影像学在肺结节诊断中的研究进展.pdf

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定量特征及定性特征可对肺结节良恶性及浸润性做出初步判断闵旭红等对 例肺结节患者的 特征经 回归分析后发现结节最长径、平均 值、血管异常征及空气支气管异常征是浸润性的独立预测因子由此建立的回归模型 为 高琳等研究发现内部血管征区分纯磨玻璃结节()前驱病变与浸润性病变的效能最高 为 分叶征区分 微浸润性腺癌()与浸润性腺癌()的效能最高()此外顾鑫蕾等对 例 进一步分组研究发现平均 值与肺腺癌病理亚型有关高危病理亚型腺癌微乳头亚型()/实体亚型()的平均 值更高临界 值 但不同机器的 扫描参数会对肺结节 值产生影响并且形态学特征仅通过肉眼识别都会对诊断造成影响其可靠性仍需要大量临床数据验证通讯作者低剂 量 ()具有扫描速度快、辐射剂量低等优点并且灵敏度与常规 相当是检测早期肺癌最有效的方法 许多随机对照试验如美国国家肺癌筛查试验()、荷兰比利时癌症筛查试验()、德国癌症筛查干预组织()发现 筛查可分别降低、和 的肺癌死亡率 定期 随访根据结节的体积倍增时间计算其生长速率可评估常规 难以判断性质的结节 然而 往往假阳性率较高同时还会有过度诊断、辐射暴露和高成本等缺点 因此 在早期筛查癌症中的应用仍有许多限制双 能 ()能提供多种定量参数 如有效原子序数()、碘浓度()和动脉期和静脉期的标准化碘浓度()等为肺结节分析提供了一种新的多参数诊断模型 目前已有许多研究证实 在肺结节良恶性鉴别中具有一定的应用价值 例如 等研究发现动脉期()、动脉期()和动脉期()是区分肺结节良恶性的独立因素其中由直径和 组成的联合模型对肺结节良恶性判断显示相较于单独的 模型具有更优的诊断性能 邱建升等研究发现电子云密度()是恶性磨玻璃结节的独立危险因素 但是虚拟非增强图像的图像噪声是 的固有限制之一不可避免会对图像质量造成影响 磁 共 振 成 像()相比于 对含软组织成分的肿瘤对比度更高能获得更多的信息且随着磁共振扫描技术及成像技术的发展 逐渐成为诊断肺肿瘤的另一有效手段 许多常规功能序列包括 和 加权成像、短反转时间反转恢复成像()以 及 扩 散 加 权 成 像()等都在肺结节良恶性诊断中有一定临床价值 恶性肺结节在 像上常常显示出低或中等信号在 像上表现出稍高的信号 同时 成像能消除脂肪信号从而提供净组织对比度 在 成像上恶性结节扩散受限明显因此表观扩散系数()值较低 扩散峰度成像()比传统 更能准确反映肺腺癌的微组织结构特征 主要定量参数包括(扩散系数)、(扩散峰度系数)有研究发现恶性肺结节的 值明显高于良性肺结节 还可区分肺癌分化程度分化程度越高 值越高 值越低 并且、和 值组合比单独使用这些参数具更好的诊断效果 此外在动态对比增强 成像上()恶性结节在动态增强曲线上倾向于表现为强化程度更高上行速度更快最大峰值更高 近年来许多新序列的开发也为肺结节的诊断带来了新思路超短回波时间()成像的肺部 在这方面更具前景和实用性据报道 的结节检测能力与 相当 此外氧增强()在肺腺癌的诊断中具有一定价值 是分别在常氧(氧浓度)呼吸时和高氧(氧浓度)呼吸时扫描并将两次采集到的图像减影从而突出氧合增加的区域 等对 例肺腺癌患者进行了 扫描并计算每个肿瘤的平均信号增强百分比()以区分低级别与中、高级别肺腺癌结果显示肿瘤平均 的鉴别 值为 说明 区分肺腺癌的组织学分级的能力较好 综上 为肺结节的评估提供了一 实用医院临床杂志 年 月第 卷第 期种崭新的方法在临床实践中具有一定发展潜力 核医学肺结节的/评估能基于解剖位置提供肿瘤代谢信息从而提高诊断的准确性 等比较了 和 /对肺结节良恶性诊断的准确性结果发现/对恶性结节的定性更为敏感和准确其预测恶性结节的特异性、敏感性及准确性分别为、和 并且与单独使用 或 