梁潔，杜昕，王現(xiàn)亮，蒲如劍，朱萬平

作者單位：1.濰坊市人民醫(yī)院放射科，濰坊 261041；2.濰坊醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，濰坊 261053；3.濰坊市人民醫(yī)院脊柱外科，濰坊 261041

脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤是兩種常見的髓外硬膜內(nèi)腫瘤，兩者的臨床表現(xiàn)及影像學(xué)表現(xiàn)具有一定的重疊性[1-3]，常規(guī)影像診斷對兩者鑒別不難，但對于不典型病例仍存在局限性。此外，兩者手術(shù)治療的方式不同[4-6]，脊膜瘤容易復(fù)發(fā)，必須在手術(shù)中采取相應(yīng)的預(yù)防措施[7-8]，因此術(shù)前對這兩種疾病的鑒別診斷至關(guān)重要。以往有對兩者影像學(xué)表現(xiàn)及病理方面的研究[9-10]，但對圖像紋理特性研究較少。紋理分析技術(shù)是影像組學(xué)的一部分，它基于灰度分布及圖像像素的內(nèi)在規(guī)律，更客觀地反映圖像的微觀特征[11-13]，灰度共生矩陣（gray-level co-occurrence matrix, GLCM）是常用的二階紋理分析方法[14-16]。本研究基于MRI 紋理分析，比較椎管內(nèi)脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤GLCM 紋理參數(shù)的差異，旨在探討紋理分析在椎管內(nèi)脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤鑒別診斷中的應(yīng)用價值，以期為臨床診斷提供一定的參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究經(jīng)濰坊市人民醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，免除受試者知情同意，批準(zhǔn)文號：2022011?；仡櫺苑治?018 年1 月至2021年8月濰坊市人民醫(yī)院經(jīng)病理證實的椎管內(nèi)脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤病例。其中脊膜瘤組患者26 例，男9 例，女17 例，年齡45～80（64.5±9.8）歲；神經(jīng)鞘瘤組患者32 例，男11 例，女22例，年齡35～73（54.6±11.2）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）術(shù)后常規(guī)病理證實的椎管內(nèi)脊膜瘤或神經(jīng)鞘瘤；（2）術(shù)前均行掃描參數(shù)一致的MRI平掃及增強圖像（包括T2WI、對比增強T1WI）；（3）行MRI檢查前沒有接受手術(shù)、放化療等相關(guān)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）圖像存在偽影不符合要求；（2）病灶以囊性成分為主。

1.2 檢查方法

采用德國Siemens Magnetom Skyra 3.0 T 磁共振掃描儀行T1WI（TR 600 ms/TE 12 ms）、T2WI（TR 4000 ms/TE 120 ms）掃描，層厚3 mm，常規(guī)序列進(jìn)行T1WI矢狀位、橫斷位及T2WI矢狀位成像，靜脈注射對比劑（釓噴酸葡胺，北京北陸藥業(yè)），按0.1 mmol/kg 劑量以2.5 mL/s 速率注射后進(jìn)行增強掃描，對比增強T1WI序列進(jìn)行矢狀位、冠狀位及橫斷位成像。

