基于T2WI圖像的紋理分析對鼻咽癌與鼻咽部炎性增生性疾病的鑒別診斷價值

袁 虎，葉 靖，蔡俊輝，吳雅蔚，許 晴

1.大連醫(yī)科大學第二臨床學院，遼寧 大連 116044；

2.蘇北人民醫(yī)院影像科，江蘇 揚州 225001

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）是我國常見的惡性腫瘤，居耳鼻咽喉腫瘤的首位。鼻咽部炎性增生（nasopharyngeal hyperplasia，NPH）是鼻咽部常見的一種慢性炎性反應，與NPC的早期臨床及影像學表現(xiàn)極其相似，容易誤診［1］。磁共振紋理分析（magnetic resonance texture analysis，MRTA）是基于各成像序列圖像信號強度進行全面分析，可多參數(shù)、全面地反映腫瘤內(nèi)在微觀病理學特性，診斷或鑒別診斷腫瘤，評估腫瘤的治療效果和預后［2］。本研究回顧性分析經(jīng)病理學檢查證實的30例NPC和18例NPH的患者的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）圖像，并對其T2WI圖像進行紋理分析，以探討MRTA在鑒別NPC和NPH方面的價值。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

本研究納入標準：① 行鼻咽MRI平掃，且圖像清晰、無偽影；② 有手術后病理學檢查結(jié)果。排除標準：檢查前經(jīng)放化療等治療的患者。收集2014年1月—2018年12月于蘇北人民醫(yī)院就診并符合上述標準，經(jīng)手術后病理學檢查證實為NPC患者30例，其中男性22例，女性8例，年齡21～91歲，平均（54.3±12.1）歲；NPH患者18例，其中男性10例，女性8例，年齡21～77歲，平均（47.8±16.7）歲。

1.2 MRI檢查方法

采用美國GE公司的Discovery MR 750 3.0T磁共振儀，T2WI掃描參數(shù)：重復時間（repetition time，TR）為5 400 ms，回波時間（echo time，TE）為43 ms，層厚4 mm，矩陣320×224，層數(shù)為32；通過影像歸檔和通信系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）將需要的T2WI圖像以DICOM格式導出。

1.3 圖像分析

由兩名富有工作經(jīng)驗的放射科診斷醫(yī)師在紋理分析軟件MaZda上對T2WI軸位圖像進行分析。感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的勾畫如圖1所示，在T2WI的軸位圖像上，選取病灶范圍最大的層面進行勾畫，盡量沿距病灶邊緣2 mm左右距離的區(qū)域進行勾畫，以減少誤差。自動采集影像組學特征，通過紋理分析得到相關參數(shù)。

圖 1 NPC與NPH的ROI勾畫示意圖

1.4 統(tǒng)計學處理

應用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件，計量資料以x±s表示。測量內(nèi)部一致性系數(shù)，對兩位醫(yī)師測得的結(jié)果進行一致性檢驗。對符合正態(tài)分布及方差齊性的參數(shù)，利用獨立樣本t檢驗；如不滿足正態(tài)分布及方差齊性，則利用兩獨立樣本非參數(shù)檢驗。將具有統(tǒng)計學意義并且診斷效能尚可的紋理參數(shù)利用二元logistic回歸分析對其進行多參數(shù)聯(lián)合分析。利用受試者工作特征（receive operating characteristic，ROC）曲線對相關參數(shù)進行分析，獲得曲線下面積（area under curve，AUC）、閾值、靈敏度和特異度。按檢驗水準α=0.05，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 NPC和NPH紋理分析比較

通過統(tǒng)計學分析，基于T2WI圖像紋理分析共獲得294組參數(shù)，其中S（0，5）熵、S（5，5）熵、S（5，-5）熵、45°方向游程長不均勻度、135°方向游程長不均勻度、梯度偏度及小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)s-3等共7組參數(shù)差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表1），其余紋理分析參數(shù)在NPC與NPH間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表 1 NPC與NPH紋理分析比較

2.2 紋理分析對NPC和NPH的診斷效能

根據(jù)ROC曲線（圖2）分析確定135°方向游程長不均勻度、梯度偏度、小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)s-3三組參數(shù)對NPC和NPH鑒別具有較高的診斷效能，AUC分別為0.759、0.803、0.731，診斷準確率為中等（表2），其中梯度偏度的診斷效能最佳（P＜0.01）。以0.61為閾值，鑒別NPC和NPH的靈敏度為96.6%，特異度為55.6%。

圖 2 T2圖像紋理分析定量參數(shù)鑒別NPC與NPH的ROC曲線圖

表 2 基于T2WI圖像紋理分析定量參數(shù)鑒別鼻咽癌與鼻咽部炎性增生

利用多參數(shù)聯(lián)合鑒別NPC和NPH，根據(jù)ROC曲線分析將診斷效能較高的3組參數(shù)聯(lián)合分析（圖3）。結(jié)果顯示，135°方向游程長不均勻度聯(lián)合梯度偏度鑒別兩組病灶AUC為0.824，當閾值取0.40時，靈敏度、特異度分別為100.0%、50.0%；135°方向游程長不均勻度聯(lián)合小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)s-3鑒別兩組病灶時，AUC為0.759，當閾值取0.46時，靈敏度、特異度分別為90.0%、55.6%；梯度偏度聯(lián)合小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)s-3鑒別兩組病灶時，AUC為0.833，當閾值取0.50時，靈敏度、特異度分別為93.3%、72.2%（表3）。由此可見，135°方向游程長不均勻度聯(lián)合梯度偏度、梯度偏度聯(lián)合小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)s-3兩組AUC值均大于0.8，具有較好的診斷效能。