相比/具有更好的特异性 当肺结节最大标准摄取值 时往往认为是恶性结节 等研究发现肺浸润性粘液腺癌在 上往往表现为 摄取不足而在形态学表现有恶性征象即形态代谢分离征他们认为形态代谢解离征的缺失是从 型肺腺癌中排除侵袭性粘液腺癌的准确指标 但/也有许多缺点其识别无实性成分的肺腺癌良恶性准确度较低此外其识别直径小于 的结节判断准确度也较低分析原因可能是由于分辨率限制和小恶性结节惰性较明显代谢较低摄取 不明显 影像组学影像组学是指从各种医学图像中挖掘出能反映肿瘤异质性的肉眼无法观测的成像特征并将其与潜在的病理和临床信息相关建立临床诊断模型 相较于传统的 的形态学评估影像组学是一种更客观的诊断方法能评估肿瘤侵袭性、预测无复发生存期和治疗反应等 影像组学的基本步骤包括图像采集及预处理、感兴趣区的分割、特征提取及模型构建 其提取的特征主要包括描述感兴趣区像素或体素强度分布分布的一阶特征描述感兴趣区形状和体积的形状特征反映图像的灰度分布的纹理特征以及将图像经过一系列算法过滤后得到的变换特征包括对数、小波等 目前影像组学在肺结节方面有诸多的应用.影像组学预测肺结节良恶性 随着低剂量 大规模用于肺结节的筛查肺结节检出率明显增加但这些结节中只有 最终会被诊断为恶性此外良性结节的误切除率高达 因此术前无创区分肺结节的良恶性有助于指导临床医师对肺结节患者制订个性化诊疗策略及随访管理策略 影像组学能用于区分肺结节良恶性 一项回顾性研究从 例孤立性肺结节患者的薄层增强静脉期 图像中提取特征并基于临床传统放射学特征、结节内和瘤周 范围的特征构建了诺模图结果显示基于临床传统放射学、结节内和瘤周影像组学特征的诺模图显示出最佳的预测性能(准确度为 灵敏度为 特异性为 )优于其他独立模型这表明基于影像组学的联合模型在肺结节评估中可以很好地鉴别肺结节的良恶性 此外 的碘图能提供含碘造影剂的分布信息并且影像组学能够定量评估碘图上的内部异质性检测不均匀的碘分布更准确地检测肺结节的潜在恶性特征 等对 例患者在 生成的碘图上提取碘摄取特征及影像组学特征然后将筛选出的特征分别建立碘摄取模型和影像组学模型预测肺结节的良恶性结果显示影像组学模型在训练集(为)和验证集(为 )中都显示出良好的辨别力其中影像组学模型诊断效能高于碘摄取参数模型(准确率 )由此可见影像组学在预测肺结节良恶性方面具有更好的优势.影像组学预测肺结节浸润性早期肺癌的浸润性是影响临床管理的一个重要因素 研究证实肺腺癌手术切除后的预后取决于初始病理阶段切除后微浸润腺癌的 年生存率约为 浸润性腺癌术后 年总生存率显著减低仅为 因此术前对浸润性腺癌的无创区分对指导其临床管理至关重要 一项回顾性研究对 例肺结节患者的 图像提取影像组学特征同时观察其 放射学特征最终筛选出 个影像组学特征和 个放射学特征(空泡征、肿瘤肺界面、平均 值、平均直径)分别建立基于放射学特征和影像组学特征的诺模图以期预测直径为 的磨玻璃结节()患者发生浸润性腺癌的风险结果显示诺莫图在训练集的 为 内部验证的 为 外部验证的 为 等在一项研究中比较了多个模型对肺结节浸润性预测的价值 其中包括 模型(一种被广泛接受的基于临床和放射学特征预测肺癌恶性风险的模型)、临床语义特征模型、体积模型和影像组学模型(包括肿瘤总体积()模型、实体区域模型、磨玻璃区域模型和瘤周模型)结果显示结合磨玻璃和实体区域特征的影像组学模型的曲线下面积()高于 模型(为 )临床语义特征模型(为 )体积模型(为 )等回顾性分析了 例 个肺结节患者术前胸部 图像分别建立基于肿瘤()模型和肿瘤合并瘤周()的模型结果显示基于 的模型 为 高于 模型(为 )而 等的研究中发现加入瘤周区域的特征并没有改善模型的性 实用医院临床杂志 年 月第 卷第 期能目前关于瘤周区域预测浸润性的争议较多分析原因可能是不同研究的背景和目标有所不同后续可进一步进行标准化定义和技术的调查以充分了解瘤周区域评估在早期肺癌诊断和分类中的作用.