Correlation between FS- ?T₂WI texture features and Ki-67 expression level in hypopharyngeal carcinoma

YU Xuewen'，LI Tong2，SUN Lixin'，WANG Linsheng1，WANG Ximing2

'Departmentofiolodogdocialealsitaldorocialial，n; 2Departmentofmaging，andongrovincialHospitalAfiliatedtondongFrstedicalUniversityinanOhina. [Abstract]Objective：ToinvestigatethecoelationbetweethetexturefeaturesextractedfromFS-TWIimagesandthe expressionlevelofKi-67inhypopharyngealcarcinoma.Methods：Atotalof33malepatientswithhypopharyngealcarcinoma confirmedbysurgeryandpathologywereretrospectivelyreviewed，including15caseswithlow-expresionand18caseswith high-expresion.All patientsunderwentconventional MRIbeforetheoperation.ThelesionROIwasmanuallysegmented bythesliceonaxialFS-TWIbyusing Mazdasoftware，andthe Mazdasoftwarewasusedtoextractthelesiontexture parameters.The statistical analysis was constructed using the independent sample t -test to compare the texture parameters betweenthetwogroups，andthetextureparameterswereconstructedusingthecolinearitydiagnosticstest.Thetexture parameterswereclasifiedbydimensionalanalysisBinarylogisticregressionanalysiswascariedoutandapredictionmodel wasbuiltusingtheparameterswithstatisticallsignificantdiferences.TheROCcurvewasdrawntoevaluatethediagnostic eficiencyoftheclasified textureparametersandpredictionmodelfortheexpressonlevelofKi-67.Results：TheAUC， sensivityandspecifityofthecommonfactor-1inpredictingtheexpresionlevelofKi-67were0.583（95%CI0.361-0.806）， 77.8%and41.7%，thoseof thecommon factor-2 were0.644（95%CI0.432-0.855），100.0%and33.3%，thoseof thecommon factor-3 were 0.602（95%CI 0.379-0.825）， 50.0% and 25.0% ，those of the common factor-4 were 0.662（95%CI 0.458-0.867）， 55.6% and 66.7% ，respectively.The regression model hadan AUC of 0.949（95%CI 0.878-1.000），a sensitivityof 88.9%，and aspecificity of 83.3% ，inpredicting the expresion level of Ki-67 in hypopharyngeal carcinoma.Conclusion：The regression modelbasedonFS-TWItextureparametershashighdiagnosticvaluesforKi-67expressoninhypopharyngealcarcinoma. [Keywords] Hypopharyngeal carcinoma;Magnetic resonance imaging;Texture feature;Ki-67

全球每年新增惡性腫瘤中有 3%～5% 為頭頸部鱗狀細(xì)胞癌[1]。下咽癌是頭頸部腫瘤中較常見(jiàn)腫瘤之一，中晚期預(yù)后較差，5年生存率僅 15%～45%^[2-3]

Ki-67作為細(xì)胞增殖的核抗原，與腫瘤細(xì)胞的分裂周期相關(guān)。Ki-67在大多惡性腫瘤中的表達(dá)均高于正常水平，與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展存在一定聯(lián)系[4-7]。有研究發(fā)現(xiàn)Ki-67表達(dá)水平是下咽癌治療后復(fù)發(fā)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[7-8]

影像檢查在下咽癌的預(yù)后評(píng)估中具有一定價(jià)值，而紋理特征分析作為目前的研究熱點(diǎn)，能提供腫瘤影像檢查的紋理特征，反映腫瘤內(nèi)部的異質(zhì)性變化。紋理特征分析可較客觀、合理地評(píng)估腫瘤Ki-67的表達(dá)水平[9-10]，已在多種腫瘤評(píng)估中展現(xiàn)出巨大潛力。本研究旨在探討基于下咽癌FS-TWI紋理特征及其構(gòu)建的回歸模型對(duì)腫瘤Ki-67表達(dá)水平的預(yù)測(cè)效能，為臨床治療下咽癌及評(píng)估預(yù)后提供幫助。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇2018年1月至2021年12月在山東省第二人民醫(yī)院（山東省耳鼻喉醫(yī)院）收治的33例下咽癌患者為研究對(duì)象，均為男性；年齡 18～72 歲，平均 （56.12±9.18） 歲。臨床癥狀多為吞咽異物感、疼痛、梗塞感，以及進(jìn)行性吞咽困難，或伴頸部包塊。納人標(biāo)準(zhǔn)： ① 經(jīng)病理學(xué)證實(shí)為下咽癌； ② MRI圖像質(zhì)量清晰； ③ 檢測(cè)病變的Ki-67表達(dá)水平； ④ 未行放化療等相關(guān)治療； ⑤ 無(wú)其他腫瘤侵犯或轉(zhuǎn)移性病變。33例中Ki-67低表達(dá)15例，Ki-67高表達(dá)18例。本研究經(jīng)過(guò)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批號(hào)：XYK20180104）。

