纹理特征在18F-FDG PET/CT显像肺癌诊断中的应用

摘要

目的:肺癌已经代替肝癌成为我国因恶性肿瘤死亡的首位原因，肺癌治疗疗效的关键在于早期诊断、早期治疗。肺癌常用的影像学检查包括胸部普通X线检查、CT、超声、MRI、PET、PET/CT等，其中PET/CT显像作为肿瘤无创性检查方法，将代谢功能与解剖功能有机结合，在肺癌的诊断、鉴别诊断、分期、疗效监测、放疗计划制定等方面有重要的价值。图像纹理特征作为反应灰度统计计量的指标，对区域内部灰度级变化的特征进行量化，通过纹理特征的有效提取，将其应用于图像纹理的描述、分类等，可以用于X线、CT、MRI、超声等图像的病灶识别、分割、诊断，达到辅助临床疾病诊断、治疗的目的。本文基于18F-FDG PET/CT显像，第一部分介绍软件开发情况，第二部分定量分析纹理特征在正常人群18F-FDGPET/CT显像中的表现，探讨其在PET/CT显像肺癌诊断中的诊断价值，并分别与SUV法、医师综合判断法进行比较。
　　方法:18F-FDG PET/CT显像采用的仪器是Siemens biograph64型和Siemensbiograph sensation16型。本研究选择健康体检人群190例，其中男性99例，女性91例，并按照年龄分组，分别为≤44岁、45～59岁、≥60岁三组年龄段。选择患者301例，其中180例经手术、穿刺活检、支气管镜检查获得病理资料证实为肺癌，另121例诊断为肺部良性病变。肺癌组中分别按照病理类型、病灶大小、18F-FDG摄取情况(SUV)进行分组。分别将190例正常人和301例患者PET/CT图像的DICOM文件数据导入本课题小组研发的软件系统， PET图像和CT图像自动进行配准。在190例正常人群中，分别于右肺上叶、中叶、下叶及左肺上叶、下叶勾画3cm*3cm的正方形，即为感兴趣区(ROI)，每一肺叶勾画2个感兴趣区。301例患者中，在CT图像上逐一勾画肺部病灶各个层面的轮廓，勾画的轮廓边缘映射至PET图像即为感兴趣区。确定感兴趣区后，自动获取ROI的13项纹理特征参数（均值、标准差、偏度、峰度、ASM、熵、对比性、相关性、粗糙度、对比度、频度、复杂度和强度）及SUV值，建立正常人群及肺部疾病患者PET图像的数据库，观察纹理特征在18F-FDG PET/CT显像正常人群中的表现，并提取肺部良恶性病灶组PET图像中有效的纹理特征参数，判断其在肺癌诊断中的价值，然后分别比较纹理特征法与SUV法、纹理特征法与医师综合判断法在18F-FDG PET/CT显像肺癌鉴别诊断时灵敏度、特异性、准确度的差异。所有结果使用SPSS13.0进行统计分析。
　　结果:在18F-FDG PET/CT显像正常人群中，峰度在右肺上叶、中叶、下叶及左肺上叶、下叶5组间统计无差异(P＞0.05)，其余12项纹理特征指标皆有差异(P＜0.05)。按照性别分组，除对比度、频度、复杂度、强度外纹理特征皆无差异(P＞0.05)。按照年龄分组，峰度在3组间统计无差异(P＞0.05)。
　　301例患者中，180例肺癌患者PET图像病灶层面累计1154层，121例良性病变患者PET图像病灶层面累计517层。恶性组和良性组两组间13项纹理参数差异均具有统计学差异(P＜0.05)，恶性组均值、标准差、偏度、熵、相关性、对比度、复杂度、强度高于良性组，良性组峰度、ASM、对比性、粗糙度、频度高于恶性组。Logistic回归分析提取出均值、峰度、粗糙度、复杂度4项纹理特征参数，ROC曲线下面积为0.806(0.784，0.828)(P＜0.001)，表明纹理特征在18F-FDGPET/CT显像中肺癌的诊断效果中等。
　　肺癌患者中，依据病理类型不同分为鳞癌组、腺癌组及其他组，3组间均值、峰度、粗糙度、复杂度4项纹理特征值差别皆有显著统计学意义(P＜0.0001);以病灶直径3.0cm为界分为＞3.0cm组和≤3.0cm组，2组间均值、粗糙度、复杂度3项纹理特征值差别有显著统计学意义(P＞0.0001)，峰度无统计学差异(P＞0.05);以SUVmax2.5、4.0分为三组，分别为≤2.5组、2.5(-)4.0组、≥4.0组，3组间均值、粗糙度、复杂度3项纹理特征值差别有显著统计学意义(P＜0.0001)，峰度无统计学差异(P＞0.05)。
　　纹理特征法、SUV法、医师综合法判断18F-FDG PET/CT显像肺部病灶良恶性的灵敏度、特异性、准确度分别为87.87％(1014/1154)、47.78％(247/517)、75.46％(1261/1671),80.0％(144/180)、58.7％(71/121)、71.4％(215/301),92.8％(167/180)、85.1％(103/121)、89.7％(270/301)。纹理特征法与SUV法比较，前者灵敏度高于后者（P＜0.01)，特异性低于后者（P＜0.05)，准确度无差异（P＞0.05）。纹理特征法与医师综合判断法比较，两者灵敏度无差异(P＞0.05)，前者特异性、准确度低于后者（P＜0.01)。
　　结论:正常人群18F-FDG PET/CT图像各个肺叶的纹理特征参数表达不同。纹理特征能用于18F-FDG PET/CT显像肺部病灶良恶性的分类，肺癌病理类型、病灶大小、FDG摄取程度不同，纹理特征参数表达不同，且纹理特征诊断肺癌的灵敏度与医师综合判断法无明显差异，可进一步用于PET/CT图像的计算机辅助诊断。

目录

论文说明：缩略词索引

摘要

前言

第一部分 软件开发

1．1 DICOM解析

1．2 软件系统

第二部分 临床应用

材料与方法

2．1 仪器与方法

2．2 研究对象

2．3 18F-FDG PET／CT图像DICOM数据转移

2．4 18F-FDG PET图像感兴趣区(ROI)选择

2．5 ROI的纹理特征参数及SUV值数据获取及测量方法

2．6 分别依据SUVmax和核医学科医师专业知识判断18F-FDG PET／CT显像肺部病灶良恶性

2．7 统计学方法

2．8 结果

讨论

结论

参考文献

综述 纹理分析在PET和PET／CT中的应用

在校期间发表论文情况

致谢

声明