临床应用CT纹理分析在肿瘤异质性评价
本文转载自「影享国际」
TexRAD是一种图像测量工具，它可以提高影像诊断疾病的能力，有助于做出临床治疗决策。
背景
定量成像是将医学图像中可量化的指标提取出来，用于评估正常组织或疾病、损伤、慢性病的严重程度、变化情况或疾病进程。在肿瘤学中，常用CT定量指标包括肿瘤大小、肿瘤衰减、血流灌注、异质性等。正常组织中血管分布均匀，而肿瘤组织中有高灌注区和低灌注区，称为血管异质性。CT纹理分析可以评估图像灰度的分布情况，模型研究表明，CT纹理反映了肿瘤的血管分布情况。
技术
CTTA（CTTextureAnalysis）采用LaplacianofGaussian过滤技术，将过滤条件调到一个合适的范围，使得精细纹理表现正常解剖结构，中等和粗糙纹理则表现有重要生物学意义的结构，因此CTTA可突显生物学异质性，即便在较低分辨率时仍能提供有辨识力的信息。
直方图分析包括几个重要参数，即均值：感兴趣区域内所有像素的平均值；标准差：各数据偏离平均值的程度；偏态：分布的对称性，反映结构；峰态：分布的峰值；熵：不规则度或复杂度。
CTTA滤波器特性与物体大小有关。如果我们设置不同的过滤条件则会得到不同的强度-像素曲线。如果感兴趣区域有一个突出的对象，该对象明暗不同，则直方图参数值也对应不同。直方图参数对应的图像特征总结见表1：
表1直方图参数对应的图像特征
直方图参数
主要对应的图像特征
均值
随着突显对象的数量及其平均亮度大概成比例改变（暗的对象为负值）
SD
随着突显对象的数目以及其与背景的平均信号强度差的平方根大概成比例增加（暗对象和亮对象均为阳性）
偏态
反映突显对象的平均亮度；（大部分亮对象为正值，大部分暗对象为负值）
突显对象越多，偏态越接近0；
突显对象之间强度差异越大，偏态越偏离0
熵
与突出对象（无论暗的或者亮的）数量成反比；突出对象之间强度差异越大，其值越高
CTTA的生物学关联
研究发现，肿瘤CTTA与肿瘤局部缺氧（NSCLC、CRC）和新生血管情况（NSCLC、CRC）、葡萄糖摄取能力（食管癌）和肿瘤分期（胶质瘤、乳腺癌）有关。在CRC中，CTTA与HPFI相关，能预测MRIADC，还能识别KRAS基因突变。CTTA的组织学关联总结见表2：
表2CTTA的组织学关联总结
肿瘤类型
组织学标记
参数（相关性）
CT技术
NSCLC
缺氧：哌莫硝唑（外来标记）
SD(+)
CE
NSCLC
新生血管：CD34
MPP(-)
UECE
NSCLC
Ki67:增殖
PPP(+)
LDCT(PET)
伴KRAS突变的结直肠癌
缺氧：Hif-1alpha-
MPP(-)
LDCT(PET)
伴KRAS突变的结直肠癌
新生血管：CD
偏态(+)
LDCT(PET)
不伴KRAS突变的结直肠癌
新生血管：VEGF
SD(-)
LDCT(PET)
胶质瘤
肿瘤分期
SD(+)
CE
乳腺癌
肿瘤分期
SD(-)
LDCT(PET)
乳腺癌
雌激素受体表达
SD(+)
LDCT(PET)
乳腺癌
孕激素受体表达
SD/20+偏态(+)
LDCT(PET)
CTTA是生存期的独立预测因素
目前研究涉及到的肿瘤类型包括NSCLC、结直肠癌、食管癌、头颈部肿瘤、淋巴瘤、转移性肾细胞癌，这些肿瘤总计占每年新发肿瘤病例的33%。研究发现CTTA作为独立的预后预测因素，与其他预测因素如临床分期、肿瘤SUVmax之间无明显交互作用。但CTTA与SUV联合预测比单因素预测更准确。肿瘤CTTA可以识别达到CR的淋巴瘤患者中的高风险人群，据此可对这些患者行强化治疗。另外，LASSC中CTTA也可作为独立预测因素。
CTTA的临床作用
1.辅助制定治疗方案。
Miles等人推荐，通过预后标记物识别出预后不良的患者，如高级别NSCLC，针对这些患者选择低强度化疗或最佳支持治疗更为合理。根据此方案，每人可节约花费￡到￡，QALY只减少0.01~0.03，净货币利益为每人￡到￡（根据每年愿意支付￡计算）。
2.对患者进行个性化监测。
低风险人群可适当降低监测频率，如低风险患者CEA±CT监测频率减低后，每人可节约花费￡，5年死亡率只有轻度升高（73.9%增至74.2%），平均预期寿命只减少10~11天，净货币利益为每人￡。据估算，英国每年有例CRC患者进入术后监测期，TexRAD的使用每年可为NHS减少￡34.6M的开支。根据NLCA数据，年英格兰和威尔士有例高级别NSCLC患者，其中55.2%接受了化疗。假设67%的化疗患者接受铂的治疗（基于EGFR-TK突变的发生率为33%），而TEXRAD可识别其中预后不良的人群，他们并不能从化疗中获得足够益处，从而每年能够节省￡2.25M。因此TexRAD在肿瘤患者的治疗和监测方面有重要临床意义。
技术验证
现已经有了初步的评估结果，在对患者分别行两次DCE-CT扫描后得到的参数一致性较高。操作者误差方面，现正在进行对比研究。
CTTA的临床验证
那么在临床上，CTTA参数真能预测肿瘤患者预后吗？它们受图像采集参数影响吗？能推广到所有大小的肿瘤吗？为了验证这些问题，进行了多中心的评估。通过CTTA分析（无滤过的SD/粗滤过的SD）、直方图分析剂量临床变异度、交互验证方法进行生存期分析得到了初步结果。图像采集参数的影响方面得到的初步结果显示，图像采集参数不同时，SD的95%置信区间为0.-1.，观察到的最大差异P0.05。关于肿瘤尺寸的影响，正处于研究过程中。
新兴的应用
1.TEXRAD作为多参数PET-CT的一部分：如同此前提到的，NSCLC和食管癌患者中SUV联合CTTA可更好预测生存期；SUV、DCE-CT、CTTA有助于识别CRC中的KRAS突变；乳腺癌中SUV与肿瘤增殖有关，DCE-CT显示血管形成，CTTA提示ER/PR表达情况。
2.PET纹理分析评估肿瘤异质性：数据显示PET纹理分析可预测肺癌生存期；在食管癌和肺癌中纹理分析得到的肿瘤异质性可预测对放化疗的反应情况。
3.TexRADMRI的应用也正在兴起，采用T2WI进行的可重复性验证试验在直肠癌患者中得到了较好的结果，还可以预测乳腺癌新辅助化疗的效果。
新兴的有前途的适应症
TexRAD可以预测治疗早期的应答情况(pre–midscans)；T1WI上中等和粗糙纹理的熵和均质性可明显区分出治疗反应者，它们反应了血管分布情况（通透性）；精细纹理和中等纹理在T2WI上能明显区分治疗反应者，它们反应细胞构成。如在直肠癌中MRI可以预测新辅助放化疗的治疗效果。
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作者简介：钟红霞，女，协和医学院八年制
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