孤立性肺結(jié)節(jié)的基本CT征象及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷價(jià)值.pdf

1、第一部分孤立性肺結(jié)節(jié)的基本CT征象研究 目的：探討孤立性肺結(jié)節(jié)(SPN)的基本CT征象表現(xiàn)及各征象對(duì)原發(fā)良惡性SPN的鑒別診斷價(jià)值，并與橫斷薄層CT圖像相比較，評(píng)價(jià)多平面重建(MPR)圖像對(duì)SPLC各征象的檢出價(jià)值。 材料和方法：分析經(jīng)手術(shù)或穿刺病理證實(shí)的135例周圍型小肺癌(SPLC)及65例良性SPN(炎性結(jié)節(jié)33例，結(jié)核球22例，錯(cuò)構(gòu)瘤6例，支氣管囊腫3例，平滑肌瘤1例)，其中，男性122例，女性78例；平均年齡5

2、8歲(19-80歲)；SPN平均大小2.0±0.6cm(1.0～3.0cm)。 本研究中44例病人采用Picker2000單層螺旋CT進(jìn)行病灶薄層掃描，層厚及層間距均為2mm。156例病人采用美國(guó)GE/LightspeedultraSYS＃CT998排螺旋CT掃描儀，常規(guī)掃描層厚及層間隔7.5mm，病灶局部高分辨掃描層厚1.25mm，其中30例SPLC掃描層厚及間隔5mm并分解為1.25mm層厚和1mm重建間隔。掃描條件為120

3、kV，130mA，圖像肺窗窗寬為1600HU，窗位為—600HU；縱隔窗窗寬為400HU，窗位為40HU。30例分薄圖像數(shù)據(jù)傳入AW4.0GE/AdvantageWorkstation工作站行MPR。 采用結(jié)節(jié)的輪廓形態(tài)、邊緣毛刺、暈征、氣腔密度影、與血管及胸膜的關(guān)系六個(gè)方面分析SPN的邊緣、密度及周圍情況，并將結(jié)節(jié)的各基本CT征象進(jìn)行類型的劃分，其中(1)輪廓形態(tài)分為四型，Ⅰ型：邊緣光滑銳利；Ⅱ型：接近光滑；Ⅲ型：棘狀突起；Ⅳ

4、型：分葉征。(2)毛刺分為五種類型：無(wú)毛刺、粗長(zhǎng)毛刺、粗短毛刺、細(xì)長(zhǎng)毛刺及細(xì)短毛刺(以寬度2mm為界將毛刺分為粗或細(xì)毛刺，以長(zhǎng)度5mm為界分為長(zhǎng)或短毛刺)。(3)根據(jù)結(jié)節(jié)周圍有無(wú)片狀磨玻璃密度影將暈征分為有或無(wú)兩種類型。(4)氣腔密度影包括空泡征、細(xì)支氣管征和空洞，根據(jù)其有無(wú)及位置分為三型：無(wú)、近肺門側(cè)及遠(yuǎn)離肺門側(cè)。(5)與血管的關(guān)系分為三型，Ⅰ型：無(wú)血管集束征；Ⅱ型：有血管集束征但無(wú)血管連接切跡；Ⅲ型：有血管集束征且出現(xiàn)血管連接切跡。

5、(6)與胸膜的關(guān)系分為四種類型，Ⅰ型：結(jié)節(jié)與胸膜無(wú)關(guān)；Ⅱ型：結(jié)節(jié)與胸膜緊密接觸；Ⅲ型：有胸膜凹陷征但無(wú)胸膜凹陷相關(guān)切跡；Ⅳ型：有胸膜凹陷征且有胸膜凹陷相關(guān)切跡。 由2位有結(jié)節(jié)鑒別診斷經(jīng)驗(yàn)的高職放射科醫(yī)師采用盲法分別分析200例結(jié)節(jié)的基本CT特征，并對(duì)比分析30例橫斷面薄層掃描與MPR圖像對(duì)各征象的檢出，存在分歧時(shí)重復(fù)分析并協(xié)商判定。觀察重點(diǎn)在于各種類型的判別。 使用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理，應(yīng)用X2檢驗(yàn)評(píng)價(jià)各

6、征象在200例良惡性SPN中的出現(xiàn)率是否存在顯著差異，分別計(jì)算對(duì)良惡性結(jié)節(jié)有鑒別意義的各類型征象的敏感性、特異性和準(zhǔn)確性，引入陽(yáng)性預(yù)測(cè)值(PPV)及陰性預(yù)測(cè)值(NPV)來(lái)評(píng)價(jià)某一征象的出現(xiàn)與否對(duì)良惡性SPN診斷的權(quán)重。應(yīng)用配對(duì)X2檢驗(yàn)評(píng)價(jià)30例SPLC橫斷面薄層圖像與MPR圖像對(duì)各征象的檢出率是否存在顯著差異。 結(jié)果：結(jié)節(jié)的輪廓形態(tài)：在SPLC中，Ⅰ型輪廓為0例，Ⅱ型占7.4％(10例)，Ⅲ型占8.1％(11例)，Ⅳ型占84.5

7、％(114例)，而良性結(jié)節(jié)分別為15.4％(10例)、61.6％(40例)、13.8％(9例)和9.2％(6例)。Ⅰ或Ⅱ型輪廓明顯多見于良性結(jié)節(jié)，敏感性為76.9％，特異性為92.6％，準(zhǔn)確性為87.5％，PPV為83.3％，NPV為89.3％；Ⅲ型輪廓在良惡性結(jié)節(jié)中的出現(xiàn)率差別不大；Ⅳ型輪廓明顯多見于SPLC，敏感性為84.4％，特異性為90.8％，準(zhǔn)確性為86.5％，PPV為95.0％，NPV為73.8％。MPR對(duì)分葉征的檢出率(9

