您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:2019欢乐棋牌 > 直方图 >

基于磁共振扩散加权成像的表观扩散系数直方图分析在宫颈癌中的应

发布时间:2019-07-02 05:41 来源:未知 编辑:admin

  影像组学的概念在大数据技术与医学影像辅助诊断有机融合的背影下由荷兰学者Lambin等在2012年首次提出,即通过高质量标准化图像获取、肿瘤分割、特征提取与模型建立,对海量影像数据信息进行更深层次的挖掘,将影像图像转化为具有高分辨力的空间数据。Gillies等认为影像不仅仅是图片,而是重要的数据。影像组学可直观地理解为将视觉影像信息转化为高维度的特征来进行量化研究,这些特征通过一阶、二阶或者高阶的统计方法算出,主要包括直方图、纹理、分形维等。

  直方图特征通过一阶统计方法算出,可将一个兴趣区面积缩小至单个像素的大小,描述单个体素值的分布,因而对体素值的计算结果更为准确。表观扩散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)是磁共振扩散加权成像(diffusion-weightedimaging,DWI)的定量指标,可以从分子水平上反映人体组织的空间组成信息以及生理、病理状态下组织中水分子的运动状况及其变化,并可从细胞或分子水平描述肿瘤的微观结构,间接反映肿瘤的侵袭性,有效治疗后肿瘤ADC值的变化常早于形态学改变。ADC直方图分析是一种通过计算整个组织内部的ADC值,描述肿瘤扩散异质性特性的方法。目前,ADC直方图分析已成功应用于脑胶质瘤、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、直肠癌等多种肿瘤的诊断及疗效评估。

  直方图分析与常规分析方法相比具有明显优势:(1)常规分析方法多选取肿瘤最大层面设置兴趣区,而直方图分析则是肿瘤所有层面勾画兴趣区,能够更全面反映肿瘤整体情况;(2)全肿瘤勾画兴趣区避免了人为选择层面,主观性减低,使研究结果的可重复性提升;(3)直方图分析可提供常规分析方法无法获得的参数,深入评估肿瘤异质性。直方图分析常用参数包括偏度、峰度、熵、百分位数等。

  偏度描述总体取值分布的对称性,偏度为0表示其数据分布形态与正态分布的偏斜程度相同,偏度大于0表示其数据分布形态与正态分布相比为正偏,即数据右端有较多的极端值;偏度小于0表示其数据分布形态与正态分布相比为负偏,即数据左端有较多的极端值,偏度的绝对值数值越大表示其分布形态的偏斜程度越大。峰度描述总体中所有取值分布形态陡缓程度,峰度为0表示总体数据分布与正态分布的陡缓程度相同,峰度大于0表示总体数据分布与正态分布相比较为陡峭,峰度小于0表示总体数据分布与正态分布相比较为平坦,峰度的绝对值数值越大表示其分布形态的陡缓程度与正态分布的差异程度越大。熵主要反映直方图分布的变异情况。

  宫颈癌是危害女性健康的常见恶性肿瘤,居妇科恶性肿瘤的第二位,其常见组织学类型为鳞癌和腺癌,两者的预后影响因素及治疗方式不尽相同,临床虽然可以通过活检获得中晚期宫颈癌非手术患者的病理信息,但由于取样数量有限及肿瘤的异质性,活检无法取得全面的肿瘤病理结果,更无法准确判断肿瘤病理级别。因此有必要寻求一种新的可以全面且准确反映肿瘤组织病理学信息的检查方法。国内外研究的宫颈癌ADC直方图分析主要集中在宫颈癌与正常宫颈组织的鉴别以及宫颈癌不同组织学类型的区分。

  Guan等比较了56例宫颈鳞癌病例肿瘤部分及周围正常宫颈组织的ADC直方图参数,发现宫颈癌肿瘤组织的ADC值直方图参数(平均ADC值、最小ADC值、ADC值百分位数、偏度、峰度、众数)均显著低于正常宫颈组织(P<0.0001)。另一位学者的相关研究比较了35例ⅠB期宫颈癌与38例因子宫肌瘤手术并经病理证实为正常宫颈的ADC值直方图参数,结果表明宫颈癌的平均ADC值、ADC值中位数、ADC值25和75百分位数均显著低于正常宫颈组织,与前述学者研究结论相符;而宫颈癌偏度和峰度均显著高于正常宫颈组织,这与前述结论明显相悖,这可能与该两项研究病例组成不同,兴趣区内是否包含出血坏死区域等因素有关。

