基于结直肠癌原发病灶的CT纹理分析在检测同时性肝转移中的临床应用研究

发布时间：2017-08-31 18:45

  本文关键词：基于结直肠癌原发病灶的CT纹理分析在检测同时性肝转移中的临床应用研究

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【摘要】：[研究背景]在我国,结直肠癌(colorectal cancer, CRC)是常见的消化系统恶性肿瘤,其发病率位于恶性肿瘤第5位；死亡率位居癌症相关死亡的第5位。结直肠癌肝转移(colorectal liver metastases, CRLMs)是结直肠癌最常见的血行转移,亦是病人最主要的死亡原因；其中约15%-25%的结直肠癌病人在原发灶确诊时即合并同时性肝转移(synchronous colorectal liver metastases, sCRLMs)。结直肠癌合并同时性肝转移患者的治疗方式与不合并肝转移患者的治疗方式有显著不同。结直肠癌原发灶以及肝转移灶的手术切除是目前sCRLMs患者唯一可提高治愈率以获得长期生存的关键治疗手段,联合术后的辅助治疗,患者5年生存率最高可达62%。因此,结直肠癌诊断时是否合并同时性肝转移灶是影响其治疗方案的关键因素,合并的肝转移灶的检测可为临床制定合理的个体化治疗方案提供重要的科学依据。目前,诊断结直肠癌肝转移的一种较为广泛采用的方法是癌胚抗原的测定,但其并非结直肠癌特异性抗原,在临床诊断中不能将其作为诊断早期结直肠癌的指标。目前文献报道的可提示结直肠癌合并肝转移的指标包括结直肠癌原发灶的病理分级、组织类型、淋巴结转移、肠壁侵袭、肿瘤标志物水平等多种因素但上述指标多为有创、术后获取指标,对于结直肠癌确诊时合并的肝转移预测仍缺乏方便而全面的术前生物标志。CT (Computed Tomography)作为一种非侵入性成像工具,是结直肠癌患者术前评估的首选影像学辅助检查手段。CT在结直肠癌的肝转移的诊断中有广泛的应用,能够客观且全面的对肝转移灶情况进行了解；其中平扫CT检查可描述病灶为实性或囊性及有无钙化；增强CT扫描可进一步反映病灶的血供特点,对其大小、范围的显示更客观。但无论是平扫CT还是增强CT,对于远处转移(M分期)情况,单纯基于原发灶的传统CT影像评估难以预测；且对于直径10mm以下的病灶难以显示的同时,大小小于10mm的转移瘤很难与小血管瘤和囊肿区分。另外,CT影像的这种依赖于经验性的常规分析方式可用于评估肿瘤的结构特征,但不能描绘肿瘤内功能或分子的细节。近年来计算机硬件及软件技术的发展极大地促进了图像纹理分析在医学领域的应用。纹理分析则是一种用于评估图像像素灰度值局部特征、像素灰度值变化规律及其分布模式的技术,不同方式提取得到的不同纹理特征可反映不同的生理或病理信息。相对于简单的基于整个感兴趣区域的定性参数(如肿瘤形态分叶、边界不清等),纹理分析可更全面地反映感兴趣区域内的生理异质性,可被应用于多种医学成像图像以辅助疾病诊疗。这些纹理特征是“可测量和可量化的、可作为健康或生理相关情况(如疾病风险评估,疾病诊断,代谢过程)评价指标的生物学参数”,有作为影像生物标志(Imaging Biomarkers)的潜能。其中基于CT图像提取的灰度直方图及灰度共生矩阵(Gray-level Co-occurrence Matrix,GLCM)类别的多种纹理特征与肿瘤分期,代谢,缺氧,及血管生成相关,在病变的检出、定性、疗效评估方面显示出巨大的潜能。纹理分析在结直肠癌中的应用亦有少量文献报道。研究发现,门脉期肝脏实质CT图像纹理分析较之CT灌注图像可更好地预测结直肠癌患者的生存,这提示不同预后的结直肠癌患者肝组织微观环境不同。