增强CT影像纹理分析评估术前胃肠道间质瘤危险度分级的临床价值

董婷宇，汤林梦，刘 峰，庞智英，杨 飞，朱月香，崔书君

(1.河北北方学院研究生院，河北 张家口 075000；2.河北北方学院附属第一医院医学影像部，河北 张家口 075000)

胃肠道间质瘤(gastrointestinal stromal tumors，GIST)生物学行为多样且发展迅速[1-2]。术前应用靶向治疗药物可缩小病灶并降低术中风险，术后可延长无复发生存期、稳定转移性病情[3-5],目前临床上仅推荐用于危险度分级为中危、高危的患者。准确的危险度分级可评估肿瘤良恶性风险、指导临床制定治疗方案等。目前GIST危险度分级结果需活检获得，过程有创且可能诱发并发症。CT图像纹理特征可无创、重复提取，目前用于评估肿瘤良恶性风险的研究较多[6-7]，但在评估GIST危险度分级方面的研究尚少。本研究基于CT增强扫描动脉期图像提取GIST纹理特征参数，探讨其预测危险度分级的最优参数。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2021-01—2022-01月于河北北方学院附属第一医院行腹部CT平扫及增强扫描的GIST患者37例。纳入标准：①在本院行肿瘤切除术、住院病历资料完整；②术后病理及免疫组织化学标记确诊为GIST，病理报告中描述有病灶大小、核分裂相计数、病变部位，并明确危险度分级；③术前行CT平扫及增强检查。排除标准:①术前接受过靶向治疗；②已发生复发和/或转移；③合并有恶病质。

以术后病理结果为标准，将极低危与低危视为低风险，中危与高危视为高风险，分为低风险组17例和高风险组20例。低风险组中男10例，女7例；年龄39～80岁，平均(59.5±15.00)岁；高风险组中男11例，女9例；年龄35～82岁，平均(64.6±12.19)岁。2组患者性别、年龄等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2 CT检查方法

采用Aquilion ONE 320排CT机行腹部扫描，检查前4 h禁食水，采用120 kV管电压、Sureexposure 3D自动调制管电流。增强扫描检查时，等渗对比剂采用含碘320 mg·mL-1的碘克沙醇，以3 mL·s-1的速率经肘静脉团注，以1～1.5mL·kg-1计算用量，行三期增强扫描，层厚5 mm，其中动脉期CT图像以DICOM格式导出。

1.3 危险度病理学分级标准

依据2017年中国临床肿瘤学会GIST专家委员会推荐沿用美国国立卫生研究院(NIH)2008改良版[8]，针对原分级不足，2017年中国临床肿瘤学会GIST专家委员会进行修正，2019版共识已删除中危分级中“肿瘤大小<2.0cm，核分裂象6～10/50HPF，任何原发位置”项。

1.4 纹理分析

由2名放射科主治医师在未知确诊结果的前提下阅片并共同商讨，利用Fire Voxel软件对动脉期图像肿瘤病灶中除囊变、出血、坏死、钙化、空腔外的软组织连续层面进行勾画。提取出熵值、异质性、偏度、峰度、标准差等纹理参数(图1～2)。

A 动脉期轴位病灶原图；B 病灶区放置ROI；C 纹理分析输出结果

A 动脉期轴位病灶原图；B 病灶区放置ROI；C 纹理分析输出结果

1.5 统计学方法

2 结 果

2.1 高、低风险组CT纹理参数比较

高、低风险组间纹理参数熵值、异质性和峰度差异有统计学意义(t=5.566、2.708、2.556，P均<0.05)；偏度、标准差等纹理参数组间差异无统计学意义(P均>0.05)(表1)。

表1 高、低风险组CT纹理参数比较

2.2 CT纹理参数评估GIST危险度分级的诊断效能

CT纹理参数中熵值、异质性与峰度评估GIST危险度分级具有统计学意义，其最佳临界值分别是0.691、0.515、0.438。熵值具有较高的检验效能(AUC=0.894，95%CI：0.789～0.999)，敏感度和特异度为0.750、0.941；异质性(AUC=0.765，95%CI：0.606～0.923)与峰度(AUC=0.721，95%CI：0.549～0.892)检验效能次之(图3)。