1.3 圖像處理

將納入研究患者的MR 圖像從PACX 工作站以Dicom 格式導(dǎo)出，運用ImageJ 軟件，在矢狀位T2WI 圖像上確定病灶最大層面，手動沿病灶內(nèi)約1～2 mm距離勾畫ROI，包括出血、壞死及鈣化等所有信息（見圖1、圖2），隨后將勾畫好的ROI與矢狀位對比增強T1WI 圖像的同一層面相匹配，并保持一致。此步驟由兩名具有15 年以上工作經(jīng)驗的神經(jīng)組副主任醫(yī)師共同完成，當(dāng)兩人觀點不同時，通過協(xié)商達(dá)成一致。紋理分析插件均設(shè)置為默認(rèn)值，軟件自動計算由紋理分析插件提取的GLCM參數(shù)，包括能量、對比、相關(guān)、逆差矩和熵。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用MedCale 20.0.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient, ICC）評價兩名測量者內(nèi)及測量者間所測數(shù)據(jù)的一致性，ICC＞0.75為一致性良好。對各數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)及方差齊性檢驗，滿足正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用（±s）表示，不滿足正態(tài)性分布的數(shù)據(jù)用中位數(shù)±四分位數(shù)表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗（滿足正態(tài)分布且方差齊）或Mann-WhitneyU秩和檢驗（不滿足正態(tài)分布或方差不齊）。對有統(tǒng)計學(xué)意義的紋理參數(shù)繪制受試者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲線（見圖3、圖4），并計算曲線下面積（area under the curve, AUC），來評價各參數(shù)對鑒別兩組病例的診斷效能。以腫瘤的分組為因變量，各序列有統(tǒng)計學(xué)意義的紋理參數(shù)聯(lián)合診斷為自變量，進(jìn)行二元邏輯回歸分析，進(jìn)一步分析聯(lián)合診斷的效能。利用Delong檢驗比較聯(lián)合診斷與各單一參數(shù)AUC 值的差異，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 GLCM紋理參數(shù)比較

脊膜瘤組和神經(jīng)鞘瘤組T2WI序列中的5個紋理參數(shù)組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；對比增強T1WI序列5個紋理參數(shù)中的能量、對比、相關(guān)和熵組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），逆差矩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。進(jìn)一步兩兩比較發(fā)現(xiàn)，T2WI 序列中神經(jīng)鞘瘤組的能量、相關(guān)、逆差矩小于脊膜瘤組，對比和熵大于脊膜瘤組；對比增強T1WI 序列中神經(jīng)鞘瘤組的能量、相關(guān)、逆差矩小于脊膜瘤組，對比和熵大于脊膜瘤組（見表1、表2）。

表1 神經(jīng)鞘瘤組和脊膜瘤組T2WI序列紋理參數(shù)比較

表2 神經(jīng)鞘瘤組和脊膜瘤組對比增強T1WI序列紋理參數(shù)比較

2.2 GLCM紋理參數(shù)效能

兩組腫瘤各紋理參數(shù)除對比增強T1WI 中的逆差矩外均具有診斷效能，其中T2WI序列中的熵診斷效能最佳，其AUC為0.981（P＜0.001），以6.02 為臨界值，鑒別診斷的敏感度為93.75%，特異度為92.31%，對比增強T1WI 序列中的能量診斷效能最佳，其AUC 為0.962（P＜0.001），以4.00×10-3為臨界值，鑒別診斷的敏感度為96.87%，特異度為88.46%（見表3）。通過對兩組差異有統(tǒng)計學(xué)意義的紋理參數(shù)構(gòu)建logistic 回歸模型，發(fā)現(xiàn)各參數(shù)聯(lián)合診斷的效能有所提高，增強T1WI 序列聯(lián)合診斷的AUC=0.977，敏感度為93.75%，特異度為92.31%，T2WI 序列聯(lián)合診斷的AUC=0.987，敏感度為100%，特異度為92.31%（見表4、表5）。

表3 有統(tǒng)計學(xué)意義的紋理參數(shù)受試者工作特征曲線分析

表4 T2WI序列聯(lián)合參數(shù)和單一參數(shù)Delong檢驗結(jié)果

表5 對比增強T1WI序列聯(lián)合參數(shù)和單一參數(shù)Delong檢驗結(jié)果

3 討論

GLCM 是常用的紋理分析方法，它反映圖像在方向、間隔、變化幅度及快慢的綜合信息，量化了腫瘤異質(zhì)性，具有廣泛的應(yīng)用前景及臨床價值[17-19]，本研究首次運用二階紋理分析方法基于MR 圖像鑒別椎管內(nèi)脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤，結(jié)果顯示兩個序列均有多個紋理參數(shù)可鑒別兩者，且聯(lián)合參數(shù)診斷效能更高，可為術(shù)前鑒別兩者提供一定的依據(jù)。

