潘淑淑，沈起鈞，陳文輝，阮 玫，單嫣娜

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬杭州市第一人民醫(yī)院放射科，浙江 杭州 310006)

圖1 患者女，43歲，卵巢SC， 增強(qiáng)CT靜脈期圖像(紅色虛線內(nèi)區(qū)域?yàn)镽OI) 圖2 患者女，65歲，卵巢SBT，增強(qiáng)CT靜脈期圖像(紅色虛線內(nèi)區(qū)域?yàn)镽OI)

卵巢漿液性腫瘤是最常見的婦科上皮源性腫瘤，分為良性、交界性和惡性[1]，分別約占全部卵巢漿液性腫瘤的58%、10%及32%[2]。卵巢漿液性囊腺瘤(serous cystadenoma, SC)為良性腫瘤，其鼠類肉瘤病毒癌基因(kirsten rat sarcoma viral oncogene， KRAS)、v-raf鼠類肉瘤病毒癌基因同源物B1(v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1， BRAF)無(wú)突變，故對(duì)無(wú)臨床癥狀患者建議進(jìn)行隨訪，不予有創(chuàng)干預(yù)[3]；而交界性漿液性腫瘤(serous borderline tumors， SBT)中30%存在KRAS及BRAF基因突變[4]，需手術(shù)治療。目前術(shù)前影像學(xué)診斷卵巢腫瘤的主要依據(jù)為醫(yī)師主觀經(jīng)驗(yàn)[5-6]，尚無(wú)可靠的定量參數(shù)作為客觀依據(jù)。影像組學(xué)通過深度學(xué)習(xí)等手段篩選、整合有意義的特征建模，并進(jìn)行客觀量化的評(píng)估[7-8]，但目前涉及鑒別卵巢良性與SBT的研究較少。本研究觀察增強(qiáng)CT影像組學(xué)鑒別診斷卵巢SC與SBT的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2017年1月—2019年6月80例于浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬杭州市第一人民醫(yī)院經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的卵巢SC及SBT患者。其中SC 49例，年齡16～73歲，平均(44.3±15.4)歲；單側(cè)病變41例，雙側(cè)8例；8例伴同側(cè)淋巴結(jié)腫大，5例腹腔積液；10例CA125升高。SBT 31例，年齡24～75歲，平均(48.0±15.1)歲；單側(cè)病變21例，雙側(cè)10例；11例伴同側(cè)淋巴結(jié)腫大，7例腹腔積液；13例CA125升高。納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前接受下腹部或盆腔CT增強(qiáng)掃描；②CT掃描前未接受放射及化學(xué)等治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①掃描區(qū)域存在偽影，如節(jié)育器植入或股骨頭置換等帶來(lái)的金屬偽影，并影響病灶顯示；②掃描范圍未能完全包括病灶。

1.2 儀器與方法 采用GE Optima 16排CT儀，管電壓 120 kV，自動(dòng)毫安(220～400 mA)，矩陣512×512，常規(guī)掃描層厚和層間距均為5 mm。掃描范圍自恥骨聯(lián)合下緣水平至髂前上棘(病灶較大時(shí)，向上掃描至包括全部病灶)。對(duì)比劑為優(yōu)維顯(320 mgI/ml)，注射流率3 ml/s。于患者平靜狀態(tài)下屏氣時(shí)采集圖像，平掃后約80 s獲得靜脈期增強(qiáng)圖像。

1.3 圖像處理及影像組學(xué)特征提取 由2名影像科醫(yī)師(分別為工作4年的住院醫(yī)師和工作14年的副主任醫(yī)師)閱片，采用雙盲法以ITK-SNAP(Version 3.6)軟件分別于病灶增強(qiáng)圖像上勾畫ROI(圖1、2)，軟件生成三維腫瘤區(qū)域圖像。

將圖像導(dǎo)入AK(Artificial Intelligence Kit，Version 3.0.1A)軟件提取病灶紋理特征。以隨機(jī)抽樣法將80例卵巢SC或SBT患者分為訓(xùn)練集55例及測(cè)試集25例。對(duì)訓(xùn)練集獲取的影像組學(xué)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)降維，將所得最優(yōu)特征參數(shù)納入多因素Logistic回歸分析，并建立預(yù)測(cè)模型，采用混淆矩陣法在測(cè)試集內(nèi)對(duì)模型進(jìn)行測(cè)試。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示正態(tài)分布的計(jì)量資料，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient， ICC)評(píng)價(jià)觀察者間一致性，ICC為0.75～1.00為一致性良好。以ROC曲線分析提取的特征參數(shù)及預(yù)測(cè)模型鑒別診斷卵巢SC與SBT的價(jià)值。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

卵巢SC與SBT之間患者年齡(t=-1.159，P=0.303)、病灶分布(χ2=2.764，P=0.096)、同側(cè)淋巴結(jié)腫大(χ2=3.848，P=0.052)及腹腔積液(χ2=2.281，P=0.134)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而SBT患者CA125升高比例高于SC(χ2=4.296，P=0.039)。

AK軟件共提取396個(gè)影像組學(xué)參數(shù)，經(jīng)降維處理后得到5個(gè)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的特征參數(shù)(表1)，分別為Percentile10、Percentile15、SA(Sum average)、LRHGLEa90,o1(Long Run High Grey Level Emphasis_angle90_offset1)及LRHGLEa90,o7(Long Run High Grey Level Emphasis_angle90_offset7)，2名影像科醫(yī)師提取5個(gè)特征參數(shù)的一致性均良好，見表1。

