1.華南腫瘤學(xué)國家重點實驗室，中山大學(xué)腫瘤防治中心醫(yī)學(xué)影像介入中心（廣東 廣州 510060）

2.中山大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（廣東 廣州 510275）

崔春艷1 李 立1 蔡宏民2田海英2 劉立志1 張 敏1

淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移不僅是選擇直腸癌治療方案的依據(jù)，也對預(yù)后估計有重要價值[1]。目前，多數(shù)CT研究以淋巴結(jié)大小作為判斷轉(zhuǎn)移的依據(jù)[2-4]，然而良性反應(yīng)性腫大的淋巴結(jié)與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)難以鑒別。因此，一些研究指出在診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時，不僅要注意淋巴結(jié)的大小，還應(yīng)結(jié)合其形態(tài)、密度進行綜合判斷[5-8]。但是，并未對形態(tài)、密度、強化程度進行量化分析，使對形態(tài)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)變得比較困難。本研究應(yīng)用計算機輔助的定量化分析方法，引入新的參數(shù)分形維和異質(zhì)性，通過定量化分析CT圖像直腸癌腸旁淋巴結(jié)的相關(guān)影像學(xué)表現(xiàn)，進一步提高直腸癌淋巴結(jié)的CT診斷水平。

資料與方法

1.1 臨床資料 搜集2008年1月-2008年12月中山大學(xué)腫瘤防治中心收治的術(shù)前未經(jīng)放射治療和化學(xué)治療的147例直腸癌患者，術(shù)前均行盆腔CT平掃和增強掃描，后行根治性手術(shù)切除。其中男91例，女56例，年齡19～76歲，中位年齡58歲。

1.2 CT檢查 采用Philips 16螺旋CT，仰臥位平掃和增強掃描。層厚5mm，掃描范圍從髂棘至坐骨結(jié)節(jié)。增強采用非離子型對比劑（歐乃派克或碘海醇）80～100ml，濃度300mgI/ml，靜脈團注，流速3～4ml/s。所有病人在CT檢查后7～14d內(nèi)行手術(shù)治療。

1.3 影像分析 采用影像工作站從醫(yī)學(xué)圖像存儲及傳輸系統(tǒng)（picture archiving and communication system，PACS）存儲服務(wù)器調(diào)閱影像，對所有病人圖像進行復(fù)閱，調(diào)整窗寬、窗位觀察腸旁淋巴結(jié)。以腸旁脂肪間隙內(nèi)的孤立結(jié)節(jié)影判斷為淋巴結(jié)。由2位放射醫(yī)生在不知道病理結(jié)果的情況下共同閱片并達成一致。然后用MATLAB軟件（MathWorks Co，MA，美國）對直腸癌腸旁淋巴結(jié)的CT圖像進行必要的預(yù)處理，分割、定位，并剪切出淋巴結(jié)區(qū)域，計算每個淋巴結(jié)的最大短徑、密度、分形維和異質(zhì)性參數(shù)。分形維反映病變邊界的粗糙度和開放度，分形維參數(shù)的大小表明了病變邊界的復(fù)雜性與開放性[9]。異質(zhì)性反映瘤體圖像密度的不均勻性，一定程度上可揭示出病變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，異質(zhì)性參數(shù)是病變影像內(nèi)部出現(xiàn)偏離平均透過強度超過10%的區(qū)域像素的分?jǐn)?shù)[10]。

1.4 病理學(xué)分析 擠壓觸診法取檢淋巴結(jié)，分組后送病理科，作蘇木素-伊紅染色，以確定淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，有腫瘤細胞浸潤為轉(zhuǎn)移陽性。每個淋巴結(jié)盡量通過解剖位置與它對應(yīng)的CT圖像匹配，每個淋巴結(jié)由病理學(xué)家確定為轉(zhuǎn)移或非轉(zhuǎn)移兩組。記錄切除的淋巴結(jié)數(shù)目和轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)數(shù)目。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 15.0進行統(tǒng)計學(xué)分析。采用非配對t檢驗或非參數(shù)檢驗對比兩組患者的定量化參數(shù)，采用χ2或Fisher’s檢驗決定預(yù)測淋巴結(jié)陽性的相關(guān)因素，P<0.05認(rèn)為有統(tǒng)計學(xué)差異。

