孤立性肺结节良恶性综合性影像诊断的ROC分析及其临床应用价值研究

论文摘要

目的：利用ROC曲线（receiver operating characteristic curve,受试者运行特征曲线）分析方法,评价多层螺旋CT（multi-slice spiral computed tomography, MSCT）和18F-FDG PET/CT在鉴别孤立性肺结节（solitary pulmonary nodule, SPN）良恶性中的应用价值,进而探讨孤立性肺结节的综合性影像学诊断的可靠性和可行性,以及在孤立性肺结节的影像学检查中多层螺旋CT和18F-FDG PET/CT如何优化选择和联合应用的问题。材料与方法：行多层螺旋CT检查的孤立性肺结节217个,均经手术和／或穿刺活检组织病理结果或随访结果证实,由3位资深的CT诊断医师以随机顺序对每个孤立性肺结节的多层螺旋CT图像进行仔细地独立阅读和分析,评价结果采用意见一致性原则。在阅片时,观察者不被告知任何临床资料,不被限制读片时间,不改变读片习惯。首先,观察者根据自己的经验和主观印象,将孤立性肺结节按五等级法进行评价：1=肯定良性,2=可能良性,3=不确定,4=可能恶性,5=肯定恶性。然后,依据孤立性肺结节各种特征性的多层螺旋CT表现对其进行综合评分,将孤立性肺结节常见的与其良恶性倾向密切相关的各CT征象作为评分基础,评分标准为：具有显著恶性倾向为1、具有不显著恶性倾向为0.5、无恶性倾向或具有良性倾向为O。行PET/CT检查的孤立性肺结节98个,均经手术和／或穿刺活检组织病理结果或随访结果证实,用目测法和半定量法对18F-FDG PET/CT图像进行阅读和分析。首先,由3位资深的核医学医师以随机顺序对所有孤立性肺结节的18F-FDG PET/CT图像分别予以独立阅片,评价结果采用意见一致性原则。在阅片时,观察者不被告知任何临床资料,不被限制读片时间,不改变读片习惯。通过目测,对每个孤立性肺结节的放射性摄取程度根据五等级法做出分析和评价：0=无放射性摄取,1=放射性摄取程度低于纵隔,2=放射性摄取程度接近纵隔,3=放射性摄取程度介于纵膈与肝脏之间,4=放射性摄取程度高于肝脏。然后,将相同大小的感兴趣区（region of interest, ROI）分别置于孤立性肺结节和对侧肺的相应正常部位,孤立性肺结节的ROI选择FDG摄取最强的部位,分别测量孤立性肺结节ROI（T）和对侧正常肺ROI（N）的放射性活度（activity）, ROI大小应包括最大活度值90%以上的区域,再计算对比率（contrast ratio, CR）,将其作为每个孤立性肺结节的FDG放射性摄取指标：CR=（T—N）/（T+N）。同时,测量并由计算机程序自动计算出每个孤立性肺结节ROI的标准摄取值（standardized uptake value,SUV=放射性活度／注射计量／体重）,以与CR值进行对照。将通过上述方法的影像学图像资料分析所得出的结果,分别与孤立性肺结节的病理或随访结果（即所谓“金标准”）对照,再根据孤立性肺结节的最大径（D）,以2.Ocm<D≤3.0cm和D≤2.0cm分组,分别进行分类计数。按照分类计数结果,以孤立性肺结节的多层螺旋CT评价等级、综合评分值和PET/CT的目测等级、CR值分别作为分类值,用Microsoft Excel 2007软件分别绘制各自评价孤立性肺结节良恶性的ROC曲线。采用Z检验对ROC曲线下面积（area under curve,AUC）进行统计学分析,P<0.05,认为差异具有统计学意义。根据约登（Youden）指数,选取多层螺旋CT综合评分和PET/CT的CR值各自鉴别孤立性肺结节良恶性诊断的最佳阈值,将多层螺旋CT评分≥最佳阈值的孤立性肺结节定义为阳性、评分<最佳阈值的孤立性肺结节定义为阴性,将PET/CT的CR≥最佳阈值的孤立性肺结节定义为阳性、CR<最佳阂值的孤立性肺结节定义为阴性。