磁共振T1WI紋理分析預(yù)測(cè)直腸癌Her-2表達(dá)的可行性研究

范彥婷，楊曉彤

（聊城市人民醫(yī)院磁共振室 山東 聊城 252000）

直腸癌是我國(guó)消化道惡性腫瘤的常見類型，多數(shù)發(fā)生于中下段且首次發(fā)現(xiàn)多為晚期[1]。目前Her-2的過表達(dá)已被證實(shí)與直腸癌的轉(zhuǎn)移、預(yù)后以及靶向藥的選擇相關(guān)[2]。在治療中Her-2是否處于過表達(dá)能起到制定個(gè)體化治療方案的作用[3]。因此，檢測(cè)Her-2是否處于表達(dá)具有重要臨床意義，然而，臨床判斷Her-2是否處于過表達(dá)只能通過病理進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于不適于手術(shù)治療與無法進(jìn)行Her-2過表達(dá)檢測(cè)的醫(yī)院則無法獲得Her-2相關(guān)數(shù)據(jù)。目前大量用于腫瘤研究中的圖像紋理特征分析很好地解決了人眼限制的問題，紋理分析是一種量化圖像的手段，圖像的紋理分析能將腫瘤病變內(nèi)細(xì)微像素變化的信號(hào)轉(zhuǎn)為可視化數(shù)據(jù)的量化方法，能發(fā)現(xiàn)肉眼無法觀察的組織病理病變[4]。本研究組提出科學(xué)假說，磁共振T1WI紋理分析能從直腸癌圖像的微觀層面量化數(shù)據(jù)進(jìn)一步反映Her-2是否發(fā)生過表達(dá)，因此，本研究基于磁共振T1WI紋理分析預(yù)測(cè)直腸癌Her-2表達(dá)的可行性，幫助臨床制定患者個(gè)體化治療方案提供有效證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究為回顧性研究，選取2021年1月—2023 年1 月在聊城市人民醫(yī)院經(jīng)病理診斷為直腸癌的患者143 例。納入標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)后獲得腫瘤病理結(jié)果，并進(jìn)行病理標(biāo)本檢測(cè)。排除標(biāo)準(zhǔn)：病理診斷屬于直腸部其他腫瘤的患者。

1.2 方法

1.2.1 分組方法 獲得術(shù)后病理結(jié)果，將Her-2表達(dá)陽(yáng)性設(shè)為A組（n=67），Her-2表達(dá)陰性設(shè)為B組（n=76），記錄患者臨床資料與實(shí)驗(yàn)室檢查。

1.2.2 設(shè)備 采用飛利浦3.0T MRI（PHILIPS Ingenia Elition）掃描，常規(guī)T1WI采用快速自旋回波序列，TR 400～700 ms，TE 10 ms，層厚5 mm，F(xiàn)OV 25 cm，激勵(lì)次數(shù)：1。

1.3 紋理特征提取

將原始數(shù)據(jù)以導(dǎo)入ITK3.8.0軟件進(jìn)行勾畫，將直腸癌層面ROI融合，輸出ROI文件導(dǎo)入matlab2018中進(jìn)行紋理特征提取。

1.4 Her-2檢測(cè)

所有病理進(jìn)行切片后甲醛固定，Her-2表達(dá)評(píng)價(jià)方法參照美國(guó)病理醫(yī)生協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)[5]：未見染色或＜10%為陰性，≥10%為陽(yáng)性。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0、matlab2018統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，采用t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用中位數(shù)及四分位間距[M（Q1，Q3）]表示，采用秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。利用Lasso回歸降維后進(jìn)行二元Logistics篩選出預(yù)測(cè)Her-2表達(dá)的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素并建立模型。對(duì)獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素與L Logistics預(yù)測(cè)模型繪制受試者工作特征（ROC）曲線分析診斷效能。

2 結(jié)果

2.1 基線資料比較

兩組患者癌胚抗原、糖類抗原199、年齡、性別比例差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組一般資料、腫瘤標(biāo)志物比較（）

表1 兩組一般資料、腫瘤標(biāo)志物比較（）

組別男/女年齡（images/BZ_15_1875_1021_1974_1069.png，歲）癌胚抗原（images/BZ_15_1875_1021_1974_1069.png，μg/L）糖類抗原199（images/BZ_15_1875_1021_1974_1069.png，U/mL）A組（n=67）32/3563.22±12.339.33±2.8143.44±7.22 B組（n=76）41/3566.33±15.838.85±3.4446.11±3.25 t[χ2][0.545]1.2980.9062.901 P 0.4600.2210.6430.108