結(jié) 果

2.1 CT和病理結(jié)果對照147人中，病理證實有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者為41人。在41個轉(zhuǎn)移的患者中CT發(fā)現(xiàn)有23人有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。在病理證實的106個沒有轉(zhuǎn)移的患者中，CT發(fā)現(xiàn)有30人有非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)。CT在兩組淋巴結(jié)的檢出率上差異有統(tǒng)計學(xué)意義（56.1%(23/41)和28.3%(30/106)；P<0.05）。病理上每例淋巴結(jié)的檢出數(shù)為4～37枚，平均12.7枚，CT上每例淋巴結(jié)的檢出數(shù)為0～12枚，平均1.2枚。在105枚病理證實轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)中，CT共檢出58枚，占淋巴結(jié)檢出數(shù)的55.2%(58/105)，在病理證實非轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)中，共檢出60枚，占淋巴結(jié)檢出數(shù)的3.9%(60/1538)，淋巴結(jié)檢出率在兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

圖1 以短徑3，5，8或10mm為界限區(qū)分轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，兩組間有重.

2.2 定量化參數(shù)的分析 淋巴結(jié)的大?。簩T發(fā)現(xiàn)的118枚淋巴結(jié)（其中轉(zhuǎn)移58枚，無轉(zhuǎn)移60枚）進行定量化參數(shù)分析，轉(zhuǎn)移組CT檢出的58枚淋巴結(jié)，短徑3-17.6mm，無轉(zhuǎn)移組的60枚淋巴結(jié)，短徑為2.4-11.7mm。無論以短徑3，5，8或10mm為界限區(qū)分兩組淋巴結(jié)，均能同時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，單以大小為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分淋巴結(jié)，兩組間有重疊（圖1）。

淋巴結(jié)的分形維：淋巴結(jié)邊緣的分形維是不同的，非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)邊緣相對光滑（圖2-4），轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)邊緣相對毛糙（圖5-7），分形維在兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（轉(zhuǎn)移1.1244，非轉(zhuǎn)移1.0878；P<0.05)。

淋巴結(jié)密度和異質(zhì)性：轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)密度不均勻，非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)密度相對均勻，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)密度高于非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（分別是108.4和98.9；P<0.05）。非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的異質(zhì)性0.2225（圖8、9）低于轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)0.3035（圖10、11）(P<0.05)。

討 論

對于可根治的直腸癌，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的有無及程度是最重要的預(yù)后因素之一。術(shù)前通過影像學(xué)進行直腸癌N分期評價有利于估計預(yù)后，并對手術(shù)方式的選擇及是否行術(shù)前放化療有重要臨床意義[11-12]。目前，多數(shù)CT研究以淋巴結(jié)大小作為判斷轉(zhuǎn)移的依據(jù)[2-4]，然而良性反應(yīng)性腫大的淋巴結(jié)與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)難以鑒別。最近，一些研究[13-14]指出在診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時，不僅要注意淋巴結(jié)的大小，還應(yīng)結(jié)合其形態(tài)、密度進行綜合判斷。但是，并未對形態(tài)、密度、強化程度進行量化分析，使對形態(tài)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)變得比較困難。