表 3 T2WI圖像紋理分析多參數(shù)聯(lián)合鑒別NPC與NPH

圖 3 T2圖像紋理分析多參數(shù)聯(lián)合鑒別NPC與NPH的ROC曲線圖

3 討 論

早期NPC癥狀通常較隱匿，腫瘤生長到足以侵入關鍵結(jié)構(gòu)時才能被發(fā)現(xiàn)。頭頸部的CT和MRI檢查對腫瘤及相關淋巴結(jié)病變的診斷具有重要價值。NPH在CT上主要表現(xiàn)為鼻咽壁局限性或彌漫性增厚、咽隱窩變淺、軟組織腫塊形成，早期NPC也常為咽隱窩變淺，增強后NPC與NPH均表現(xiàn)為較明顯的強化，對于僅有咽隱窩變淺的早期NPC與NPH的CT鑒別困難［3］。MRI成像擁有多方位成像的特點和較好的軟組織對比度，可以更好地顯示鼻咽及鼻咽外軟組織的浸潤，對NPC的診斷、確定浸潤范圍、分期、咽后及頸部淋巴結(jié)累及程度的檢測均具有重要作用，其靈敏度和特異度高于CT，因此，MRI是評價NPC的必要手段［4］。在MRI上NPC和NPH均表現(xiàn)為鼻咽部黏膜增厚，平掃上都表現(xiàn)T1WI等或低信號，T2WI表現(xiàn)為稍高信號，增強呈均勻或不均勻較明顯強化，部分NPC可有囊變壞死，在T2WI上呈高信號［5］，與NPH鑒別同樣困難。國內(nèi)有文獻［6］報道，PET/CT在早期的NPC與鼻咽部炎性腫塊的鑒別診斷中具有重要的價值，雖然兩者都會有18F-FDG攝取明顯增高、濃聚，但是PET/CT上表現(xiàn)的濃聚影形態(tài)不同。張水興等［7］學者則通過基于體素內(nèi)不相干運動理論，行擴散加權(quán)成像對NPC和NPH進行鑒別診斷，利用真實擴散系數(shù)（D值）和灌注相關擴散系數(shù)（D*值）兩個參數(shù)對鼻咽部良惡性疾病進行鑒別診斷。

放射組學涉及從醫(yī)學成像中提取定量特征的高級計算，常規(guī)的影像學方法不能準確地評價腫瘤的異質(zhì)性情況，而紋理分析軟件的紋理特征分析是一種統(tǒng)計圖像分析技術，旨在根據(jù)像素信號強度分布和相鄰像素值之間的關系來量化圖像的紋理。它的價值在于能夠在疾病的早期發(fā)現(xiàn)肉眼不可見的細微變化，獲取一系列與生物異質(zhì)性相關的重要定量參數(shù)［8］?？梢酝ㄟ^分析紋理圖案來鑒別病變的異質(zhì)性［9］。

近年來MRTA已廣泛應用于腫瘤分期、良惡性鑒別、評估預后、療效檢查及非腫瘤性病變等方面［10-11］。本研究基于T2WI圖像進行紋理分析，對鼻咽部最常見的惡性病變和最常見的良性病變進行鑒別。本研究發(fā)現(xiàn)，兩組患者T2WI圖像紋理分析中的熵、游程長不均勻度、偏度及小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)差異有統(tǒng)計學意義。此外，本研究還對診斷效能最高的3個參數(shù)即135°方向游程長不均勻度、梯度偏度、小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)s-3進行聯(lián)合分析，通過ROC曲線發(fā)現(xiàn)聯(lián)合分析較單個參數(shù)有更高的準確率。不均勻度和熵值均代表病灶內(nèi)部像素分布的混雜程度。Bayanati等［12］報道惡性腫瘤較良性腫瘤的血流分布與微血管密度更不均勻, 表現(xiàn)為更強的異質(zhì)性。本研究發(fā)現(xiàn)，NPC組游程長不均勻度明顯高于NPH組，NPC組熵值略高于NPH組。另外組織病理學檢查發(fā)現(xiàn)，NPC和NPH的組織成分有很大區(qū)別，NPC多為鱗狀上皮細胞，具有囊性成分和壞死成分，部分間質(zhì)內(nèi)有漿細胞和淋巴細胞浸潤，而NPH多為黏膜下廣泛的結(jié)締組織和淋巴組織增生，伴有大量炎性細胞浸潤和鼻咽部軟組織慢性充血。兩種病變的組織成分的不同可能是導致兩者在T2WI圖像紋理分析中部分參數(shù)之間差異有統(tǒng)計學意義的另一個主要原因。

本研究分析發(fā)現(xiàn)，基于T2WI紋理分析的135°方向游程長不均勻度、梯度偏度、小波低高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)s-3這3組定量參數(shù)及兩兩參數(shù)聯(lián)合對NPC具有一定預測價值，診斷效能中等。但本研究仍有局限性，如本研究樣本量較少，得到的結(jié)果可能存在偏倚，后續(xù)仍需擴大樣本量進一步研究。