1.2儀器與方法

采用2種MRI掃描儀： ① Siemens Prisma 3.0T 超導(dǎo)型MRI掃描儀，64通道頭部線圈，橫斷面TSEFS-TWI：TR 3560ms ，TE 79ms ，層厚 3.0mm ，層距0.9mm ，矩陣 240mm×240mm ，壓脂方式為頻率選擇飽和法。 ② GE750W3.0T超導(dǎo)型MRI掃描儀，32通道頭部線圈，橫斷面TSEFS-TWI，TR 8932ms TE 841ms ，層厚 3.0mm ，層距 1.0mm ，矩陣 220mm× 220mm ，壓脂方式為三點(diǎn)法非對(duì)稱性水脂分離成像（IDEAL）技術(shù)。

1.3 圖像處理及紋理特征分析

將病灶最大層面圖像以BMP格式從PACS中導(dǎo)出，并傳至Mazda（version4.7）軟件進(jìn)行紋理分析。在腫瘤最大截面手動(dòng)勾畫(huà)ROI，提取紋理特征，由2位具有5年以上頭頸部影像學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用直方圖、絕對(duì)梯度、游程矩陣、共生矩陣和小波分析5種紋理分析方法分析圖像，共獲得279個(gè)紋理參數(shù)，其中直方圖9個(gè)、絕對(duì)梯度10個(gè)、游程矩陣20個(gè)、共生矩陣220個(gè)和小波分析20個(gè)。2位醫(yī)師意見(jiàn)不一致時(shí)協(xié)商解決。

1.4Ki-67表達(dá)水平的評(píng)判

由2位具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的病理科醫(yī)師采用雙盲法閱片，所有病理標(biāo)本均行HE染色及免疫組化染色，每張病理切片隨機(jī)獲取5個(gè)視野，各視野內(nèi)陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)與細(xì)胞總數(shù)百分比的平均值為Ki-67表達(dá)水平。當(dāng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)棕黃色顆粒時(shí)為Ki-67陽(yáng)性表達(dá)，Ki-67表達(dá)水平 lt;50% 為低表達(dá)， ?50% 則為高表達(dá)[11-12]

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。符合正態(tài)分布的紋理特征以 表示，組間比較行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn);不符合正態(tài)分布時(shí)組間比較行Mann-WhitneyU 檢驗(yàn)。將組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的紋理特征行多重共線性檢驗(yàn)，容忍度 lt;0.1 或方差膨脹因子 gt; 10則表示紋理特征存在多重共線性，否則為共線性可忽略。將存在多重共線性的紋理特征采用因子分析進(jìn)行降維歸類后行Bartlett檢驗(yàn)，判斷能否行因子分析。最后將歸類公因子中的紋理特征行二元logistic回歸分析篩選自變量，建立回歸模型。采用Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)，評(píng)價(jià)模型擬合效果。繪制ROC曲線，評(píng)估歸類紋理特征、公因子聯(lián)合紋理特征及回歸模型的診斷效能。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

279個(gè)紋理參數(shù)中，76個(gè)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對(duì)其行多重共線性檢驗(yàn)，其中32個(gè)存在多重共線性；對(duì)32個(gè)紋理特征采用因子分析進(jìn)行降維歸類，Bartlett值 =2738.637，Plt;0.001，KMO=0.733 ，適合行因子分析。經(jīng)因子分析得到4個(gè)歸類紋理特征（公因子 1～ 4）（表1）。

