定量CT纹理分析鉴别体内泌尿系草酸盐与非草酸盐结石
【摘要】 例非草酸盐结石患者的图像的纹理特征并比较两种成分结石之间各纹理参数间的差异。结果:CT纹理分析鉴别泌尿系草酸盐与非草酸盐结石的可行性。方法:对照结例草酸盐结石与目的:探讨应用石成分鉴定结果，回顾性分析TexRAD图像上，草酸软件分析盐结石与非草酸盐结石的平均灰度值（Mean）在精细、中等及粗糙纹理图像上（SSF0~6）差异均有统计学意义（P<0.05），标准差（SD）在精细、中等及粗糙纹理图像上（SSF0~6）差异均有统计学意义（P<0.05），熵（Entropy）在精细、中等及粗糙纹理图像上（SSF0~6）差异均无统计学意义（P>0.05），正性像素平均值（MPP）在精细、中等及粗糙纹理图像上（SSF0~6）差异均有统计学意义（P<0.05），偏度（Skewness）在中等纹理图像上（SSF3~5）差异有统计学意义（P<0.05），峰度（Kurtosis）在无滤过及精细纹理图像上（SSF0~2）差异有统计学意义（P<0.05）。结论:草酸盐与非草酸盐结石的纹理分析参数有一定差异，CT纹理分析具有鉴别两类结石的潜在临床应用价值。图像。应用CTCT草酸盐结石;非草酸盐结石;尿路结石;CT[关键词][中图分类号]R691.4;R814.42[文献标识码]A[文章编号]1000-0313（2019）09-0998-04DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2019.09.013开放科学（资源服务）标识码（OSID）:纹理分析;体层摄影术，X线计算机QuantitativeCTtextureanalysisindifferentialdiagnosisbetweencalciumoxalateandnon-calciumoxalateurinarystonesZOUTing-ting，ZHANGGu-muyang，LIUYan-han，etal.DepartmentofRadiology，PekingUnionMedicalCollegeHospital，PekingUnionMedicalCollege，ChineseAcademyofMedicalScience，Beijing100005，China[Abstract]Objective:ToinvestigatethefeasibilityofusingCTtextureanalysisindifferentiatingcalciumoxalatestonesandnon-calciumoxalatestones.Methods:CTimagesof30patientswithcalciumoxalatestonesand30patientswithnon-calciumoxalatestoneswereanalyzedretrospectively.TexRADsoftwarewasusedtoanalyzethetexturalfeaturesofCTimagesandcomparedthedifferencesineachtextureparameterbetweencalciumoxalatestonesandnon-calciumoxalatestones.Results:OnCTima-ges，themeangrayvalue（mean）ofoxalateandnon-oxalatestonesweresignificantlydifferent（P<0.05）inthemediumandcoarsetextureimage（SSF3~6）.SDinroughtextureimage（SSF6）hassignificantdifference（P<0.05）.Entropyinfine，medium，andcoarsetextureimage（SSF0~6）hadnosignificantdifference（P>0.05）.ThedifferenceofMPPinmediumandcoarsetextureimage（SSF5~6）wasstatisticallysignificant（P<0.05）.Skewnesswassignificantlydifferentinunfilteredandmediumtextureimages（SSF0，4）（P<0.05），andKurtosiswassignificantlydifferentinunfilteredandfinetextureimages（SSF0~2）（P<0.05）.Conclusion:CTtextureanalysishaspotentialclinicalapplicationvaluesindifferentiatingcalciumoxalatestonesandnon-calciumoxalatestones.