王海，連永偉，顏顯杰，何偉榮，鄧捷

原發(fā)性肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是我國最常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率位居第4位，病死率位居第3[1]。手術(shù)切除是HCC的主要治療手段，但仍然存在較高的術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移風(fēng)險；多項研究表明腫瘤Ki-67表達(dá)狀態(tài)是影響肝癌侵襲性及術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移的重要標(biāo)志物之一[2,3]。目前病理免疫組化染色是評估肝癌Ki-67表達(dá)的主要手段，但存在有創(chuàng)及因取材等原因造成的客觀性不足等缺陷。因此，亟需尋求一種無創(chuàng)的、客觀性好的Ki-67表達(dá)狀態(tài)評價方法。圖像紋理分析定量反映圖像灰階分布特征、像素間關(guān)系和空間特征等，能提供大量的人肉眼無法識別的深層次信息，成為近年來腫瘤研究熱點。近來國內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)基于MRI圖像紋理分析可用于宮頸癌、乳腺癌等腫瘤Ki-67表達(dá)狀態(tài)的預(yù)測[4,5]。多項研究表明基于動態(tài)增強CT/MRI紋理特征在肝癌的診斷、組織學(xué)分類預(yù)測等方面均展現(xiàn)出較高的應(yīng)用價值[6,7]。最近研究發(fā)現(xiàn)基于灰階超聲、增強CT的紋理特征與肝癌Ki-67表達(dá)相關(guān)，但其預(yù)測Ki-67表達(dá)狀態(tài)的效能尚不足[8,9]。MRI可進(jìn)行多序列成像，可望提高對肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的預(yù)測效能。本研究初步探索基于動態(tài)增強MRI紋理分析用于預(yù)測肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的價值。

材料與方法

1.一般資料

回顧分析我院2016年1月-2020年12月病理證實的肝細(xì)胞癌患者臨床、病理及MRI資料，納入標(biāo)準(zhǔn)如下：①有術(shù)前平掃及動態(tài)增強MRI資料；②經(jīng)手術(shù)病理證實為肝細(xì)胞癌，且行Ki-67免疫組化染色；③病灶直徑>1 cm，MRI圖像無明顯偽影。共67例患者(男42例，女25例，平均年齡43.14±14.45歲)，72個病灶(直徑1.5～4.7 cm，平均2.89±1.32 cm)納入研究。依據(jù)免疫組化染色結(jié)果，陽性細(xì)胞比例<10%定義為Ki-67低表達(dá)，陽性細(xì)胞比例≥10%定位為高表達(dá)組[9]；72個病灶25個病灶為Ki-67高表達(dá)，47個病灶為Ki-67低表達(dá)。

2.MRI掃描技術(shù)

所有患者M(jìn)RI掃描均采用1.5T超導(dǎo)型磁共振成像儀(Philips Achieve，荷蘭)，仰臥位，體部相控陣線圈。成像序列包括軸面T1WI、T2WI、冠狀面脂肪抑制T2WI及軸面T1WI 3期動態(tài)增強(動脈期、門脈期及延遲期)。T1W動態(tài)增強采用三維高分辨各向同性容積成像(enhanced T1W high resolution isotropic volume examination,e-thrive)，TR 3.1 ms,TE 1.8 ms，矩陣512×512，層厚5 mm，層間距2.50 mm，矩陣256×256，視野40 cm×40 cm。采用Gd-DTPA對比劑高壓靜脈注射，流率2 mL/s，劑量0.1 mL/kg體質(zhì)量，行動脈期(30 s)、靜脈期(50～60 s)、延遲期(3 min)動態(tài)增強掃描。

3.MRI紋理分析方法

在PACS工作站上將病灶顯示最大層面的T1WI動態(tài)增強圖像 以“.BMP”格式導(dǎo)入移動硬盤，采用MaZda(Version4.6)軟件進(jìn)行圖像紋理分析。 紋理特征提取前將所有圖像的灰階水平標(biāo)準(zhǔn)化在μ±3σ(μ為平均灰度值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差)區(qū)間。分別于動脈期、門脈期及延遲期圖像上沿腫瘤邊緣手動勾畫感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，ROI包埋全部腫瘤(圖1)。對每個ROI軟件自動計算279個來源于6種統(tǒng)計算法的紋理特征(表1)。