反之,基于结直肠癌原发灶的纹理分析建立影像生物标志,是否可检测患者诊断时合并的同时性结直肠癌肝脏转移是值得探讨的议题。研究目的1.建立基于原发病灶纹理特征的可检测结直肠癌同时性肝转移的影像生物标志。2.建立基于影像生物标志的可检测结直肠癌同时性肝转移的临床-影像模型。材料与方法1.病例收集本研究通过了广东省人民医院(广东省医学科学院)伦理委员会的批准(批准号：GDREC2012020H)。回顾性收集广东省人民医院(广东省医学科学院)2007年1月至2012年4月之间经手术切除或活检病理确诊为结直肠癌病例,从其中筛选结直肠癌确诊时合并肝转移患者；并以样本量(1：1)配比筛选结直肠癌确诊时无伴肝转移患者。结直肠癌确诊时合并同时性肝转移患者的纳入与排除标准纳入标准：(a)患者经病理确诊为结直肠癌,确诊时并有病理或临床确诊合并肝转移；(b)患者确诊前后两周内有包含结直肠癌病灶的完备增强CT图像。排除标准：(a)患者确诊为结直肠癌前合并其他原发癌的肝转移；(b)患者确诊前后两周内的CT检查前经过放疗、化疗或放化疗；(c)患者合并炎症性疾病,包括感染、缺血性心脏病、胶原性疾病、肠穿孔或梗阻；(d)患者合并家族性腺瘤性息肉病或遗传性非息肉性结肠癌；(e)CT图像缺乏或质量差而无法评估者。结直肠癌确诊时无合并肝转移患者的纳入与排除标准纳入标准：(a)患者经病理确诊为结直肠癌,且确诊时肝内无转移灶；(b)患者确诊前后两周内有包含结直肠癌病灶的完备增强CT图像。排除标准：(a)患者确诊前后两周内的CT检查前经过放疗、化疗或放化疗；(b)患者合并炎症性疾病,包括感染、缺血性心脏病、胶原性疾病、肠穿孔或梗阻；(c)家族性腺瘤性息肉病或遗传性非息肉性结肠癌；(d)CT图像缺乏或质量差而无法评估者。临床资料收集对病例人口学资料(年龄、性别)、原发癌灶部位(升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠、直肠)及癌胚抗原(CEA)水平的基线数据进行了回顾性记录。CEA水平正常与异常的阈值为5ng/ml(正常5ng/ml升高5ng/ml)。2.CT扫描方案患者行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扫描。首先行平扫CT扫描,采集平扫CT图像。增强CT扫描：静脉注射90—100毫升碘造影剂(Ultravist 370, Bayer Schering Pharma, Berlin, Germany),注射速度为3.0或3.5ml/s(Ulrich CT Plus 150, Ulrich Medical, Ulm, Germany);分别于22和60s延迟后采集动脉期和门脉期增强CT图像。1.图像后处理及纹理特征提取感兴趣区域(Region of interest,ROI)的放置扫描完成后数据传输到GE工作站,平扫及增强图像均以2.5mm层厚行横断面重建。从图像存档和通信系统(PACS)检索图像并导出至(Viewforum；iMAC；Cupertino,Calif)。ROI的放置是由两名放射科医生(分别具有3年和5年的临床腹部CT诊断经验)使用基于Matlab 2010a(Mathworks,Natick,USA)编写的软件完成。第一名医生放置ROI并进行纹理特征提取一次,1周后再进行第二次ROI放置及纹理特征提取,用于测量者自身一致性的评估；另一名测量者仅进行ROI放置及特征提取一次,与第一位测量者的第一次测量评估测量者间的一致性。首先于门脉期图像肿瘤最大横截面层面勾画肿瘤轮廓确定ROI。平扫CT图像及动脉期CT图像选取与门脉期图像所选层面一致的层面；勾画肿瘤轮廓时参考门脉期ROI调整所放置的ROI。纹理特征的提取使用拉普拉斯高斯空间滤波器(%，

本文编号：767299