[Keywords]Calciumoxalatestones;Non-calciumoxalatestones;Urinarycalculi;CTtexturea-nalysis;Tomography，X-raycomputed泌尿系结石是一种全球性疾病10%~15%，治疗后易复发，10发病率高达年复发率可高达，50%[1-2]。的致病因素泌尿系结石是临床上急腹症患者比较常见结石的处理对于解决患者病痛有重要的，北京北京作者单位:100005北京中医医院顺义医院，作者简介:通讯作者:基金项目:邹婷婷孙昊北京协和医学院女（1993-），，E-mail:sunhao2017年北京协和医学院中国医学科学院北京协和医院放射科，邹婷婷（刘彦含中国医学科学院北京协和医院泌尿外科）;100005，黑龙江人住院医师，，_robert@126.com主要从事腹部影像诊断工作，张古沐阳硕士，邹婷婷北京（，，。年青年教育学者计划“中央高校基本科研业务费专项资金“”（2017zlgc0705）;2017”（3332018022）;2019（100232017）;2018（7192176）。许梨梨，肖河（张寅生，，金征宇）孙昊，）;101300年北京协和医学院研究生校级教育教学改革年北京市自然科学基金面上项目放射学实践2019年月第卷第期9349RadiolPractice，Sep2019，Vol34，No.9999材料与方法P<0.05，、。的结石中不易碎裂临床意义不同[3]，预防结石复发具有重要意义草酸盐在泌尿系结石成分中最常见不同成分的泌尿系结石临床处理方法往往约存在于，所以应积极进行手术取术前无创性分析泌尿系结石的成分对于选择治疗纹理分析是能够，进而给以发现泌尿系结石间存纹理分析旨在评价其由于草酸盐结石较硬，90%体外冲击波碎石术的疗效较差[4]，石。方式一种新颖客观的影像学后处理分析工具、生成反映泌尿系结石异质性的多参数指标[5]，临床提供重要的特征性信息在的细微特征性差异本研究利用定量技术鉴别泌尿系草酸盐与非草酸盐结石应用于泌尿系结石成分鉴别的可行性无创、。CTCT、，。，。7mm。月年2015泌尿外科手术取石后，例泌10应用红外光谱分，其中草酸盐结石和非草酸-2018月间60病例资料年1.搜集本院尿系结石患者析法测定取出结石的成分盐结石各1，例结石长径均大于，检查方法302.泌尿外科手术取石前采用西门子，FLASH双源双能量扫描扫CT（SiemensSomatomDefinition，扫描范围自双肾上极至耻骨联合水平，双能量扫描模式、德国行）CT采取平双源球管电压及有效电流分别为，开启自动管电中无间距扫0.9mm，kernelB30f扫描层厚螺距，140kVp/178mAs、100kVp/230mAs，流调节等平滑描旋转时间，准直，重建层厚及层间距均为，32×0.6mm，0.5s，1mm。7mm，包括平均灰度值，（Mean，的纹理参数内像素的平均值）、变化或离散度的量度布的不规则性于零的平均值称性的度量方法图度盐结石的）[6]。1~2）、）、ROI统计学分析标准差熵）、（SD，（Entropy，正性像素平均值偏度和峰度（Skewness，表示在感兴趣区表示与平均值间存在表示像素强度分表示像素大（MPP，表示直方图的不对表示直方图的锐例非草酸1）分别为（Kurtosis，例草酸盐结石和1及其对应的纹理图像。4.采用标准差SPSS23.0数（x±s）种类型结石在不同±表示SSF软件进行统计学分析采用独立样本，下各个纹理参数的差异t数据以均。检验比较两以。为差异有统计学意义。结果草酸盐结石长径为（11.28±3.22）cm，非草酸盐两者间差异无统计学结石长径为意义（P=1.000）。（11.28±3.75）cm，图像上草酸盐结石与非草酸盐结石的平均中等及粗糙纹理图像上CT灰度值，在精细、（Mean）差异均有统计学意义0~6）精细中等及粗糙纹理图像上、计学意义糙纹理图像上（P<0.05），熵（SSF0~6）正性像素平均值0.05），理图像上偏度（SSF0~6）（Skewness）差异有统计学意义0.05），5）无滤过及精细纹理图像上意义表（P<0.05，1）。（P<0.05），（SSF0~6）在精细（Entropy）差异均无统计学意义在精细、（MPP）差异均有统计学意义在中等纹理图像上标准差（SD）（SSF在差异均有统中等及粗、（P>中等及粗糙纹（P<（SSF3~在（Kurtosis）差异有统计学（P<0.05），峰度（SSF0~2）表1纹理分析中两组差异有统计学意义的参数参数草酸盐结石非草酸盐结石值t值PMean（6）SD（6）Mpp（6）Mean（5）SD（5）Mpp（5）Skewness（5）-0.04±0.35Mean（4）SD（4）Mpp（4）Skewness（4）0.12±0.30Mean（3）SD（3）Mpp（3）Skewness（3）0.24±0.22Mean（2）SD（2）Mpp（2）Kurtosis（2）Mean（0）SD（0）Mpp（0）Kurtosis（0）1169.39±693.68635.67±388.703.6760.001472.36±314.25271.78±205.222.9270.0051214.39±661