European Radiology：实现术前预测垂体腺瘤侵袭性的MRI纹理分析

源自腺叶细胞的垂体腺瘤（PAs）通常位良性的，在普通人群中的发病率约为20%。这些肿瘤的一个亚群可以表现出侵袭性行为，其特点是生长迅速、对常规治疗有抵抗力，尽管进行了全切仍会出现早期复发。2018年欧洲内分泌学会（ESE）关于侵袭性垂体瘤的临床实践指南建议至少评估Ki-67增殖指数、p53免疫检测，以及Ki-67指数≥3%时的有丝分裂计数，这些标志物与肿瘤的侵袭性临床行为相关。Ki-67蛋白在细胞周期的所有活跃期（G1、S、G2和有丝分裂）都能检测到，与细胞增殖显著相关。具有侵袭性的PAs在术后3.5年比非侵袭性肿瘤的复发率高3.5倍，术后8年的复发率高12倍。侵袭性PAs患者常需要进行纹理分析，即从大规模医学成像中系统地挖掘定量图像特征，使数据被提取并应用于精确诊断和治疗，在癌症领域的重要性日益增加。

图像纹理分析是一种数学方法，可以评估组织灰度模式、位置以及像素和体素之间的关系。图像纹理特征可以量化人类视觉系统无法感知的肿瘤的异质性和微观结构。因此，对肿瘤侵略性的早期识别将使个性化和及时的治疗决定成为可能。

传统的MRI，包括T1加权成像（T1WI）、T2加权成像（T2WI）、流体衰减反转恢复和对比增强T1WI（CE-T1WI），因其出色的软组织分辨率和非电离辐射而被广泛用于肿瘤诊断。CE-T1WI能够通过使用钆对比剂来评估血脑屏障的破坏情况，由于其在显示病变位置和范围以及形态学变化细节方面的优势，在神经肿瘤学诊断中被大力推荐。研究表明，常规MR可以帮助无创评估增殖和侵袭行为，而标准的预后预测指标还没有得到很好的确立，而且在影像学解释过程中会出现观察者之间的不一致。多项研究报道了纹理特征对PAs的增殖、侵袭或进展的预后价值。然而，其在PAs侵袭性评价中的应用仍然有限，结果的一致性仍需进一步验证。

最近，基于MRI的形状相关特征证明包含了关于肿瘤分区和生长过程的信息。常规获得的MRI中的肿瘤形状相关特征可以成为肿瘤预后的宝贵预测指标，通常与纹理特征相结合进行分析。一项对165名患者的研究显示，从体积CE-T1WI得到的肿瘤表面不规则性与胶质母细胞瘤患者的生存率有关。

近日，发表在European Radiology杂志的一项研究从常规MRI中提取了形状相关和纹理特征，并研究了其与Ki-67标记指数（Ki-67 LI）、有丝分裂计数和P53表达状态的关系，同时评估了这些特征在术前诊断侵袭性行为中的临床价值，并确定了PAs中肿瘤侵袭性的潜在标志物。

本项研究对246名接受术前MRI检查的垂体腺瘤患者（84名侵袭性，162名非侵袭性）进行了回顾性检查。这些患者分为训练组（n = 193）和测试组（n = 53）。侵略组和非侵略组之间比较了从增强T1加权图像（CE-T1WI）的肿瘤体积中提取的临床信息、形状相关和纹理特征。将有明显差异的变量纳入皮尔逊相关分析以削弱多重共线性。在五倍交叉验证下，基于所选特征构建Logistic回归模型以预测肿瘤的侵袭性。

从容积式CE-T1WI中提取了65个成像特征，包括5个形状相关特征和60个纹理特征。47个特征在侵袭组和非侵袭组之间有明显差异（所有P值都<0.05）。经过特征选择，四个特征（SHAPE_Sphericity、SHAPE_Compacity、DISCRETIZED_Q3和DISCRETIZED_Kurtosis）被放入逻辑回归分析。基于这些特征和Knosp等级的组合，该模型产生的曲线下面积值为0.935，敏感性为94.4%，特异性为82.9%，可以在测试组中区分出侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤。

图 训练集中所有形状相关和纹理特征的相关矩阵

研究表明，基于CE-T1WI的肿瘤形状和纹理特征研究的放射组学模型有助于垂体腺瘤的术前侵袭性诊断及评估，为临床进行早期的风险分层及预后评估提供了技术支持。

原文出处：

Xiaoqing Wang,Yongming Dai,Hai Lin,et al.Shape and texture analyses based on conventional MRI for the preoperative prediction of the aggressiveness of pituitary adenomas.DOI:10.1007/s00330-023-09412-7