  Downey等对40例Ⅰ期宫颈癌(26例鳞癌,13例腺癌,1例腺鳞癌)的ADC值进行了直方图分析,发现鳞癌与腺癌各百分位数值无显著差异,二者的ADC直方图偏度有显著性差异,前者为(0.97±0.67),后者为(0.30±0.97),高/中分化肿瘤ADC值的50百分位数高于低分化肿瘤,这与其他学者的部分研究结论一致。Xue等的回顾性研究和Lin等的前瞻性研究还发现平均ADC值亦有助于区分宫颈鳞癌与腺癌,这与国内学者陆媛媛等的研究结论矛盾。宫颈癌不同病理类型间ADC值产生差异的原因可能是腺癌,特别是高分化腺癌能形成腺管结构并分泌黏液,细胞内外空间及含水量增加,从而引起ADC值的升高。

  多项研究均证实鳞癌峰度显著高于腺癌。镜下观察,鳞癌的癌细胞较密集呈巢状或片状分布,内部结构较致密,癌细胞间很少间质成分;而腺癌内细胞成分较混杂,间质纤维组织反应性增生,黏液生成旺盛;因此鳞癌图形右边的尾部相对于腺癌更长,高峰更陡峭。虽然是否存在淋巴结转移并不改变宫颈癌患者的临床FIGO分期,但盆腔淋巴结转移却是影响宫颈癌预后的重要因素之一,伴有淋巴结转移的宫颈癌患者其生存率远远低于无淋巴结转移者。

  一项针对宫颈癌ADC值直方图分析预测淋巴结转移的前瞻性研究显示,出现淋巴结转移组的肿瘤ADC值参数(最小ADC值、平均ADC值、ADC值中位数、众数、第10、25、75和90百分位数)显著低于无淋巴结转移组,同时肿瘤的熵值与P53基因表达显著负相关。而Xue等的研究未能发现ADC直方图参数在淋巴结转移组与无淋巴结转移组的显著性差异,推测可能与二者兴趣区勾画范围不同,即是否包含出血、囊变或坏死区域有关。

  同步放化疗(concurrentchemoradiotherapy,CCRT)是中晚期宫颈癌的首选治疗方法,有利于肿瘤局部和远隔转移的控制,从而能进一步提高患者的生存率。美国国家癌症研究所已将以顺铂为基础的CCRT列为晚期宫颈癌和早期高危宫颈癌的标准治疗方案,并有研究表明以铂为基础的CCRT可降低约50%盆腔复发的风险性,与单独放疗相比,能延长患者总体生存率约5%~20%。然而,由于疾病的异质性,对于同样病期和同一病理级别的宫颈癌,其放、化疗疗效可有明显差异。

  对于预后较好的患者,仅需要定期随访;而预后较差者,无效治疗的继续很可能给患者带来各种毒性反应,此时需及时终止现行治疗,实施二线治疗方案;与此同时,针对复发风险性高的患者可缩短随访间隔时间。因此,治疗前及治疗早期评估宫颈癌患者的放、化疗敏感性和复发风险,以便合理制订和及时调整治疗方案的问题,是目前研究的焦点和热点。

  Meng等关于ADC直方图分析监测宫颈癌CCRT早期疗效的前瞻性研究中,分别于治疗前、CCRT第2周和第4周、CCRT结束后对32例宫颈鳞癌患者进行MRI检查,其中27例达到完全缓解(completeresponse,CR),5例为部分缓解(partialresponse,PR)。CR组治疗前ADC值5和25百分位数显著低于PR组。8例患者在CCRT第2周时肿物大小无明显变化,而大多数ADC直方图参数(平均ADC值、众数、ADC值各百分位数)与治疗前相比出现显著升高。治疗后肿瘤偏度、峰度和熵均逐渐下降,提示有效的治疗使肿瘤ADC值像正常组织一样趋于均匀分布,ADC值不均一性降低,治疗效果较好。上述结果表明,ADC直方图分析可用于早期监测CCRT疗效,并间接反映肿瘤异质性对治疗的影响。

