiral CT scanning and reconstruction in the diagnosis of benign and malignant solitary pulmonary nodules by Fisher

DENGBo,MENGLing-ping,KONGPeng,ZHANHong,LIChang-fu.

DepartmentofRadiology,JinshanBranchofShanghaiSixthPeople'sHospital,Shanghai201599,China

Objective To identify the benign and malignant solitary pulmonary nodules of spiral CT scan and reconstruction technique combined with Fisher discriminant method. Methods The clinical data and CT of 80 solitary pulmonary nodules (SPN) patients were collected, and according to the surgical pathology as the gold standard they were divided into the benign group (n=22) and the malignant group (n=58). It used MPR, MIP, VR and CPR postprocessing reconstruction to reflect morphological characteristics of CT pulmonary nodules, such as lobulation, bronchial sign, vacuole sign, bur sign, vascular convergence sign, pleural indentation sign, and spinous process. Then they were divided into the benign and malignant group based on 3D data. Their morphological features were analyzed between the two groups by Fisher discriminant, and the standard discriminant after was used to calculate the probability of miscarriage of justice by cross verification method. Results Target scanning and three dimensional reconstruction technology of SPN positive signs were significantly more than the traditional two-dimensional images. The Fisher discriminant formula wasZ=1.094X1+0.614X2-0.420X3-0.960X4-0.310X5+0.679X6+1.035X7 and the misjudgment rate was 7.5%. The differential diagnosis of quasi accuracy was 92.5%. Conclusion Spiral CT scanning and reconstruction combined with Fisher discriminant has a high clinical value in the diagnosis of benign and malignant solitary pulmonary nodules.

pulmonary nodule lesions; spiral CT target scanning technology; tomography; X-ray computed; Fisher discriminant

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.05.010

201599 上海，上海市第六人民醫(yī)院金山分院

2016-11-30]