将评价结果与孤立性肺结节的病理或随访结果（“金标准”）进行对照,在多层螺旋CT或PET/CT上表现为阳性的恶性结节和良性结节分别定义为真阳性（TP）和假阳性（FP）、表现为阴性的恶性结节和良性结节分别定义为假阴性（FN）和真阴性（TN）。分别计算各自的灵敏度、特异度、准确度、阳性预测值和阴性预测值（灵敏度=TP/TP+FN,特异度=TN/TN+FP,准确度=TP+TN/TP+FP+TN+FN,阳性预测值=TP/TP+FP,阴性预测值=TN/TN+FN）.采用x2检验进行统计学分析和比较,P<0.05,认为差异具有统计学意义。行18F-FDG PET/CT检查的98个孤立性肺结节,均在前一周时间内进行了规范的多层螺旋CT检查,通过对每个孤立性肺结节的多层螺旋CT和18F-FDG PET/CT图像的综合性分析,根据每个孤立性结节的评价等级以及由多层螺旋CT综合评分或PET/CT的CR值与相应的最佳阈值比较而获得的评价结果,将孤立性肺结节的良恶性诊断进行两种检查方法的联合评价。按照一致性原则,将在多层螺旋CT和18F-FDG PET/CT图像上良恶性评价一致的孤立性肺结节,仍然维持其良恶性诊断。在多层螺旋CT和18F-FDG PET/CT图像上良恶性评价不一致的孤立性肺结节,采取以下原则进行评价：如果多层螺旋CT的评价等级为5（即肯定恶性）,则不考虑PET/CT的FDG摄取程度,将该孤立性肺结节定性为恶性；如果多层螺旋CT的评价等级为1（即肯定良性）,则不考虑PET/CT的FDG摄取程度,将该孤立性肺结节定性为良性；如果多层螺旋CT的评价等级为2、3、4（即不能确定恶性或良性）时,则依据PET/CT的FDG摄取程度评价孤立性肺结节的良恶性,若PET/CT的评价等级为2、3、4（即18F-FDG摄取程度为中等以上,甚至高于肝脏）或CR≥最佳阈值则该孤立性肺结节被定性为恶性,若PET/CT的评价等级为0、1（即18F-FDG摄取程度低于纵隔,甚至无放射性摄取）且CR<最佳阈值则该孤立性肺结节被定性为良性,亦即PET/CT的评价结果否决了多层螺旋CT的评价结果。将联合评价结果与孤立性肺结节的病理或随访结果（“金标准”）进行对照,计算相应的灵敏度、特异度、准确度、阳性预测值和阴性预测值,并与单独PET/CT的评价效能加以比较,采用x2检验进行统计学分析,P<0.05,认为差异具有统计学意义。结果：行多层螺旋CT检查的217个孤立性肺结节,恶性结节146个,良性结节71个。所有恶性结节均经手术和／或穿刺活检病理结果证实,包括腺癌123个（其中包含细支气管肺泡癌11个、瘢痕癌2个）、鳞癌12个、小细胞癌5个大细胞癌3个、单发转移瘤3个；良性结节包括结核19个、错构瘤16个、非特异性炎症15个、肺隐球菌病6个、炎性假瘤3个、神经纤维瘤1个,均经手术和／或穿刺活检病理结果证实,另有11个孤立性肺结节经正规抗炎或抗结核治疗后缩小或消失而定性为良性结节。恶性结节最大径1.0～3.0cm,良性结节最大径0.8-3.0cm,分别平均为1.92cm和1.87cm,差异无统计学意义。行PET/CT检查的98个孤立性肺结节,恶性结节69个,良性结节29个。所有恶性结节均经手术和／或穿刺活检病理结果证实,包括腺癌47个（其中包含细支气管肺泡癌6个、瘢痕癌2个）、鳞癌9个、小细胞癌5个、大细胞癌6个、单发转移瘤2个；良性结节包括结核12个、错构瘤5个、非特异性炎症5个、肺隐球菌病3个、炎性假瘤3个,均经手术和／或穿刺活检病理结果证实,另有1个孤立性肺结节经正规抗结核治疗后缩小而定性为良性结节。恶性结节最大径1.0-3.0cm,良性结节最大径0.8-3.0cm,分别平均为1.81cm和1.78cm,差异无统计学意义。