CT纹理分析对结直肠癌与炎症性结直肠壁增厚的鉴别诊断价值

马永青，王志璐，王帝，董婷宇，宋德领，丁新

1.河北北方学院附属第一医院医学影像部，河北 张家口 075000；2.河北北方学院附属第一医院内镜中心，河北 张家口 075000；*通信作者 丁新 1689385729＠qq.com

近年全球结直肠癌（colorectal cancer，CRC）的发病率和死亡率均呈上升趋势，目前我国CRC每年新发病例数和死亡病例数增长较多[1]。CRC早期一般无明显临床症状，中晚期可出现便血、腹痛等症状，与炎性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）表现相同。内镜病理检查可以准确鉴别CRC与IBD，但穿孔、出血等并发症的发生率较高，且活动期IBD患者的检查风险明显增加[2]。目前CT用于诊断CRC日益广泛，但CRC与IBD在CT扫描中均可表现为不对称局部肠壁增厚征象，在一定程度上很难进行鉴别[3]。

CT纹理分析是影像组学分析领域发展的一部分，其在肿瘤临床诊疗中可提供特征分析、预后判断以及预测肿瘤治疗反应等重要信息，在预测CRC的病理特征、疗效及预后方面应用效果较好[4-5]。目前，CT纹理分析研究多集中于评估CRC的浸润、转移等方面，其鉴别CRC和IBD的研究较少。本研究拟对比CRC和IBD的平扫CT图像纹理特征差异，为CT图像中CRC与炎症性结直肠壁局限性增厚的鉴别诊断提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性纳入2018年5月—2020年5月于河北北方学院附属第一医院诊治的局限性结肠壁增厚患者103例，其中男58例，女45例，平均年龄（63.3±3.7）岁，根据病理结果分为CRC组63例和IBD组40例，两组患者一般资料见表1。纳入标准：①经病理证实为IBD或CRC；②行CT扫描及电子肠镜检查；③均为局限性肠壁增厚。排除标准：①检查前行手术、 放射治疗或化学治疗；②CT图像存在伪影或不够清晰，影响边界判定；③其他可能影响图像分析者。本研究通过本院医学伦理委员会审核（审批号：W2021005），所有患者均签署知情同意书。

1.2 检查方法 患者取仰卧位，使用东芝64排AQullion螺旋CT行平扫，扫描范围从膈肌层面至耻骨联合。扫描参数：管电压120 kV，管电流300 mA，层厚5 mm，层间距5 mm，扫描完毕后传入图像存储与传输系统（PACS）完成分析及图像存储。

1.3 纹理分析 纳入病例图像以DICOM格式拷贝后导入Firevoxel（https://firevoxel.org）纹理分析软件进行图像分析。由2位高年资主治医师共同判定病灶边界，逐层于病灶外缘1 mm处沿病灶形态进行勾勒并覆盖整个病灶，勾画感兴趣区（ROI），避免勾勒到周围组织并尽可能包含更多的病灶。然后利用Firevoxel软件自动提取均值、标准差、偏度、不均匀度、峰度和熵值等纹理参数，IBD与CRC病灶图像纹理参数见图1、2。

图1 女，64岁，乙状结肠中分化腺癌。A.CT平扫轴位图像；B.ROI的勾画（箭）；C.纹理分析直方图结果；ROI：感兴趣区

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0软件，符合正态分布的计量资料以±s表示，组间比较采用两独立样本t检验；非正态分布的计量资料以[M（Q1，Q3）]表示，组间比较采用秩和检验；计数资料组间比较采用χ2检验。利用受试者工作特征（ROC）曲线获取各差异参数的曲线下面积（AUC）及截断值，判定存在差异的参数对CRC与IBD的鉴别效能。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者临床资料比较 根据病理学分型，CRC组结肠腺癌62例，未分化癌1例；IBD组溃疡性结肠炎33例，克罗恩病7例。两组患者临床资料差异无统计学意义（P均＞0.05），见表1。

表1 两组患者临床资料比较

图2 男，57岁，降结肠溃疡性结肠炎。A.CT平扫轴位图像；B.ROI的勾画（箭）；C.纹理分析直方图结果；ROI：感兴趣区

2.2 两组患者纹理参数对比 CRC组患者熵值、不均匀度和峰度明显高于IBD组，差异均有统计学意义（P均＜0.05），其余参数差异无统计学意义（P均＞0.05），见表2。

表2 两组患者CT纹理分析参数比较[M（Q1，Q3）]