  Heo等回顾性分析了42例活检证实宫颈的鳞癌病例,所有病例于CCRT结束后随访至少6个月,平均随访时间为(36.4±11.9)个月。将肿瘤复发分为三种类型,即照射野范围内盆腔局部复发、超出盆腔范围的远处转移以及盆腔局部复发伴随远处转移。42例中9例(21.4%)出现肿瘤复发,6例为随访第1年复发,1例随访第2年复发,另外2例随访第3年复发;9例复发患者中5例为盆腔局部肿瘤复发,3例为远处转移,1例同时出现盆腔局部复发和远处转移。1年、2年、3年、4年无复发生存率(recurrence-freesurvival,RFS)分别为85.6%、82.7%、77%和77%。

  治疗前复发组平均ADC值和ADC值75百分位数均显著高于无复发组。多元Cox回归分析显示,治疗前ADC值75百分位数是预测肿瘤复发的显著独立因素(P=0.009;HR,1.319),其受试者工作特征曲线×10-3mm2/s,鉴别复发组与非复发组的灵敏度、特意度和准确度分别为77.8%、75.8%和71.1%。9例复发患者中,7例ADC值75百分位数≥0.936×10-3mm2/s,2例ADC值75百分位数<0.936×10-3mm2/s;33例无复发患者中,8例ADC值75百分位数≥0.936×10-3mm2/s,25例ADC值75百分位数<0.936×10-3mm2/s。ADC值75百分位数≥0.936×10-3mm2/s者的RFS显著低于ADC值75百分位数<0.936×10-3mm2/s者(P=0.003)。

  推测出现这一现象的原因为:出现坏死的肿瘤乏氧并且灌注差,对CCRT敏感性低,因而坏死肿瘤容易出现进展和复发;ADC直方图分析中高百分位数值代表不均质肿瘤内坏死比例大的区域,因而高百分位数值较大者CCRT效果差。Erbay等通过对50例宫颈鳞癌患者放、化疗前及放、化疗后ADC值直方图参数(最小ADC值、平均ADC值、ADC值百分位数)分析预测肿瘤复发的研究表明,平均ADC值、ADC值75、90和95百分位数在复发组显著低于无复发组。单因素分析显示肿瘤大小、淋巴结转移、ADC值75、90和95百分位数与总体生存率(overallsurvival,OS)显著相关;肿瘤大小、淋巴结转移、ADC值50、75和95百分位数与无病生存率(disease-freesurvival,DFS)显著相关。

  多元回归分析显示肿瘤大小、ADC值75和95百分位数是OS和DFS显著独立因素。ADC值75和95百分位数预测总体生存率的AUC分别为0.734和0.722,预测肿瘤复发为0.729和0.692。该研究结论与前述研究观察到治疗前复发组ADC值指标高于无复发组明显相悖,这可能是由于二者测量肿瘤ADC值方法截然不同,Heo等采用全肿瘤分隔,即每个包含肿瘤层面勾画兴趣区,而Erbay等虽也采用手动逐层勾画方法,但兴趣区内避开了缺血坏死区,因而平均ADC值仅反映肿瘤的实性部分,ADC值的高百分位数不能代表坏死区域。但两位学者的研究亦存在一致性结论,均证实治疗前ADC直方图参数可作为预测患者生存期的指标,这与以往一项宫颈癌前瞻性研究的结论存在一定分歧,后者认为治疗前平均ADC值与患者生存并无显著相关性,这可能与病例纳入标准存在一定差异、兴趣区设置为单一层面等有关。

  直方图分析作为影像组学常用分析方法之一,突破了传统的图像分析方法的瓶颈,为解决肿瘤异质性这一难题提供了思路,已在宫颈癌的诊断、治疗和预后评估方面取得了初步研究成果。作为一种新兴研究方法,尚有许多关键问题和技术有待进一步探索,例如图像分隔算法如何兼顾准确性和数据可重复性,多中心研究时影像数据获取的标准化等等。相信随着图像分割算法、特征提取和选择方法的进一步发展,影像组学将会对临床医学产生深远的影响,更好地服务于临床。

  来源:刘颖,叶兆祥.基于磁共振扩散加权成像的表观扩散系数直方图分析在宫颈癌中的应用[J].临床放射学杂志,2018,37(11):1940-1943.

http://w5bek.com/zhifangtu/204.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有