图3 CT纹理参数评估GIST危险度分级的诊断效能

2.3 联合应用纹理参数对GIST危险度分级的诊断效能

熵值、异质性及峰度联合应用AUC=0.926(95%CI：0.838～1.000)，敏感度和特异度分别为0.950、0.824。较熵值、异质性与峰度单独评估GIST危险度分级的诊断效能显著提高(图4)。

图4 联合应用纹理参数评估GIST危险度分级的诊断效能

3 讨 论

GIST生物学行为多样且发展迅速[9]，发病机制被认为与酪氨酸激酶受体(c-Kit)或血小板源性生长因子受体α(platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRA)突变驱动有关[10-11]，可导致受体酪氨酸激酶结构性激活发生间充质细胞增殖[12]。随着辅助系统疗法的发展，甲磺酸伊马替尼作为特异性相关靶点突变蛋白抑制剂[13-14]在提高GIST患者存活率的同时也会对患者产生各种不良反应[15-16]，伊马替尼常见不良反应包括水肿、胃肠道反应、白细胞减少、贫血、皮疹、肌肉痉挛及腹泻等，多数不良反应为轻至中度，对症治疗即可改善或恢复正常。GIST危险度分级可鉴别GIST良恶性风险，监测病情发展以便及时调整治疗方案；准确的危险度分级还可在术前评估患者预后，为精准治疗提供建议。低风险GIST通常预后良好，使用靶向药物作为辅助治疗不仅不会使患者更多受益，还会增加过度治疗的风险，故术前了解GIST危险度分级对预测患者预后及选择治疗方案至关重要。

目前，判定GIST危险度分级需活体组织病理学检查，操作有创且有可能在取材过程中引起肿瘤破裂，增加肿瘤播散的危险性[17]。此外，肿瘤大小可能因标本处理过程出现误差，核分裂数又需观察者对细胞进行主观评估，因此结果易受主观因素影响。随着计算机技术发展和大型数据库的建立，纹理分析技术不断成熟与发展，一些纹理参数作为定量生物标志物，可量化病变细微差异，提取多阶层病灶信息，通过评估整个肿瘤内部异质性及周围微环境来定量分析整体病变，可甄别一些常规影像检查不敏感的信息[18-19],从而更准确地预测肿瘤的生物学行为，对个体化治疗有一定参考价值。分析CT纹理参数有望能够辅助临床医生在早期对GIST进展做出判断并制定合适的治疗方案。CT因其可定位、可测量、可诊断等优点，在术前靶向治疗方面有重要价值[20-21]，是GIST术前评估最常规的检查手段，其影像为GIST纹理分析最常选择的资料。由于在未增强图像中难以准确勾勒肿瘤，可能影响ROC的清晰度，从而影响纹理特征的计算，因此本研究选择具有可及性与普适性的CT图像做为基础影像资料，提取增强CT扫描的肿瘤内部特征信息，用于探讨GIST危险度分级情况。

据文献相关结论[8,17,22]，我们将极低危与低危归为低风险，中危与高危归为高风险，探讨分析增强CT纹理参数术前预测GIST危险度分级的价值。在GIST增强CT动脉期的图像中提取熵值、峰度、异质性、偏度、标准差等纹理参数，经计算高风险组熵值、异质性及峰度明显高于低风险组，差异有统计学意义，熵值具有较高的检验效能。熵值与异质性均分属一阶统计量，熵值与异质性较大时，表示图像纹理无序且复杂，所含信息更丰富，像素分布随机性更大。本研究中提取的熵值、异质性均与危险度分级呈显著正相关，说明高风险组患者肿瘤内部纹理复杂、分布随机，可能因高风险组患者肿瘤通常体积大、生长速度快，中心组织血流供应不足，发生坏死、破裂及出血概率更高。峰度检验效能偏低，峰度同样分属一阶统计量，主要描述灰度直方图的分布特征。

由于高质量影像的获得是特征提取的前提，但扫描设备、影像伪影及成像技术等多个不可消除的因素均会影响影像质量，从而影响提取出的纹理参数的准确性。另外本研究样本量少且有偏倚，存在一定局限性，在今后的研究中还需扩大样本量并平衡偏倚，故研究结论尚需进一步验证。此外，本研究只选择了GIST增强CT动脉期图像，其他期相图像是否有临床意义仍需进一步研究。

综上，增强CT影像纹理参数术前预测GIST危险度分级具有一定临床价值，熵值、异质性及峰度联合应用较单独评估GIST危险度分级的诊断效能高，可辅助临床选择最佳治疗方式，最大程度使患者获益。