增強T1WI紋理分析對腮腺多形性腺瘤與腺淋巴瘤的鑒別診斷

彭媛媛，任翠萍，程敬亮，文寶紅

鄭州大學第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南鄭州 450052；*通訊作者 任翠萍 rcp810@sohu.com

多形性腺瘤（pleomorphic adenoma，PA）是腮腺最常見的腫瘤，其次為腺淋巴瘤（adenolymphoma，AL），前者易復發(fā)，且具有惡變傾向，一般建議行部分腮腺淺切除術或腮腺全切除術；后者幾乎無復發(fā)及惡變，僅行腫瘤摘除術或隨訪[1-2]，兩者的術前鑒別十分重要。術前細針穿刺活檢是腮腺腫瘤最常見的定性檢查[3]，但其具有腫瘤細胞種植轉移、誘發(fā)腮腺炎[4]等風險，其診斷敏感性及特異性較低[5]。紋理分析通過描述感興趣區(qū)（ROI）內像素灰度分布及像素間相互關系額外獲取肉眼無法識別的定量紋理特征，為反映病變的不均質性及疾病的鑒別提供客觀依據。動態(tài)增強 MRI 時間-信號強度曲線（time-signal intensity curve，TIC）分析及定量參數有助于腮腺腫瘤的鑒別[6-7]，但關于增強MRI紋理分析對腮腺腫瘤的鑒別診斷研究較少。本研究擬分析腮腺PA 及AL患者延遲增強T1WI腫瘤最大層面紋理特征，探討其對2種腫瘤的鑒別診斷價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性收集2012年10月—2020年5月鄭州大學第一附屬醫(yī)院經病理確診的行MR增強掃描的63例PA 及48例AL。PA患者中，男29例，女34例；年齡13～68歲，平均（38.9±12.9）歲；病灶部位：左側腮腺37例，右側腮腺26例。AL患者中，男45例，女3例，年齡32～78歲，平均（60.3±9.2）歲；病灶部位：左側腮腺17例，右側腮腺24例，雙側腮腺7例。主要臨床表現(xiàn)為腮腺區(qū)緩慢增長的無痛性腫塊。所有患者行MRI 前均未經臨床干預或治療，MRI圖像質量良好。本研究通過醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均知情同意。

1.2 儀器與方法

1.2.1 MRI檢查 采用Siemens Skyra 3.0T 超導MR掃描儀，32 通道標準頭顱線圈。軸位增強T1WI 掃描參數同軸位T1WI平掃，TR 220 ms，TE 2.46 ms，層厚3.0 m m，層間距0.6 mm，視野230 mm×230 mm，矩陣320×240，翻轉角70°，激勵次數2。對比劑采用釓噴替酸葡甲胺，劑量0.1 mmol/kg，注射流速2 ml/s。

1.2.2 主觀閱片 回顧性分析影像診斷報告的診斷結果，并與術后病理結果對照，得出主觀閱片鑒別腮腺PA 與AL 的錯判率。影像診斷結果中考慮2種或多種疾病時，選取第一診斷；僅給出定性診斷，如占位、良性病變可能性大等時，若定性正確則歸為非錯判病例。所有診斷報告均由具有5年以上工作經驗的主治及以上職稱的影像診斷醫(yī)師審核。

1.2.3 MRI圖像處理及紋理分析 將從PACS工作站獲取的窗寬、窗一致的“.BMP”格式圖像導入MaZda 4.6 軟件，圖像標準化選擇μ±3δ，分別設PA 及AL為ROI 1（紅色）、ROI 2（綠色）。為避免最大層面的選擇性偏倚，參考常規(guī)平掃，在增強T1圖像上手動勾畫腫瘤的每一層面，根據紋理分析報告顯示的每一層面面積大小選取最大層面作為ROI（圖1、2）。采用費希爾參數法（Fisher）+最小分類誤差與最小相關系數法（PA）+協(xié)同信息法（MI）聯(lián)合法（MI+PA+F）從6類293種紋理特征中篩選出30個最佳紋理參數并對其進行原始數據分析（raw data analysis，RDA）、主要成分分析（principal component analysis，PCA）、線性分類分析（linear classification analysis，LDA）和非線性分類分析（nonlinear classification analysis，NDA），得出鑒別腮腺PA 及AL 的錯判率。依據錯判率，將分類結果劃分為優(yōu)秀（錯判率≤10%）、良好（10%＜錯判率≤20%）、中等（20%＜錯判率≤30%）、一般（30%＜錯判率≤40%）和較差（錯判率＞40%）[8]。