影像组学预测肺结节高危病理亚型肺腺癌具有高度异质性 同一肿瘤内细胞群的组成及空间分布各有不同 年 提出的新分类体系中将肺腺癌()按主要组织学类型分为三个预后亚群包括低级别:贴壁生长亚型中级别:腺泡亚型或乳头状亚型高级别:实体()、微乳头亚型()研究发现组织病理亚型是影响预后的独立危险因素其中以/的生存率最低 此外有研究表明微乳头/实体亚型的存在与淋巴结转移、胸膜浸润显著相关 因此预测高危病理亚型的存在对指导相关患者制订个性化诊疗方案是非常有价值的 等研究发现多变量 分析识别的两个影像组学特征(全像素值最小值的较低值和阳性像素值方差的较低值)能作为微乳头成分 的肿瘤预测因子 等研究证实基于 个最优影像组学特征的 个机器学习模型可以实现相似且准确的/预测性能(最高 值为 :)证实了影像组学在肺腺癌高危病理亚型方面具有良好的可靠性 一项研究中将年龄、吸烟史等临床特征与基于增强 的影像组学特征联合建立模型研究其是否能预测浸润性腺癌中的微乳头成分结果显示其 为 高于单纯的影像组学模型()充分证明了影像组学能有效预测微乳头成分且结合临床特征的联合模型的诊断效能更高 等的研究中考虑到肺腺癌的瘤内异质性可能反映在影像组学特征上对 例近乎纯的病理亚型(即占主导地位的 亚型 肿瘤体积)肺腺癌患者的 图像提取直方图和纹理特征并且对肿瘤区域内的每个体素进行高危似然比预测然后基于高危可能性区域的体积百分比阈值确定高危组分的存在从而构建一个基于全肿瘤的预测模型结果显示其敏感度较高()、特异度一般()一项研究提 出 了 一 种 基 于 的 深 度 学 习()算法利用固体衰减组分()来指导 模型进行高级成分检测 分别在训练集和测试集中使用 倍交叉验证和外部验证进行评估并与先前研究中的影像组学模型、基于实性成分/肿瘤(/)直径比的模型之间进行比较结果显示 的交叉验证 为 显著优于影像组学模型(为 )和/比(为 )提示固体衰减组分与 模型的结合是术前预测高级别腺癌亚型的一种有前途的方法 展望为了准确且规范的实行肺结节处理指南中的分层管理对其良恶性的准确评估越发重要虽然穿刺活检仍是判别其性质的金标准但其操作难度大且存在并发症风险等不足目前研究现状表明术前影像学方法评估肺结节取得了显著进展但其敏感性及特异性仍然有限影像组学因灵敏度、特异度及准确度高而占有明显优势且能将临床、传统影像学及影像组学特征结合起来建立更精准的预测模型是今后肺结节研究的新方向相信随着人工智能技术的发展肺结节管理策略将会不断完善【参考文献】.():.:?:().():.:.():.:.():.:.():.闵旭红 宋奇隆 余永强 等.三维 定量联合定性参数的 回归模型对纯磨玻璃结节侵袭程度的临床预测价值.中华放射学杂志():.高琳 张晶 顾慧 等.特征预测基于 年肺肿瘤新分类肺纯磨玻璃结节浸润性及浸润程度的价值.中华放射学杂志():.顾鑫蕾 刘展 邵为朋 等.肺结节 特征对腺癌病理亚型的预测价值.中国胸心血管外科临床杂志():.:.():.实用医院临床杂志 年 月第 卷第 期:.():.():.():.:.邱建升 辛小燕 杨雯 等.双层探测器光谱 单能量图像及电子云密度图鉴别诊断肺磨玻璃结节良性与恶性的价值.中华放射学杂志():.():.:.():.():.周舒畅 王玉锦 黄璐 等.扩散峰度成像与扩散加权成像在难鉴别孤立性肺结节良恶性判定价值的比较研究.中华放射学杂志():.谢磊 余芬芬 王禹博 等.在肺癌病理类型及分化程度的应用价值 研究 .临床 放射学 杂志 ():.:/.():.:.():.:.:.:/.():.:.():.:.():.:.:.():.():.:.:.():.():.():./:.():./.():.():.:.():.():.(收稿日期:修回日期:)(本文编辑:林 赟)实用医院临床杂志 年 月第 卷第 期