纹理特征在18F-FDG PET/CT显像肺癌诊断中的应用

论文摘要

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-FDG PET/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Siemens biograph 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-FDG PET/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。

论文目录

• 论文说明：缩略词索引
• 中文摘要
• 英文摘要
• 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
• 18F-FDG PET/CT图像DICOM数据转移'>2.3¹⁸F-FDG PET/CT图像DICOM数据转移
• 18F-FDG PET图像感兴趣区（ROI）选择'>2.4¹⁸F-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
• 18F-FDG PET/CT显像肺部病灶良恶性'>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
• 结果
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 在校期间发表论文情况
• 致谢