圖1 女，50歲，左側腮腺PA。延遲增強T1WI腫瘤呈明顯不均勻強化（星號，A）；ROI 示意圖（白箭）及顯示ROI 面積（黑箭）的參數報告（B）

圖2 男，42歲，右側腮腺AL。延遲增強T1WI腫瘤呈輕度強化（星號，A）；ROI 示意圖（白箭）及顯示ROI 面積（黑箭）的參數報告（B）

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 25.0 軟件。正態(tài)性檢驗采用Kolmogorov-Smirnov檢驗。符合正態(tài)分布的計量資料以表示，非正態(tài)分布者采用M（Qn）表示。錯判率比較采用χ2檢驗。采用獨立樣本t檢驗（兩獨立樣本均為正態(tài)分布）或Mann-WhitneyU檢驗（任一樣本為非正態(tài)分布）對MI+PA+F 方法篩選出的30個最佳參數進行組間比較。對組間差異有統(tǒng)計學意義的參數采用Medcalc 軟件建立受試者工作特征（ROC）曲線，并進行ROC曲線成對對比，得出相應的曲線下面積（AUC）、敏感度、特異度、95%CI、臨界值及對PA 與AL 最具鑒別診斷效能的參數。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 主觀閱片及紋理分析的錯判情況 主觀閱片顯示63例PA 中，57例診斷或第一診斷為PA，2例錯判為AL，4例僅給出定性診斷（定性正確）；48例AL 中，15例診斷或第一診斷為AL，28例錯判為PA，5例僅給出定性診斷（定性正確）。MI+PA+F 法篩選出的30個最佳紋理參數中包含灰度直方圖3個，共生矩陣參數21個，自回歸模型1個、小波變換參數5個。對上述30個參數子集進行RDA、PCA、LDA及NDA分類分析得到的錯判率及其與影像醫(yī)師主觀閱片所得錯判率比較（表1），可見MI+PA+F 法聯(lián)合NDA分類分析鑒別腮腺PA與AL的錯判率最低，為10.81%（12/111），錯判的12例包括8例PA 和4例AL。

2.2 組間參數比較及ROC 分析 30個最佳紋理參數中，28個參數組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），其中直方圖參數3個、共生矩陣參數21個、小波變換參數4個（類型分布見表2），其中鑒別診斷效能較好（AUC＞0.750）的參數組間比較及ROC曲線分析結果見表3及圖3，結果顯示P50、P90、WavEnLL_s-2及WavEnLL_s-3 的鑒別診斷效能最佳（AUC=0.858、0.864、0.901、0.905），兩兩比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表1 對MI+PA+F 特征篩選方法進行分類分析錯判率及其與主觀閱片錯判率比較[例（%）]

表2 28個組間差異有統(tǒng)計學意義的紋理參數類型分布

圖3 AUC＞0.75 的參數的ROC曲線

3 討論

3.1 概述及常規(guī)MRI診斷 PA 又稱為混合瘤，患者多于中年發(fā)病，女性略多，病理上以組織結構的多形性為特征，由多種上皮組織及豐富的黏液和軟骨樣間質構成；AL 又稱為Warthin 瘤，好發(fā)于中老年男性，男女比例懸殊，多有長期吸煙史，病理上腫瘤由嗜酸性上皮細胞及大量濾泡樣淋巴組織及蛋白囊腔組成。MRI表現(xiàn)上，PA 多位于腮腺淺葉上極，分葉多見，邊界清或不清，呈相對長T1信號，T2WI、DWI 及ADC 上呈均勻或不均勻高信號，增強掃描后病灶呈緩慢持續(xù)強化；AL 最常見于腮腺下極后部，分葉少見，可分為囊性為主型和實性為主型，病變包膜多完整，邊界清，實性成分呈相對長T1等T2信號，囊性成分可呈特征性短T1信號，增強掃描迅速強化，延遲期呈輕度強化[9-10]。由于影像表現(xiàn)具有相似性及診斷的主觀性，部分腫瘤仍需要進一步定性。