圖3 影像組學(xué)參數(shù)與Radscore模型的熱力圖 由藍(lán)色到紅色數(shù)值逐漸增加，行對(duì)應(yīng)病例編碼，列代表各影像特征參數(shù)， 因少數(shù)SC異質(zhì)性明顯，其影像組學(xué)參數(shù)接近或超過SBT，故SC病例中數(shù)例呈紅色

表1 影像組學(xué)特征參數(shù)及一致性分析

通過基于訓(xùn)練集的多因素Logistic回歸分析，計(jì)算各自加權(quán)系數(shù)的線性組合，得到Radscore模型：Radscore=-0.675-8.363×Percentile10+10.402×Percentile15-0.691×SA-1.231×LRHGLEa90,o1+0.218×LRHGLEa90,o7。

熱力圖顯示卵巢SC患者的Radscore、Percentile10及Percentile15小于SBT，而SA、LRHGLEa90,o1及LRHGLEa90,o7大于SBT(圖3)。

訓(xùn)練集中Radscore模型鑒別診斷卵巢SC與SBT的AUC、敏感度和特異度分別為0.90、0.91和0.79；在測(cè)試集進(jìn)行測(cè)試，得到的AUC、敏感度和特異度分別為0.86、0.90和0.73。見表2、圖4。

3 討論

CT影像組學(xué)能夠有效量化腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性，以影像組學(xué)參數(shù)構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型可用于鑒別診斷良惡性腫瘤。既往研究[3]報(bào)道，典型卵巢良性SC影像學(xué)表現(xiàn)為單房或寡房薄壁囊性腫塊，常呈均勻水樣密度；SBT常表現(xiàn)為多房囊性腫塊伴明顯實(shí)性成分，包括邊緣光滑的結(jié)節(jié)、斑片狀增厚或乳頭狀突起[9]。卵巢良性SC與SBT影像學(xué)表現(xiàn)不同，可能與病灶內(nèi)囊液細(xì)胞成分、乳頭突起及異常血管增生等組織學(xué)差異有關(guān)，提示不同影像學(xué)表現(xiàn)能夠反映卵巢良性與交界性腫瘤的內(nèi)部異質(zhì)性特點(diǎn)。

本研究針對(duì)卵巢SC及SBT共獲得5個(gè)影像組學(xué)特征參數(shù)，分別為Percentile10、Percentile15、SA、LRHGLEa90,o1及LRHGLEa90,o7。Percentile10和Percentile15屬于直方圖特征參數(shù)，而直方圖參數(shù)是基于像素分布的體素強(qiáng)度在CT圖像中的分布來(lái)反映組織異質(zhì)性[10]，即Percentile10及Percentile15值越大，腫瘤異質(zhì)性越明顯。SA屬于Haralick紋理特征，即以灰度共生矩陣量化圖像中相鄰像素的空間關(guān)系反映圖像中不同灰度像素分布的相似性及對(duì)稱性[11-12]，SA值越大表示像素之間灰度差別越小、峰值越小，對(duì)稱性越好。LRHGLEa90,o1及LRHGLEa90,o7屬于灰度游程長(zhǎng)度矩陣特征，與圖像紋理光滑程度有關(guān)，其數(shù)值越大，圖像紋理越光滑[13]。本研究中上述5個(gè)影像組學(xué)特征參數(shù)在SC與SBT之間存在明顯差異，SC的Percentile10、Percentile15小于SBT，其SA、LRHGLEa90,o1及LRHGLEa90,o7則大于SBT。根據(jù)上述5個(gè)影像組學(xué)特征參數(shù)構(gòu)建Radscore模型，熱力圖結(jié)果顯示SBT的Radscore值高于SC，提示SBT的腫瘤異質(zhì)性更顯著。ROC曲線分析結(jié)果顯示，基于影像組學(xué)構(gòu)建的Radscore模型在訓(xùn)練集及測(cè)試集中鑒別診斷卵巢SC與SBT的AUC分別為0.90和0.86，測(cè)試集測(cè)試其敏感度為0.90、特異度0.73，提示根據(jù)這一Radscore模型能夠預(yù)測(cè)卵巢良性及交界性腫瘤。

表2 訓(xùn)練集和測(cè)試集中各影像組學(xué)特征參數(shù)及模型的診斷效能

圖4 影像組學(xué)特征參數(shù)鑒別診斷卵巢SC與SBTs的ROC曲線 A.訓(xùn)練集； B.測(cè)試集

影像組學(xué)特征提取的穩(wěn)定性及可重復(fù)性是目前爭(zhēng)論的焦點(diǎn)[14-15]。本研究中2名影像科醫(yī)師雖然工作時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)差距較大，但所提取的ROI影像組學(xué)特征的一致性均良好(ICC>0.75)，表明影像組學(xué)分析較少受主觀經(jīng)驗(yàn)干擾，即使是低年資醫(yī)師也可準(zhǔn)確勾勒病灶邊緣。5個(gè)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的特征參數(shù)中，Percentile具有最高信度(ICC>0.94)，提示其一致性、穩(wěn)定性最好，可能與其受隨機(jī)統(tǒng)計(jì)波動(dòng)的影響較小有關(guān)[16]。

本研究的不足之處：①樣本量偏小，需增加樣本進(jìn)一步測(cè)試；②卵巢漿液性腫瘤形態(tài)不規(guī)則，本研究采用手動(dòng)分割方法，勾畫病灶邊界時(shí)無(wú)法完全避免容積效應(yīng)的干擾；③屬回顧性研究，尚需進(jìn)一步開展前瞻性研究加以完善。

綜上所述，增強(qiáng)CT影像組學(xué)能夠有效量化腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性。基于影像組學(xué)特征參數(shù)構(gòu)建的Radscore預(yù)測(cè)模型可鑒別診斷卵巢良性與交界性漿液性腫瘤，為制定個(gè)性化治療方案提供幫助。