基于CT灌注成像影像组学在良恶性孤立性肺结节鉴别诊断中的应用观察
摘要
关键词
CT灌注成像；影像组学；孤立性肺结节；良恶性鉴别；logistic回归；特征筛选；诊断效能
正文
引言
孤立性肺结节（SPN）指肺部单发、直径≤3cm、无明显肺门及纵隔淋巴结肿大的类圆形病灶，其良恶性鉴别是胸部影像学诊断的核心难题之一。全球肺癌筛查数据显示，随着低剂量CT筛查的普及，SPN的检出率已达20%～30%，其中恶性结节占比约10%～15%。早期确诊并干预的肺癌患者5年生存率可达80%以上，而晚期患者5年生存率不足15%，因此早期精准判断SPN性质对制定个体化治疗方案、改善患者预后至关重要——恶性结节需及时手术切除（如胸腔镜下肺楔形切除术），而良性结节多可通过抗感染治疗、抗结核治疗或定期随访管理，避免过度医疗带来的医疗资源浪费及患者身心创伤。
一、资料与方法
（一）一般资料
本研究纳入2024年3月至2025年10月我院50例孤立性肺结节（SPN）患者，男27例、女23例，年龄38–76岁（平均57.3±8.5岁），结节直径0.6–3.2cm（平均1.8±0.5cm）。纳入标准包括：CT确诊为单发≤3cm SPN、术前完成高质量CT灌注检查、经手术或穿刺病理确诊、无胸膜/胸壁侵犯及签署知情同意书；排除严重脏器功能障碍、对比剂过敏、接受过抗肿瘤治疗、影像伪影严重、资料缺失或合并其他恶性肿瘤者。根据病理分为恶性组（28例：腺癌19例、鳞癌6例、小细胞癌3例）和良性组（22例：炎性结节10例、结核球7例、硬化性血管瘤3例、错构瘤2例）。两组在性别、年龄、结节大小及密度等方面差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。
（二）检查方法
CT平扫范围肺尖至肺底，120kV、自动毫安秒，1mm层厚。灌注扫描以结节最大层面为中心，覆盖病灶上下各2cm，肘静脉注射碘海醇（1.5ml/kg，3.0ml/s），延迟5s后连续扫描60s（100kV、150mA、5mm层厚、1s时间分辨率）。动态图像导入GE AW 4.7工作站，采用Perfusion 3软件，以胸主动脉和肺静脉为输入/输出动脉，手动勾画与病灶一致的ROI，自动计算BF、BV、PMB、MTT，各参数取3次测量均值。
（三）图像处理与特征提取
采用3D-Slicer由两名经验医师盲法手动分割SPN病灶，避开钙化、坏死及正常肺组织，ICC评估一致性（>0.81为优秀）。分割后ROI转为NIfTI格式，通过PyRadiomics提取1246个影像组学特征（含一阶、形状及纹理特征），设置重采样与灰度归一化参数并固定随机种子。采用三级筛选：①剔除ICC<0.75的不稳定特征，保留1089个；②mRMR算法筛选30个高相关低冗余特征；③LASSO回归最终选出8个非零系数特征用于建模。
二、结果
（一）病灶分割与特征提取一致性
两名医师病灶分割的ICC值为0.926（95%CI：0.874~0.958），特征提取的平均ICC值为0.913（范围：0.876~0.951），其中一阶统计特征平均ICC=0.932，形状特征平均ICC=0.945，纹理特征平均ICC=0.901，均属于一致性优秀。
（二）两组CT灌注参数比较
恶性组BF、BV、PMB水平均显著高于良性组，MTT显著短于良性组，差异均有统计学意义（P<0.001）（表1）。
表1两组患者CT灌注参数比较（x±s）
组别 | 例数 | BF[ml/(100ml·min)] | BV(ml/100ml) | PMB[ml/(100ml·min)] | MTT(s) |
恶性组 | 28 | 72.35±10.42 | 6.18±1.03 | 9.45±1.26 | 7.23±1.15 |
良性组 | 22 | 45.62±8.79 | 3.85±0.86 | 6.21±0.98 | 10.56±1.32 |
t值 | - | 10.236 | 9.572 | 10.845 | -10.128 |
df | - | 48 | 48 | 48 | 48 |
P值 | - | <0.001 | 1 | 001 | <0.001 |
均值差值 | - | 26.73 | 2.33 | 3.24 | -3.33 |
95%CI | - | (22.51~30.95) | (1.92~2.74) | (2.81~3.67) | (-3.89~-2.77) |
三、讨论
（一）CT灌注参数的鉴别价值及生物学基础
SPN良恶性鉴别本质是对病灶生物学特性的判断，恶性肿瘤的核心特征是异常血管生成——肿瘤细胞分泌VEGF、bFGF等细胞因子，诱导新生血管形成。这些新生血管数量多、结构紊乱、通透性强，导致病灶血流灌注显著增加，对比剂摄取快、峰值高、排泄快。
本研究中，恶性组BF、BV、PMB均显著高于良性组，MTT显著短于良性组（P01），与甘荣坤等研究一致：①BF反映单位时间流经病灶的血液量，恶性结节新生血管丰富，BF升高；②BV反映血管床容量，恶性结节血管密度高，BV增加；③PMB反映血管强化程度，新生血管通透性强，PMB升高；④MTT反映对比剂停留时间，恶性结节血流速度快，MTT缩短。但单一灌注参数存在局限性（如炎性结节可能高灌注），需结合其他特征提升准确性。
（二）影像组学特征的生物学意义及临床价值
影像组学特征是病灶病理特性的影像学量化表现，8个最优特征从多维度反映结节病理特征：
1.一阶统计特征
①灰度均值：恶性结节细胞增殖活跃、核质比高，密度高于良性结节（回归系数=0.872）；
②峰度：恶性结节细胞排列密集，密度分布集中，峰度更高（回归系数=0.645）；
③能量：恶性结节密度不均一，灰度变化剧烈，能量值更低（回归系数=-0.598）。
2.形状特征
①表面积/体积比：恶性结节边缘分叶、毛刺，表面积增加，该特征为模型最重要鉴别特征（回归系数=0.921）；
②球形度：良性结节形态规则，球形度更高（回归系数=-0.483）。
3.纹理特征
①灰度共生矩阵对比度：恶性结节组织结构异质性高，灰度差异大（回归系数=0.764）；
②灰度游程矩阵长游程强调：良性结节灰度分布均匀，长游程强调值更高（回归系数=-0.396）；
③邻域灰度差矩阵熵：恶性结节灰度变化复杂，熵值更高（回归系数=0.527）。
多特征联合实现了结节形态、密度、微观结构的多维度评估，模型诊断效能显著提升（AUC=0.912）。
参考文献
[1]中华医学会放射学分会胸部学组。孤立性肺结节CT影像学诊断专家共识（2023版）[J].中华放射学杂志，2023,57(8):833-841.
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[3]沈君，梁长虹。影像组学在肺部疾病中的应用进展[J].中华放射学杂志，2022,56(5):481-485.
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