宫颈上皮内瘤变液基细胞学计算机辅助诊断分类研究

发布时间：2018-10-12 08:29

【摘要】：目的定量揭示宫颈上皮内瘤变液基细胞学的形态学参数和色度学参数特征,筛选对宫颈液基细胞学诊断分类有重要价值的形态学和色度学参数,探讨这些参数在宫颈上皮内瘤变液基细胞学诊断分型方面的意义,根据形态学参数和色度学参数建立一种新的宫颈上皮内瘤变定量诊断分类方法。方法收集南方医科大学华银医学检验中心及惠州市中心人民医院40例正常人及224例确诊宫颈上皮内瘤变患者的液基细胞学涂片,将收集的涂片分为未见上皮内瘤变细胞或癌性细胞NILM)、非典型鳞状细胞不能明确意义细胞(ASC-US)、低级别鳞状上皮内病变细胞(LSIL)、非典型鳞状细胞不能除外高级别病变细胞(ASC-H)和高级别鳞状上皮内病变细胞(HSIL)5个组,在光学显微镜40倍物镜下采集细胞图像并输入计算机中,应用ImageJ 1.48图像分析软件分别测试整个细胞及细胞核的形态学和色度学参数,所选的形态学参数包括面积(Area)、长轴(Axismajor)、短轴(Axisminor)、周长(Perimeter)、形状因子PE(Form Factor PE)、形状因子AR(Form Factor AR)、规化形状因子(Regular Form Factor)、形状不规则指数(Form Irregular Index)、核浆比(Nuclear to Cytoplasmic Area Ratio),所选的色度学参数包括红基色(R)、绿基色(G)、蓝基色(B)、红基色系数(r)、绿基色系数(g)、蓝基色系数(b)。采用SPSS 17.0软件统计包对不同组别宫颈液基细胞的形态学参数及色度学参数进行统计分析,连续型变量的结果以均数()、标准差(SD)、最大值(Max)、最小值(Min)、全距(Range)、变异系数(CV)表示；对不同组别的测试结果进行如下分析：满足参数检验条件的变量间比较使用One-Way ANOVA分析进行不同组间的比较；不满足参数检验条件的变量间比较使用Mann-Whitney U检验或Kruskal-Wallis检验。对不同组别间进行逐步判别分析并分别建立典则判别函数及Fisher线性判别函数,绘制典则判别分类图并计算各组的回代判别准确率和交叉验证准确率,对相应两个组别间分别进行二分类Logistic回归分析及绘制ROC曲线,以筛选对分类有显著统计学差异的参数,分别计算各参数取得最大约登指数(Youden's Index)时的截断值(Cut Point)及分类的灵敏度(Sensitivity)和特异度(Specificity),根据计算得到的参数截断值重新调整样本的纳入标准并对不同组别间重新建立逐步判别函数,计算各组的回代判别准确率和交叉验证准确率。结果一、宫颈上皮内瘤变液基细胞学形态学及色度学参数测试结果在形态学参数比较方面,NILM细胞的面积为各组中最大,其细胞核的平均面积为各组中最小,差异具有统计学显著性(P0.001)；ASC-H与HSIL细胞面积的变异系数及细胞核面积的变异系数均远高于其他三组,差异具有统计学显著性(P均0.001)；ASC-US与LSIL两组细胞的平均面积大小相近,前者细胞核的平均面积大于后者,变异系数则小于后者；NILM的细胞及细胞核各项参数的变异系数均为各组中最小,差异具有统计学显著性(P均0.001),HSIL与ASC-H细胞核的形状不规则指数同为各组中最大,与其余三组的差异具有统计学显著性(P均0.001),ASC-US细胞核的形状因子AR的变异系数、HSIL细胞核的形状因子PE的变异系数均为各组中最大,差异具有统计学显著性(P均0.001),HSIL与ASC-H的细胞核核浆比及核浆比的变异系数均远高于其他三组,差异具有统计学显著性(P均0.001)。在色度学参数比较方面,NILM细胞核的红基色、绿基色、蓝基色平均值在各组中均为最大,差异具有统计学显著性(P均0.001),而红基色及蓝基色的变异系数在各组中均为最小,差异具有统计学显著性(P均0.001)；HSIL与ASC-H的红基色、绿基色、蓝基色平均值在各组中均为最小,差异具有统计学显著性(P均0.001)。二、宫颈上皮内瘤变液基细胞学形态学与色度学参数的判别分析结果1.正常鳞状上皮细胞与病变鳞状上皮细胞的判别分析结果由形态学及色度学参数建立的逐步判别函数对正常鳞状上皮细胞与病变鳞状上皮细胞的总体回代判别准确率和交叉验证准确率均为96.5%,判别函数对正常鳞状上皮细胞的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为97.2%和97.1%,判别函数对病变鳞状上皮细胞的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为96.4%.和96.3%。2.