2.2 紋理特征比較

共提取直腸癌圖像ROI中167個(gè)特征，經(jīng)過Lasso回歸降維后的獲得4個(gè)紋理特征值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組紋理特征值比較[M（Q1，Q3）]

2.3 預(yù)測(cè)模型建立

二元logistics回歸方程示空間自相關(guān)指數(shù)（Geary's C measure）、自相關(guān)（autocorrelation）為預(yù)測(cè)Her-2表達(dá)的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素（表3），建立預(yù)測(cè)模型為：Logit（P） =1.546+Geary's C measure×3.115+autocorrelation×2.842，Logit（P）的ROC曲線下面積為0.935，取閾值為2.5454時(shí)，靈敏度及特異度分別為95.5%、84.8%，見圖1。

圖1 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義紋理特征與聯(lián)合模型Logit（P）ROC曲線圖

表3 單因素差異指標(biāo)二元Logistics回歸分析

3 討論

Her-2是一種酪氨酸人類表皮生長(zhǎng)因子，是酪氨酸激酶受體中的一種，在正常成人中可有少量表達(dá)，在腫瘤發(fā)生時(shí)會(huì)將信號(hào)由細(xì)胞膜和細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)達(dá)遺傳信息，Her-2高表達(dá)與腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲、腫瘤增殖相關(guān)[5]?，F(xiàn)尚無一種準(zhǔn)確的無創(chuàng)方法檢測(cè)直腸癌Her-2表達(dá)方法，對(duì)于術(shù)前判斷是否需要聯(lián)合靶向藥物抑制Her-2表達(dá)仍無很好的預(yù)測(cè)方案，目前均需術(shù)后病理進(jìn)行判斷。本研究?jī)山M患者基本資料與直腸癌腫瘤標(biāo)志物癌胚抗原、糖類抗原199差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明腫瘤標(biāo)志物無法預(yù)測(cè)Her-2表達(dá)高低，本研究中利用MRI圖像直腸癌紋理特征分析則能有效預(yù)測(cè)Her-2表達(dá)情況。

本研究中提取的直腸癌紋理特征中經(jīng)過降維后剩余四個(gè)差異顯著的特征，可為直腸癌Her-2表達(dá)高低進(jìn)行預(yù)測(cè)。Logistics回歸結(jié)果顯示空間自相關(guān)指數(shù)（Geary's C measure）、自相關(guān)（autocorrelation）為預(yù)測(cè)Her-2表達(dá)的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，建立模型Logit（P）=1.546+Geary's C measure×3.115+autocorrelation×2.842。在模型Logit（P）中的紋理特征Geary's C measure表示的腫瘤圖像中同一像素中相鄰觀察像素值是否具有相關(guān)性，在腫瘤中可以表現(xiàn)為腫瘤內(nèi)部的異質(zhì)性，若異質(zhì)性大則空間自相關(guān)指數(shù)越大，代表腫瘤惡性程度高[6-7]。autocorrelation表示隨機(jī)誤差直接存在的相關(guān)性，在腫瘤中密度的不同可能會(huì)導(dǎo)致隨機(jī)誤差的相關(guān)性下降，因此越不均勻的腫瘤內(nèi)部環(huán)境自相關(guān)越小[8-9]。本研究基于直腸癌圖像中腫瘤內(nèi)部的異質(zhì)性、密度均勻性以紋理特征Geary's C measure、autocorrelation識(shí)別出預(yù)測(cè)Her-2表達(dá)的數(shù)據(jù)并定量，達(dá)到預(yù)測(cè)Her-2表達(dá)高低的目的。均勻性（uniformity）表示直腸癌圖像中腫瘤的規(guī)則程度，紋理約雜亂無章均勻性越低，腫瘤則越傾向于惡性[10]，本次研究二元Logistics回歸中均勻性未能成為獨(dú)立危險(xiǎn)因素，表面均勻性能間接反映直腸癌惡性程度，但無法進(jìn)行Her-2表達(dá)的預(yù)測(cè)。

綜上所述，基于磁共振T1WI紋理分析預(yù)測(cè)直腸癌Her-2表達(dá)的可行性，可為評(píng)估直腸癌增殖程度、指定個(gè)性化放化療提供可靠的影像學(xué)證據(jù)。