表1 MaZda軟件計算的紋理特征

為篩選與肝細(xì)胞癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)高度相關(guān)的紋理特征，先對提取的紋理特征進(jìn)行降維、去冗。參考既往研究[6,10]，本組采用聯(lián)合交互信息(MI)、Fisher系數(shù)、分類錯誤概率聯(lián)合平均相關(guān)系數(shù)(POE+ACC)的方法對紋理特征進(jìn)行降維，篩選出30個與Ki-67表達(dá)狀態(tài)高度關(guān)聯(lián)的紋理特征，采用B11軟件提供的4 種常用紋理特征分類方法，包括原始數(shù)據(jù)分析(RDA)、主要成分分析 (PCA)、線性分類分析 (LDA)和非線性分類分析(NDA)。

圖1 肝癌動脈期ROI繪制及紋理分析演示。

4.統(tǒng)計方法

采用SPSS 16.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。計量參數(shù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，計數(shù)資料以例數(shù)(%)表示。以免疫組化為金標(biāo)準(zhǔn)，紋理特征分類方法對Ki-67表達(dá)狀態(tài)預(yù)測結(jié)果以錯判率表示，依據(jù)高表達(dá)組、低表達(dá)組Ki-67表達(dá)的判別情況，分別計算敏感度、特異度，采用受試者工作曲線(receiver operator characteristic curve，ROC)評估紋理特征分類方法預(yù)測Ki-67表達(dá)狀態(tài)效能。

結(jié) 果

72個病灶中25/72的病灶歸類為Ki-67高表達(dá)組，47/72的病灶歸類為Ki-67低表達(dá)組，3種序列的紋理分析預(yù)測Ki-67高表達(dá)狀態(tài)的判別結(jié)果如表2。3種序列中T1WI增強動脈期圖像紋理分析預(yù)測Ki-67表達(dá)狀態(tài)的錯判率為6.94%～36.11%，低于門脈期圖像紋理分析(18.06%～34.72%)及延遲期圖像紋理分析(9.72%～23.61%)。4種紋理判別分類方法中NDA預(yù)測Ki-67高表達(dá)狀態(tài)的錯判率最低(6.94%～18.06%)，錯判率低于RDA(23.61%～36.11%)、PCA(25.00%～34.72%)和LAD(15.28%～25.00%)。ROC曲線分析顯示基于動脈期圖像的NDA紋理分類方法預(yù)測肝細(xì)胞癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的效能最佳，曲線下面積(AUC)為0.919(95CI：0.837,1)，敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為88.00%(22/25)、95.74%(45/47)和93.06%(67/72，圖2)。聯(lián)合動脈期、門脈期及延遲期NDA分類方法，(AUC)為0.948(95CI：0.888,1)，敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為96.00%(24/25)、93.62% (44/47)和94.44%(68/72)。動脈期NDA分類方法與聯(lián)合分類準(zhǔn)確度比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.119，P=0.731)。

表2 3種序列的紋理分析預(yù)測Ki-67高表達(dá)狀態(tài)的判別結(jié)果

討 論

Ki-67是一種反映細(xì)胞增殖程度的核蛋白，被廣泛應(yīng)用于腫瘤分化程度的判別，Ki-67陽性表達(dá)率的高低與腫瘤分化程度、侵襲轉(zhuǎn)移及預(yù)后生存密切相關(guān)。

圖2 動脈期NDA及3期聯(lián)合紋理分類方法預(yù)測肝細(xì)胞癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)ROC曲線分析。

研究證實Ki-67不僅是診斷肝癌的關(guān)鍵指標(biāo)，也是肝癌術(shù)后預(yù)測復(fù)發(fā)及預(yù)后生存的重要指標(biāo)，Ki-67高表達(dá)的肝癌具有更高的術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險及更低生存率[2,3]。目前，臨床上通過術(shù)后組織病理的免疫組化染色評估肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)，存在有創(chuàng)及取材不足等客觀缺陷。因此，尋找一種無創(chuàng)、定量的方法術(shù)前準(zhǔn)確評估肝癌的Ki-67表達(dá)狀態(tài)具有重要的臨床意義。