隨著醫(yī)學(xué)圖像定量分析技術(shù)的不斷提高，在淋巴結(jié)的研究中也需要通過圖像定量分析來評價良惡性淋巴結(jié)的邊緣、密度等特征。圖像定量分析已被引入腫瘤的基礎(chǔ)研究中來評價不同腫瘤類別的生長與擴散特征[9]。特別是分形技術(shù)以及相關(guān)的圖形分析手段逐漸被應(yīng)用到多種醫(yī)學(xué)影像分析評估中來。從分形數(shù)學(xué)和非線性物理的角度來看，淋巴結(jié)邊界輪廓的分形維數(shù)是表征淋巴結(jié)邊界輪廓的復(fù)雜性的特征參數(shù)。要說明淋巴結(jié)內(nèi)部的擴散與生長行為，可以用淋巴結(jié)內(nèi)部的異質(zhì)性程度，它揭示出淋巴結(jié)內(nèi)部所包含的一些重要信息，如密度。因此，本研究應(yīng)用計算機輔助的定量化分析方法，引入新的參數(shù)分形維和異質(zhì)性，通過定量化分析CT圖像直腸癌腸旁淋巴結(jié)的相關(guān)影像學(xué)表現(xiàn)，進一步提高直腸癌淋巴結(jié)的CT診斷水平。

圖2-4 增強CT顯示的非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，邊緣相對光滑，淋巴結(jié)的邊緣通過Matlab軟件自動分割后，自動計算淋巴結(jié)的分形維參數(shù)1.0675。圖5-7 增強CT顯示的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，邊緣相對毛糙，淋巴結(jié)的邊緣通過Matlab軟件自動分割后，自動計算淋巴結(jié)的分形維參數(shù)1.1280。圖8、9 增強CT顯示的非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，內(nèi)部相對均勻，淋巴結(jié)的邊緣通過Matlab軟件自動分割后，自動計算淋巴結(jié)的異質(zhì)性參數(shù)，異質(zhì)性參數(shù)0.2500。圖10、11 增強CT顯示的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，內(nèi)部相對不均勻，淋巴結(jié)的邊緣通過Matlab軟件自動分割后，自動計算淋巴結(jié)的異質(zhì)性參數(shù)，異質(zhì)性參數(shù)0.3714。

CT檢出淋巴結(jié)大小與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的關(guān)系：目前，多數(shù)CT及MR研究以淋巴結(jié)大小作為判斷轉(zhuǎn)移的標(biāo)準(zhǔn)[15-17]，多數(shù)研究將正常淋巴結(jié)直徑的陽性判斷標(biāo)準(zhǔn)定為5～15 mm不等[18]，一些作者[11,19]則強調(diào)大?。?～10mm）作為陽性淋巴結(jié)。而病理證明直腸癌的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)有31%直徑<4mm[20]，反應(yīng)性和炎性腫大的淋巴結(jié)又常與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)難以鑒別。在本研究中，無論以淋巴結(jié)最大短徑3，5，8或10mm為界限區(qū)分兩組淋巴結(jié)，均能同時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，表明單以大小為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分淋巴結(jié)，兩組間有重疊，影響診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移準(zhǔn)確度。

分形維數(shù)作為圖像表面不規(guī)則程度的度量，不僅能度量復(fù)雜程度而且具有多尺度多分辨率變化的不變性，它與人類視覺對圖像表面紋理粗糙程度的感知是一致的，即分形維數(shù)越大，對應(yīng)的圖像表面越粗糙；反之，分形維數(shù)越小，對應(yīng)的圖像表面越光滑[21-23]。本研究結(jié)果顯示非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)分形維小于轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，分形維在兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（轉(zhuǎn)移1.1244，非轉(zhuǎn)移1.0878；P<0.05)。說明非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)邊緣相對光滑，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)邊緣相對毛糙。

異質(zhì)性反映淋巴結(jié)圖像密度的不均勻性，在一定程度上可揭示出淋巴結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異。該值越大表明淋巴結(jié)內(nèi)部異質(zhì)性越明顯。本研究結(jié)果顯示非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的異質(zhì)性0.2225低于轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)0.3035。

綜上所述，直腸癌淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移大小雖有重疊，但轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)在分形維、密度和異質(zhì)性參數(shù)有差異。綜合分析CT檢出淋巴結(jié)的大小、分形維、密度和異質(zhì)性相關(guān)因素有助于提高CT直腸癌判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確性。

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