2.3 纹理特征参数鉴别CRC与IBD的ROC曲线分析 应用单个参数鉴别CRC与IBD时，熵值的诊断效能最高，AUC=0.852（95%CI0.773～0.931），截断值为3.389时的敏感度和特异度最高，分别为98.40%、65.00%。其次为不均匀度，AUC=0.770（95%CI0.680～0.860），截断值为0.016时的敏感度和特异度最高，分别为61.90%、90.00%。熵值联合不均匀度可以明显提高检测效能，AUC=0.915（95%CI0.861～0.968），其敏感度及特异度分别为80.00%、98.40%，见图3。

图3 CT纹理分析差异参数鉴别CRC与IBD的ROC曲线。A.使用单个参数；B.使用联合参数。CRC：结直肠癌；IBD：炎性肠病

3 讨论

CRC在CT图像上常表现为不规则的局限性肠壁增厚及强化，利用典型征象可与IBD鉴别，然而对于非对称局限性IBD与扁平样CRC，CT图像的鉴别较为困难[6]，寻找方便、快捷、经济的检查方法以提高对两种疾病的鉴别能力具有重要的临床意义。CT纹理分析是一种基于熵值、不均匀度、峰度等图像灰度分布指标评估医学图像中肿瘤内部异质性的工具，作为无创定量分析方法，在良、恶性病变的鉴别诊断中起到“虚拟活检”的作用，在评估疾病性质、治疗效果及遗传特征等方面具有重要的应用价值[7-9]。

3.1 熵值及不均匀度在鉴别CRC与IBD中的应用 熵值代表图像灰度分布的混乱和复杂程度，不均匀度反映图像灰度的规则程度，图像灰度信息越复杂、分布越混乱，病灶的熵值和不均匀度越大。既往研究显示，良性肿瘤的熵值和不均匀度均低于恶性肿瘤，熵值和不均匀度越高，代表肿瘤异质性越高[10-11]。IBD是一组以肠黏膜充血、水肿并“假息肉”形成的慢性非特异性肠道炎性疾病，为大量中性粒细胞、淋巴细胞、浆细胞及嗜酸性粒细胞浸润，组织结构较为均匀致密，同时坏死组织较恶性肿瘤少，组织细胞多具有原有的生物学活性。CRC常为大量形态结构不规则肿瘤细胞的增殖堆积，肿瘤组织表面糜烂、坏死、液化明显，从而具有更明显的异质性，其熵值及不均匀度可明显高于良性IBD。彭文静等[12]报道在乳腺恶性结节中熵值和不均匀度较高，能够反映病灶的混杂程度及异质性，可以有效区分病灶的良恶性。本研究结果显示，平扫CT图像上CRC组熵值及不均匀度均明显高于IBD组，与上述研究结论具有一定的相似性。本研究ROC曲线显示熵值鉴别CRC与IBD的敏感度和特异度较高，其次为不均匀度和峰值，熵值与不均匀度的联合诊断能够明显提高鉴别效能。因此，熵值和不均匀度的差异及联合应用在鉴别CRC和IBD中具有较好的临床应用价值。

3.2 峰值在鉴别CRC与IBD间的应用 峰值及偏度是描述直方图特征的一阶统计参数，峰值代表参数分布曲线的陡缓程度，偏度反映直方图分布的不对称性[13]；均值及标准差是反映像素平均值的参数，两者的绝对值越大，病变异质性越高。屈耀铭等[14]研究显示，囊性胶质瘤的均值、标准差、不均匀度及偏度均大于脑脓肿，肿瘤内出血、囊壁不光整可能是导致两者参数存在差异的重要原因。本研究显示，CRC的峰值明显高于IBD，可能是因为CRC病灶形态规则性差，表面多附着坏死组织及污苔，同时组织内部坏死、液化明显等因素所致；而两组间均值、标准差及偏度并无显著差异，可能与本研究纳入样本量较少相关。

3.3 本研究的局限性 本研究为回顾性研究，受临床资料等限制，仅选取CT平扫图像进行分析，需要进一步探索CRC与IBD在CT增强图像中的CT纹理分析指标的差异及应用价值。此外，本研究纳入样本量相对较少，可能造成研究结论存在一定的偏倚，仍需扩大样本量，进一步证实CT纹理分析各指标在鉴别CRC与IBD中的临床应用效果。

总之，CT纹理分析可以作为一种CRC与局灶性IBD鉴别的有效工具，其中熵值联合不均匀度可以获得较高的诊断效能，在CRC与IBD的鉴别诊断中具有一定的临床应用价值。