3.2 紋理分析鑒別PA 與AL 的價值 紋理分析通過識別ROI 內像素的灰度值及像素間相互關系等不可視紋理特征信息為疾病鑒別提供客觀依據。既往有學者對35例PA 及33例AL 進行T2WI 全域直方圖分析發(fā)現(xiàn)均值、方差、偏度、峰度和第1、10、50、90、99 百分數有助于兩者的鑒別，AUC 在0.661～0.781[11]；Fruehwald-Pallamar 等[12]基于多模態(tài)MRI紋理分析鑒別腮腺腫瘤發(fā)現(xiàn)，與平掃T1WI 及T2WI 相比，增強T1圖像包含著更多鑒別PA 與AL 的紋理信息，但未進行診斷效能的評估。本研究基于增強T1圖像提取每個ROI的紋理參數并結合機器學習的分類分析方法，探討了包括直方圖、灰度共生矩陣、游程檢驗、絕對梯度、自回歸模型及小波轉換等6類293種圖像紋理特征的鑒別診斷價值，并評估其診斷效能。

3.2.1 相對于常規(guī)MRI診斷的優(yōu)越性 本研究對ROI紋理參數進行特征篩選及分類分析，結果顯示NDA分類分析得到的錯判率最低，為10.81%（12/111），顯著低于主觀閱片27.03%（30/111，P＜0.05），錯判的12例中8例為PA，4例為AL；主觀閱片中97%的PA 得到正確診斷，有58.33%的AL 診斷為PA，與既往在原始報告中發(fā)現(xiàn)的分類錯誤率相似，表明紋理分析對腮腺PA 及AL 有良好的鑒別診斷價值，可以顯著降低對AL 的錯判。

3.2.2 鑒別診斷的高效性 對30個最佳紋理特征進行組間差異比較及ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，Skewness、P50、P90、[S(1，0)、S(0，1)、S(1，1)、S(1，-1)]SumAverg、WavEnLL_s-1、WavEnLL_s-2、WavEnLL_s-3 的鑒別診斷效能較好，相應的AUC為0.756～0.905，其中P50、P90、WavEnLL_s-2 及WavEnLL_s-3 的鑒別診斷效能最好，優(yōu)于既往基于T2WI 及CT平掃紋理參數的鑒別診斷價值[11,13]。Skewness 反映數據灰度分布的對稱性，正值表示灰度值趨向于較小值，負值相反；P50及P90表示P50及P90的觀察體素低于該參數值；SumAverg 反映灰度的整體分布模式[14]；小波變換通過高、低通濾波器將原始圖像信號分成低頻（L）和高頻（H）分量，分別反映信號的概貌與細節(jié)，進一步分解為LL、LH、HL 及HH 4個子帶，小波能量即利用小波變換計算小波子帶系數的局部能量特征[14]。本研究中，AL Skewness 總體呈正偏移，P50、P90、[S(1，0)、S(0，1)、S(1，1)、S(1，-1)]SumAverg顯著低于PA，均表明AL增強掃描延遲期低強化像素出現(xiàn)的頻率較高，可能與AL 呈漸進性強化于延遲期強化顯著，而PA 呈流出型強化模式于延遲期呈輕度強化有關，同時也反映了兩者組織成分不同；AL WavEnLL_s-1、WavEnLL_s-2、WavEnLL_s-3均高于PA，且均為低通濾波LL 子帶系數能量，與既往研究結果[12]一致，認為PA 持續(xù)強化，延遲期圖像紋理更加精細。

總之，增強T1WI紋理分析可以很好地鑒別腮腺PA 與AL。本研究的局限性：①回顧性分析及手動勾畫ROI 存在選擇性偏倚及人為誤差；②樣本量較小，結果的可靠性需增加樣本量驗證；③選取單一層面會使腫瘤信息不完整，有待進行三維ROI紋理分析；④僅對增強T1圖像進行紋理分析，多序列比較分析或聯(lián)合分析有待進一步探討。