對(duì)紋理特征行二分類logistic回歸建模，模型最大似然平方對(duì)數(shù)值為14.257，Nagelkerke擬合優(yōu)度值為0.786，Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)： χ²=1.657 P= 0.990，模型的整體性擬合效果良好。繪制ROC曲線，回歸模型預(yù)測(cè)腫瘤Ki-67表達(dá)水平的AUC為0.949（ 95%CI 0.878～1.000 ，敏感度為 88.9% ，特異度為 83.3% （表2，圖1）。

3討論

Ki-67表達(dá)水平可評(píng)價(jià)腫瘤的增殖活性[7]。朱雪超等[13]研究發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤 T₂WI 的模型可預(yù)測(cè)Ki-67表達(dá)水平，與其他常規(guī)序列或功能性序列相結(jié)合，可為評(píng)估腫瘤的增殖行為提供幫助。歐陽(yáng)治強(qiáng)等[14]發(fā)現(xiàn)基于挖掘腦膜瘤 T₁WI 增強(qiáng)圖像構(gòu)建的腦膜瘤Ki-67表達(dá)水平預(yù)測(cè)模型具有良好的預(yù)測(cè)效能，可作為臨床預(yù)測(cè)腦膜瘤Ki-67表達(dá)水平可靠的參考工具。Fan等[15]研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌MRI強(qiáng)化及DWI圖像影像組學(xué)可預(yù)測(cè)乳腺癌腫瘤分級(jí)和腫瘤Ki-67表達(dá)水平。

表1因子分析結(jié)果

表24個(gè)公因子及回歸模型對(duì)Ki-67表達(dá)水平的診斷效能

圖14個(gè)公因子及回歸模型預(yù)測(cè)下咽癌Ki-67表達(dá)水平的ROC曲線

孫祥林等[16]研究發(fā)現(xiàn)基于MRI T₂WI 圖像的紋理分析可預(yù)測(cè)肝癌術(shù)后的早期復(fù)發(fā)，有助于為臨床提供個(gè)體化治療。紋理分析研究較傳統(tǒng)影像學(xué)具有一定優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)對(duì)圖像內(nèi)在信息的挖掘，獲得常規(guī)影像檢查額外收益[17-18]。于學(xué)文等[19]認(rèn)為，下咽癌強(qiáng)化CT紋理參數(shù)與腫瘤Ki-67表達(dá)水平具有相關(guān)性，可有效反映腫瘤Ki-67表達(dá)水平。Li等[20]發(fā)現(xiàn)CT影像組學(xué)可用于預(yù)測(cè)下咽癌術(shù)后早期復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，證明CT影像組學(xué)在下咽癌預(yù)測(cè)模型構(gòu)建方面具有良好潛力。本研究發(fā)現(xiàn)基于紋理分析挖掘下咽癌MRIFS-TWI圖像內(nèi)紋理信息構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型對(duì)腫瘤Ki-67表達(dá)水平具有很高的預(yù)測(cè)效能。

本研究存在一定局限性： ① 由于下咽癌發(fā)病率較低，納入樣本量較小，后續(xù)研究將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量； ② 人工勾畫(huà)病灶ROI，可能存在一定誤差； ③ 僅分析了下咽癌MRI FS- ?T₂WI 序列的紋理特征，研究?jī)?nèi)容較單一，后續(xù)研究將納入其他常規(guī)序列和增強(qiáng)序列圖像，并結(jié)合臨床指標(biāo)（尤其是預(yù)后指標(biāo)）進(jìn)行綜合評(píng)估，完善下咽癌MRI紋理特征的預(yù)測(cè)模型，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

綜上所述，本研究對(duì)紋理特征進(jìn)行定量分析，驗(yàn)證了基于下咽癌MRIFS- ?T₂WI 序列紋理特征及回歸模型預(yù)測(cè)腫瘤Ki-67表達(dá)水平的可行性，并為臨床選擇最佳的個(gè)體化治療方案提供支持。

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（收稿日期 2024-07-25）