肠道CT图像纹理分析对肠道良恶性病变的鉴别诊断价值

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郭艳利 高红丽 秦文宇

肠道病变是消化内科常见疾病之一,近年来,随着人们生活方式的变化,肠道良恶性病变发生率呈上升趋势[1]。研究指出,即使有恶变潜质的肠道息肉也需经过5年甚至更长时间才能发展到恶性病变[2],因此,尽早对肠道病变进行诊断,有利于医务人员选择合适的治疗方法,改善患者预后。CT等影像技术可获得人体组织器官的二维、三维图像,准确观察病灶形态、位置、大小等,是临床评估肠道病变的首选方法之一[3]。不同异常CT影像可反映不同肠道病变,有学者指出,CT图像中不同组织X线吸收衰减值可在一定程度上反映病变性质,其中灰度共生矩阵(GLCM)的相关纹理特征能反映图像中不同灰度像素的相关特性[4]。基于此,本次研究观察肠道CT图像纹理分析对肠道良恶性病变的鉴别诊断价值,具体报告如下。

1.1 一般资料

回顾性分析2019年6月至2021年6月在我院就诊,经临床诊断或病理证实的118例肠道病变患者(良性47例,恶性71例)的肠道CT资料。纳入标准:经临床诊断或病理检查证实为肠道良恶性病变者,存在食欲不振、恶心呕吐、腹痛、腹泻、便秘等临床症状;
均行腹部CT检查;
在行CT扫描前均对检查方法及注意事项知情同意,且对本研究知情同意;
经我院伦理委员会审核通过。排除标准:临床资料不全或不能配合检查者;
图像存在伪影,影响病灶观察者。118例患者中男性53例,女性65例;
年龄45~65岁,平均(54.62±5.83)岁。47例良性病变患者中十二指肠息肉18例,结肠息肉15例,直肠息肉14例;
71例恶性病变患者中十二指肠癌21例,结肠癌26例,直肠癌24例。

1.2 检查方法

使用德国西门子Definition AS+128层螺旋CT扫描仪。选取螺旋扫描模式,螺距1.2,准直128×0.625 mm,重建层厚1.25 mm,层间隔0.625 mm,重建卷积函数采用B60f,将扫描图像存于PACS系统中。调取系统中轴位平扫图像,以DICOM3.0格式储存肠道病变部位最大横断面图像。手动勾画感兴趣区(ROI)后,导入Matlab 7.0软件,用GLCM法提取对比度、能量、熵、相关以及一致性5个角度为0°时肠道病变部位的图像纹理特征。结果均由2名经验丰富的影像科医师进行阅片、评分并诊断,诊断结果有差异时共同协商处理。

1.3 观察指标

比较肠道良恶性病变CT平扫图像的灰度共生矩阵纹理参数(对比度、能量、熵、相关、一致性)。绘制ROC曲线,分析各参数对肠道良恶性病变的诊断价值。

1.4 统计学方法

2.1 肠道病变部位提取的纹理参数

所有肠道病变扫描结果均经软件处理,得到对比度、能量、熵、相关以及一致性5个GLCM参数图,见表1。

表1 恶性肠道病变部位纹理特征比较

2.2 各纹理特征对肠道良恶性病变的诊断效能

ROC结果显示,对比度、能量、熵、相关、一致性5个纹理特征指标在鉴别肠道良恶性病变方面具有显著差异,其诊断AUC分别为0.711、0.935、0.883、0.771、0.854。见表2、图1。

表2 各纹理特征对肠道良恶性病变的诊断效能

图1 各纹理特征诊断肠道良恶性病变的ROC曲线

肠道是人体消化器官中最长的管道,其包含较多部位,恶性肿瘤是消化内科常见肠道疾病之一,也是临床常见肿瘤之一,其发病率及死亡率均在恶性肿瘤中占较高地位[5]。近年来,随着人们饮食结构的改变,肠道肿瘤发生率呈明显上升且年轻化趋势[6],因此临床应加强对肠道疾病的重视,提高早期鉴别准确率,促使患者尽早得到合理诊治,改善预后。

肠道疾病可导致肠壁增厚,CT影像能观察完整肠道状况及周围组织状况,并评估肠壁增厚状况,因此,CT是肠道肿瘤的常用影像诊断手段。随着影像技术的发展,医学影像图像处理也日益精进,可为肠道疾病的诊断与鉴别诊断提供更加可靠的理论依据[7]。纹理分析是医学影像重要分析方法,其可有效显示细小组织异质性特征及细微变化。有学者指出,纹理分析可以在不受影像医师专业技能及传统影像分析方法影响下,客观测量显示病灶分布状况,为提取肿瘤病灶、诊断、疗效及预后评估提供较高的预测价值[8]。众所周知,细胞组织结构改变是引起恶性肿瘤发生发展的主要原因,因此肿瘤结构、质地常不均匀[9]。但临床中有时肉眼无法察觉其变化,而通过其纹理特征则可发现,雷强等[10]观察肺部良恶性病变患者纹理特征发现二者在像素、空间信息、灰度分布程度等均存在一定的差异。而纹理分析法在鉴别肠道良恶性病变的相关研究鲜有报道,但该图像处理方法进行良恶性病变鉴别,可减少不必要的有创性治疗手段,为患者诊治方法的选择提供准确参考[11]。

本次研究选取GLCM 5种纹理特征,对肠道良恶性肿瘤进行检查,帮助鉴别病变的良恶性。对比度能反映病灶图像的清晰度及肠壁纹理沟纹深浅度,而纹理沟纹深浅与图像对比度、效果清晰程度呈正比[12],能量则能反映病灶均匀程度及纹理粗细程度,病灶图像越均匀则能量越大[13]。熵能反映纹理复杂程度及非均匀度,且纹理复杂程度与熵值呈正比[14]。相关可反映纹理的细致程度,当图像纹理越细致,则相关值就越大,反之则相关值越小[15]。一致性显示纹理规则程度,纹理杂乱无章时,则一致性小[16]。本次研究结果显示,恶性肠道病变对比度、熵大于良性病变;
能量、相关、一致性均小于良性病变,差异均有统计学意义。表明恶性病变图像灰度分布不均匀,局部纹理复杂、紊乱,图像纹理沟纹深,灰度反差明显;
良性病变图像灰度分布相对均匀,局部纹理规律性强,图像纹理沟纹浅,病变局部灰度反差不大。分析原因可能是GLCM中纹理特征分类精细,对组织结构变化敏感,即使其在分析总像素较小的图像时也能得到充足的组织特异性纹理。另外,本次研究还采用ROC曲线分析,结果显示,对比度、能量、熵、相关、一致性5个纹理特征指标诊断肠道良恶性病变的AUC分别为0.711、0.935、0.883、0.771、0.854,均表现出良好诊断效能。

综上所述,肠道CT图像纹理分析在鉴别诊断肠道良恶性疾病中具有较高的应用价值,可为肠道良恶性病变诊治方法的选择提供可靠的信息和客观依据。

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