8、6.7％)明顯高于橫斷薄層圖像(76.7％)。 細(xì)短毛刺明顯多見于SPLC，敏感性為25.9％，特異性為98.5％，準(zhǔn)確性為49.5％，PPV為97.2％，NPV為39.0％；而無(wú)毛刺或粗、長(zhǎng)毛刺多見于良性結(jié)節(jié)，但與SPLC中的出現(xiàn)率無(wú)明顯差異(P＞0.05)。與橫斷薄層CT圖像相比較，MPR對(duì)毛刺征的檢出率提高了20.0％。 暈征在SPLC和良性結(jié)節(jié)中分別占37.0％(50例)和33.8％(22例)，二者中的出現(xiàn)率無(wú)顯

9、著差異。MPR和橫斷薄層圖像對(duì)暈征的檢出率亦無(wú)明顯差異。 氣腔密度影主要位于遠(yuǎn)離肺門側(cè)者明顯多見于SPLC(P＜0.05)，敏感性為16.3％，特異性為98.5％，準(zhǔn)確性為43.0％，PPV為95.7％，NPV為36.2％；主要位于肺門側(cè)者多見于良性結(jié)節(jié)(P＜0.05)，敏感性、特異性、準(zhǔn)確性分別為36.9％、83.7％和68.5％，PPV為52.2％，NPV為73.4％；無(wú)氣腔密度影在良惡性SPN中的出現(xiàn)率差異不大。MPR和橫

10、斷薄層CT圖像對(duì)SPLC中氣腔密度影的檢出無(wú)顯著差異。 結(jié)節(jié)與血管的關(guān)系：在SPLC中，Ⅰ型占17.8％(24例)，Ⅱ型占68.9％(93例)，Ⅲ型占13.3％(18例)，而良性結(jié)節(jié)分別為38.5％(25例)、58.5％(38例)和3.0％(2例)。Ⅰ型明顯多見于良性結(jié)節(jié)，敏感性為38.5％，特異性為82.2％，準(zhǔn)確性為68.0％，PPV為51.0％，NPV為73.5％；Ⅱ、Ⅲ型均多見于惡性SPN，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上良惡性結(jié)節(jié)間無(wú)顯著差

11、異。MPR對(duì)血管集束征的檢出率(90.0％)明顯高于橫斷薄層圖像(70.0％)。 結(jié)節(jié)與胸膜的關(guān)系：在SPLC中，Ⅰ型占22.2％(30例)，Ⅱ型占10.4％(14例)，Ⅲ型占49.6％(67例)，Ⅳ型占17.8％(24例)，而良性結(jié)節(jié)分別為27.7％(18例)、15.4％(10例)、56.9％(37例)和0例。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型多見于良性結(jié)節(jié)，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上良惡性結(jié)節(jié)間無(wú)顯著差異；Ⅳ型明顯多見于惡性結(jié)節(jié)，敏感性為17.8％，特異性為10

12、0.0％，準(zhǔn)確性為44.5％，PPV為100.0％，NPV為36.9％，MPR對(duì)胸膜凹陷切跡的檢出率(40.0％)明顯高于橫斷薄層圖像(20.0％)。 結(jié)論：1.本研究提出的SPN基本CT征象的分類方法對(duì)鑒別診斷良惡性有重要的臨床價(jià)值。2.與橫斷薄層CT圖像相比較，MPR能提高SPLC中與掃描成像角度關(guān)系密切的基本征象的檢出。 第二部分人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)孤立性肺結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值研究 目的：利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)理論

13、，建立一種全新的模式判別方法用于薄層CT上原發(fā)良惡性SPN的鑒別，并探討其診斷價(jià)值及對(duì)不同級(jí)別醫(yī)師的輔助診斷作用。 材料和方法：收集經(jīng)手術(shù)或穿刺活檢病理證實(shí)的SPN200例(SPLC135例，良性結(jié)節(jié)65例)，觀察3項(xiàng)臨床指標(biāo)和9項(xiàng)薄層CT指標(biāo)，并對(duì)定性指標(biāo)進(jìn)行量化。從中隨機(jī)選擇70％左右的樣本(140例)作為訓(xùn)練集，建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP網(wǎng)絡(luò))診斷模型，并與社會(huì)科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件(SPSS)分析處理的Logistic回歸模型作比較，

14、計(jì)算兩種模型對(duì)所有樣本診斷的正確率和ROC曲線下面積。利用訓(xùn)練好的ANN模型對(duì)另外60例樣本進(jìn)行測(cè)試，分析初、中、高三級(jí)放射科醫(yī)師使用ANN模型前后的ROC曲線下面積。 結(jié)果：ANN模型診斷的正確率為98.0％，高于Logistic回歸模型的正確率86.0％(P＜0.001)；兩種模型診斷的ROC曲線下面積分別為0.996±0.004和0.936±0.017，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.001)。 ANN模型及初、中、高級(jí)

15、醫(yī)師首次診斷的ROC曲線下面積分別為0.954、0.737、0.813、0.874，其中ANN與初、中級(jí)醫(yī)師的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值分別為0.001、0.007)，而與高級(jí)醫(yī)師的差異無(wú)顯著性(P=0.070)；初、中、高級(jí)醫(yī)師使用ANN后的ROC曲線下面積分別為0.920、0.938、0.952，三級(jí)醫(yī)師使用ANN后的診斷能力均有顯著提高(P值分別為0.000、0.001、0.039)；使用ANN后各級(jí)醫(yī)師對(duì)SPN的診斷差異無(wú)顯著性(