多层螺旋CT评价2.0cm<D≤3.0cm孤立性肺结节良恶性的效能优于评价D≤2.0cm孤立性肺结节良恶性的效能,用多层螺旋CT综合评分评价2.0cm<D≤3.0cm和D≤2.0cm孤立性肺结节良恶性的最佳阈值分别为3.5和2.5,应用各自的最佳阈值,多层螺旋CT评价孤立性肺结节良恶性的诊断效能相应改善。多层螺旋CT评价最大径为2.0cm<D≤3.0cm孤立性肺结节良恶性,五等级法的诊断效能优于CT综合评分法；多层螺旋CT评价最大径为D≤2.0cm孤立性肺结节良恶性,综合评分法的诊断效能稍优于五等级法。18F-FDG PET/CT评价2.0cm<D≤3.0cm、D≤2.0cm孤立性肺结节良恶性的诊断效能基本相同,目测法和半定量法均是如此。以半定量法PET/CT评价2.Ocm<D≤3.0cm和D≤2.0cm孤立性肺结节良恶性的最佳阈值均为CR=0.45,且以半定量法PET/CT评价2.0cm<D≤3.0cm和D≤2.0cm孤立性肺结节良恶性的诊断效能稍优于目测法。评价最大径为2.0cm<D≤3.0cm孤立性肺结节的良恶性,18F-FDG PET/CT半定量法与多层螺旋CT的诊断效能无显著差异,而目测法则略逊于多层螺旋CT的诊断效能,多层螺旋CT的特异度较高；评价最大径为D≤2.0cm孤立性肺结节的良恶性,18F-FDG PET/CT的半定量法和目测法均优于多层螺旋CT的诊断效能,PET/CT的特异度较高。多层螺旋CT和18F-FDG PET/CT联合评价孤立性肺结节良恶性的诊断效能与单独的PET/CT相比显著提高,多层螺旋CT和18F-FDG PET/CT联合评价孤立性肺结节良恶性的灵敏度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值分别为97.10%、93.10%、95.92%、97.10%、93.10%。结论：随着多层螺旋CT的逐渐广泛应用,越来越多的孤立性肺结节被发现,虽然其大多数为良性,但是在孤立性肺结节的鉴别诊断中,肺癌仍然构成其重要的考虑内容,进一步检查或处理的目的是准确地鉴别良、恶性结节,以确保适当的治疗方案。因此,影像学检查的一个主要目的就是尽最大可能地准确鉴别孤立性肺结节的良恶性,一方面使恶性结节尽快得以切除,以阻止其继续生长和发生转移而影响患者预后,另一方面可使良性结节避免被施行不必要的创伤性检查和手术,防止患者承受不必要的医疗花费、痛苦和风险。近年来,多层螺旋CT和PET/CT已经明显改善了孤立性肺结节影像特征的显示和评价。本研究采用ROC曲线分析方法综合评价多层螺旋CT和PET/CT在鉴别孤立性肺结节良恶性方面的诊断效能,显示多层螺旋CT和PET/CT均具有明显的应用价值,但是对于不同大小、不同性质的孤立性肺结节来说,多层螺旋CT和PET/CT之间及其不同评价方法之间的诊断效能均存在差别,评价结果存在不同程度的不一致现象,将PET/CT和多层螺旋CT图像进行综合性分析和联合评价可明显提高孤立性肺结节良恶性鉴别诊断的准确性。本研究说明ROC分析方法在综合运用多层螺旋CT和PET/CT所提供的影像信息、全面评价孤立性肺结节的良恶性方面具有显著应用价值,使孤立性肺结节的良恶性评价结果得到明显改善,将评价结果与恶性概率等临床资料相结合,一定能为孤立性肺结节患者提供合理的处理策略和方案。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 前言
• 参考文献
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 结论
• 附图
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文和著作
• 英语论文（一）
• 英语论文（二）
• 学位论文评阅及答辩情况表