不同类型宫颈上皮内瘤变液基细胞学的判别分析结果由形态学及色度学参数建立的逐步判别函数对不同类型宫颈上皮内瘤变液基细胞学的总体回代判别准确率为74.9%,总体交叉验证准确率为74.6%,判别函数对NILM细胞的回代判别准确率和交叉验证准确率均为92.7%,对ASC-US细胞的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为71.0%和70.7%,对LSIL细胞的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为71.3%和70.8%,对ASC-H细胞的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为72.8%和72.4%,对HSIL细胞的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为69.3%和68.7%。3.二分类Logistic回归分析和ROC曲线结果经二分类Logistic回归分析结果可知,细胞的形状因子AR、细胞核的形状不规则指数、蓝基色系数对ASC-US与LSIL的鉴别效果较好,回归方程的判别总准确率为77.3%；经二分类Logistic回归分析结果可知,细胞的面积、细胞核的周长、细胞核的长轴、细胞核的短轴、绿基色系数对ASC-H与HSIL的鉴别效果较好,回归方程的判别总准确率为74.6%。经ROC曲线筛选结果可知,细胞的形状因子PE、细胞的形状因子AR、细胞的规化形状因子、细胞核的形状因子PE、细胞核的形状因子AR、蓝基色系数对ASC-US与LSIL的鉴别效果较好,当蓝基色系数为0.425时可取得所有参数中的最大约登指数(25.83%)；经ROC曲线筛选结果可知,细胞的面积、细胞的长轴、细胞的短轴、细胞的周长、细胞核的面积、细胞核的长轴、细胞核的短轴、细胞核的周长、蓝基色对ASC-H与HSIL的鉴别效果较好,当蓝基色为103.3时可取得所有参数中的最大约登指数(31.46%),当细胞的面积为85.71μm2时可取得第二大约登指数(29.56%)。4.样本纳入标准为蓝基色系数=0.425时的判别分析结果根据二分类Logistic回归分析及ROC曲线结果可知,蓝基色系数对ASC-US与LSIL的鉴别效果最佳,将ASC-US样本中蓝基色系数大于0.425的细胞剔除,将LSIL样本中蓝基色系数小于0.425的细胞剔除,然后对不同组别间重新建立逐步判别函数,由判别符合率结果可知,ASC-US与LSIL的判别符合率均有所提高,判别函数对ASC-US的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为88.7%和88.5%,判别函数对LSIL的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为82.4%和82.0%,判别函数的总体回代判别准确率和交叉验证准确率分别为80.5%和80.1%。5.样本纳入标准为细胞的面积=85.71μm2时的判别分析结果根据二分类Logistic回归分析及ROC曲线结果可知,细胞的面积对ASC-H与HSIL的鉴别效果最佳,将ASC-H样本中细胞面积大于85.71μm2的细胞剔除,将HSIL样本中细胞面积小于85.71μm2的样本剔除,然后对不同组别间重新建立逐步判别函数,由判别符合率结果可知,ASC-H与HSIL的判别符合率均有所提高,判别函数对ASC-H的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为96.9%和96.6%,判别函数对HSIL的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为87.4%和87.0%,判别函数的总体回代判别准确率和交叉验证准确率分别为82.9%和82.5%。6.样本纳入标准为蓝基色系数=0.425及细胞的面积=85.71μm2时的判别分析结果将蓝基色系数=0.425与细胞的面积=85.71μm2联合作为样本纳入标准重新建立逐步判别函数,由判别符合率结果可知,各组的回代判别准确率和交叉验证准确率都有所提高,NILM的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为95.1%和95.0%,ASC-US的回代判别准确率和交叉验证准确率均为90.5%,LSIL的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为84.4%和84.1%,ASC-H的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为97.2%和96.9%,HSIL的回代判别准确率和交叉验证准确率分别为88.3%和88.0%,判别函数的总体回代判别准确率和交叉验证准确率分别为91.2%和91.0%。结论一、形态学参数及色度学参数在不同类型宫颈上皮内瘤变液基细胞间存在明显差异,可用于宫颈上皮内瘤变的计算机定量诊断分析；二、形态学参数及色度学参数对正常鳞状上皮细胞的诊断分类效果较好；三、蓝基色系数、细胞的面积可分别用于ASC-US与LSIL间、ASC-H与HSIL间的鉴别诊断；四、本文基于形态学和色度学参数建立的诊断分类模型可较好提高宫颈上皮内瘤变液基细胞学不同类型细胞间的分类准确率。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R737.33

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