3.1 椎管內(nèi)脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤對比增強T1WI紋理參數(shù)差異

本研究選取GLCM 中的5 個紋理參數(shù)，包括能量、對比、相關(guān)、逆差矩和熵，在對比增強T1WI 序列中除逆差矩外組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。能量反映圖像的均勻性和平滑性，圖像分布越均勻，其相對應(yīng)的能量值越大；對比反映圖像中鄰近像素的差異程度，差異越明顯對比值越大；相關(guān)是描述圖像像素在特定方向的相似程度，其值越大，圖像的相似度越高[14,20]。神經(jīng)鞘瘤組的能量、相關(guān)小于脊膜瘤組，對比和熵大于脊膜瘤組，這種差異可能來源于腫瘤的病理學(xué)特征。神經(jīng)鞘瘤鏡下為稀疏區(qū)和密集區(qū)交替排列的梭形腫瘤細(xì)胞組成，細(xì)胞間存在大量網(wǎng)狀纖維及膠原纖維，且瘤體內(nèi)極易出現(xiàn)囊變及壞死，造成紋理分布的不均勻。而脊膜瘤細(xì)胞排列緊密，血供豐富，發(fā)生囊變壞死的幾率小[21]，強化及灌注程度趨向均勻一致，因此局部紋理特征差異不顯著。在本研究中逆差矩在增強T1WI序列組間差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，分析原因可能是兩者均為良性病變，組織結(jié)構(gòu)相對單一，異質(zhì)性不明顯，有待進(jìn)一步探討。

3.2 椎管內(nèi)脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤T2WI紋理參數(shù)差異

T2WI 序列中能量、對比、相關(guān)、逆差矩和熵組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，神經(jīng)鞘瘤組的能量、相關(guān)和逆差矩小于脊膜瘤組，對比和熵大于脊膜瘤組。熵值是反映圖像紋理的復(fù)雜程度及所蘊含的信息量，灰度分布越復(fù)雜、信息量越大則熵值越大[22]。本研究發(fā)現(xiàn)T2WI 序列中對比、逆差矩、相關(guān)和熵的AUC均大于對比增強T1WI序列，兩組序列所有紋理參數(shù)中T2WI序列中的熵的曲線下面積最大，診斷效能優(yōu)于其他單一紋理參數(shù)，且利用聯(lián)合參數(shù)診斷效能更高，AUC 值達(dá)0.987，其原因可能是神經(jīng)鞘瘤病理上主要由Antoni A區(qū)和Antoni B區(qū)組成，A區(qū)細(xì)胞排列緊密有序，界限不清，B區(qū)細(xì)胞密度低，多為疏松黏液樣的網(wǎng)狀區(qū)[23]，液體多且常伴囊變[24-26]，磁共振T2WI 序列對液體成分更敏感，對比增強T1WI 序列則更側(cè)重于腫瘤的強化程度及灌注信息[27]，因此磁共振T2WI 序列具有較高的診斷效能。董俊伊等[28]利用MRI圖像紋理分析發(fā)現(xiàn)血管瘤型腦膜瘤在增強T1WI序列上所選參數(shù)均有統(tǒng)計學(xué)意義，蘊含信息量多，與本研究不符，可能是因為該學(xué)者運用一階直方圖參數(shù)描述總體紋理特征，而本研究使用的GLCM參數(shù)是描述局部特征。

3.3 局限性

本研究具有一定的局限性：（1）病例數(shù)相對較少，得出的結(jié)果需進(jìn)一步證實；（2）只對T2WI 序列和對比增強T1WI 序列進(jìn)行研究，未納入其他序列；（3）ROI 選取二維紋理特征，可能導(dǎo)致信息獲取不全面。

綜上所述，基于GLCM 的MRI 圖像紋理分析在鑒別椎管內(nèi)脊膜瘤和神經(jīng)鞘瘤具有一定的價值，可以為臨床選擇合適的治療方法提供參考。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。