紋理分析(texture analysis,TA)，利用計算機軟件從醫(yī)學(xué)圖像中提取海量的定量紋理特征，在協(xié)助腫瘤患者的診斷及治療決策方面具有廣闊的應(yīng)用前景。定量紋理特征反映圖像的灰階分布、像素間關(guān)系和空間特征等，能提供大量視覺無法識別的組織微觀信息。近年來，研究發(fā)基于動態(tài)增強MRI紋理特征可用于肝癌組織病理分化、微血管侵犯及術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險的量化預(yù)測[11,12]。本研究探討動態(tài)增強MRI紋理分析預(yù)測肝癌Ki-67表達(dá)的價值，我們發(fā)現(xiàn)動態(tài)增強圖像紋理特征與Ki-67表達(dá)狀態(tài)相關(guān)，其中基于動脈期圖像紋理特征的NDA分類方法預(yù)測肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的效能最優(yōu)，其AUC為0.919， 敏感度、特異度及準(zhǔn)確度88.00%、95.74%和93.06%；聯(lián)合3期增強的NDA分類預(yù)測效能提高到0.948，但與單純動脈期NDA分類效能差異無統(tǒng)計學(xué)意義。本組支持Liu等[5]研究，他們發(fā)現(xiàn)多參數(shù)MRI紋理分析對乳腺癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)預(yù)測具有一定價值，其中動態(tài)增強動脈期圖像紋理特征預(yù)測效能最佳，AUC為0.873，敏感度97.8%，特異度86.9%。方小婷等[13]評估CT增強紋理分析在評估肝癌病理分化程度中的價值，發(fā)現(xiàn)CT增強動脈期圖像紋理分析具有最優(yōu)效能，其預(yù)測肝癌病理分化的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別81%、66%和78%；與本組研究結(jié)果相似。

紋理選擇方法中，研究已經(jīng)證實采用MI、Fisher系數(shù)及(POE+ACC)聯(lián)合的選擇方法對紋理特征進(jìn)行降維較采用單個選擇方法具有更優(yōu)的效能[6,12,13]，因此基于既往研究本組采用三者聯(lián)合的紋理選擇方法。紋理分類方法中本組比較了RDA、PCA、LAD及NDA 4種紋理分類方法用于判別肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的效能，發(fā)現(xiàn)NDA判別肝癌Ki-67高表達(dá)與低表達(dá)的效能最佳，3種增強MRI序列的誤判率為6.94%～18.06%，其次為LAD分類方法誤判率15.28%～25.00%。與既往研究相似，鐘熹等[14]采用上述4種紋理分類方法探討了多序列MRI紋理分析用于鑒別診斷肝硬化背景小肝癌與增生結(jié)節(jié)，發(fā)現(xiàn)所有序列中NDA分類方法的判別效能最優(yōu)，誤判率為8.3%～20.0%；陳鑫等[15]研究也發(fā)現(xiàn)與其它3種方法相比，NDA分類方法鑒別診斷腦膠質(zhì)瘤與單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤的效能最優(yōu)，誤判率為8.82%～11.76%。

目前，有學(xué)者通過對超聲、CT影像進(jìn)行紋理分析，研究圖像紋理特征與肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的相關(guān)性。戴猛等[14]研究發(fā)現(xiàn)超聲影像紋理分析預(yù)測肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)具有一定價值，AUC值為0.75，敏感度67%，特異度75%；Wu等[15]研究顯示增強CT紋理特征與肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)相關(guān)，基于CT紋理特征構(gòu)建的預(yù)測模型分類Ki-67高表達(dá)與低表達(dá)的AUC為0.836，敏感度96.3%，75.0%。我們研究顯示基于MRI紋理分析預(yù)測肝癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的效能優(yōu)于既往研究報道(AUC為0.922)；本組研究的敏感度(88.0%)高于戴猛等研究，低于Wu等研究結(jié)果；特異度(95.74%)均高于這兩項研究結(jié)果。這可能與本組采用的是MRI紋理分析，與超聲及CT相比，MRI成像軟組織分辨率更高，能提供更有價值的紋理特征相關(guān)。

本研究尚存在不足之處：①本組為單中心回顧性研究，樣本量尚偏少，可能存在一定的選擇偏倚；②本研究為初步探索性研究，有待開展多中心、大樣本的研究進(jìn)一步驗證MRI紋理分析用于肝癌Ki-67表達(dá)的效能。

綜上所述，基于動態(tài)增強MRI紋理分析是術(shù)前無創(chuàng)預(yù)測肝細(xì)胞癌Ki-67表達(dá)狀態(tài)的可靠方法，動脈期序列紋理分析具有最優(yōu)判別效能。