.06673.99±368.893.9100.0001289.83±625.04713.99±367.574.3500.000623.47±344.77349.68±241.433.5630.0011358.16±588.34766.09±367.404.6750.000-0.24±0.302.3720.0211334.06±532.50777.77±337.464.8330.000809.79±369.50445.65±269.804.3590.0001456.27±475.96850.70±362.605.5430.000-0.06±0.202.8070.0071224.63±430.30776.59±302.184.6670.000958.14±354.94547.55±311.574.7620.0001448.53±369.99877.01±351.506.1340.0000.07±0.272.7440.008894.27±296.37619.55±236.883.9660.000895.32±269.40563.17±356.964.0680.0001181.72±274.43771.90±364.604.9190.000-0.55±0.78-2.8490.006591.69±156.96388.80±123.885.5580.000267.05±84.40158.06±93.624.7360.000591.69±156.96388.80±123.885.5580.000-0.61±1.12-2.2960.025-0.98±0.23-1.09±0.16图像处理与分析3.图像的选择和测量性分析所选取的面的轴面图像理软件工作站纹理分析。由::由两位放射科医师共同回顾选取显示结石最大层，60并将图像传送至纹测量结石最大长径，，例结石图像。60CT师使用TexRAD纹理分析进行纹理分析之前1纹理分析软件位经过专业培训的放射科住院医有限公司，（TexRAD对个结石www.texrad.com，partofFeedbackPlc）在每个选定进行，的轴面图像上的距手动沿着病灶轮廓内约，以减少周围脂肪的混杂作用离勾画感兴趣区。空间比例因子表示由滤波对象之间的范围半径器突出显示的图像特征的大小使用标准描述符对滤过和无滤为代表无过滤处理过图像中的像素值进行量化的图像特征代表精细纹理的图像特征代表从直方图分析得出一系列定量粗糙纹理的图像特征过滤值为，代表中等纹理的图像特征（spatialscalingfactor，SSF），SSF3-50、2、3、4、5。SSF01~2mm（ROI），，SSF66mm，SSF2和，。0001放射学实践2019年月第卷第期9349RadiolPractice，Sep2019，Vol34，No.9讨论。，。，，CTCT使其临床应用受限多项研究表明双能量随着医学影像学检查技术的日益更新泌尿系结石成分的无创分析方法越来越丰富通过对体内结石对临床治疗方法的选择有一定的指导意成分的分析，可以在体无创分析泌尿义张古沐阳等[7]在前瞻性研究中发现双系结石成分[7-9]，可以准确区分体内泌尿系尿酸盐结石与非尿能量CT但是双酸盐结石定量纹理分能量析是一种近年来发展起来的无创客观的图像后处理工具根据计算机的运算分析得出图像像素的分布规，从而反映出病变内的异质性和病变间的微律及特征，小差异本研究结果显示纹理分析中所提取的多个纹理特征参数可区分草酸盐结石与非草酸盐结石以及草酸盐结石与非草酸盐结石，设备昂贵。泌尿系结石根据其成分不同处理方式也不同非草酸盐结石主要包括胱氨酸尿酸盐及羟基磷灰石结胱氨酸结石及尿酸盐结石都需要碱化尿液来溶解石，因此多采用药物治疗不结石。，，需要有创的外科手术及介适宜应用体外冲击波碎石草酸盐结石硬度较大定量CT、。、。，，，。，。，CTCTCTCT结石，结石，纹理参数中结石硬度与因而从理论上来讲，多项研究表明[5，11]，邓拓等[10]的研究表明，值对于结石硬度的入取石分析有一定局限性值之间不存在逻值与碎石时间辑相关性之间亦不存在逻辑相关性因此在体无创区分泌尿系，草酸盐与非草酸盐结石成分可以指导临床选择有效的本研究结果显示草酸盐结石的熵及偏结石处理方法而非草酸盐结石的峰度较草酸度较非草酸盐结石高盐结石高区分结石的成分可提熵对体高体外冲击波碎石疗效，外冲击波碎石效果的预测能力高于结石体积或密度，这表明熵对结石的异质性提供了额外信息但本研究结果显示两种结石的熵值在各种纹理图像上差异均无这可能与结石的层面及结石大小的选择统计学意义，峰度与冲击波碎石所需的治疗次数呈负有一定关系需要冲击波碎石的次数越多相关结石峰度值越低，，本研究结果显示两类结石的偏度在清除成功率越低峰度在精细纹理图中等纹理图上差异有统计学意义且草酸盐结石的峰度值明显像上差异有统计学意义与既往研究结果相互呼应[5、11]，草低于非草酸盐结石，这与其峰度值低密切相酸盐结石冲击波碎石疗效差泌尿系草酸盐结石治疗后的因此在并进行有，有助于预防并降低结石，关复发率高达体无创分析结石的成分效的治疗的复发率[12]。60%~80%，，，。。。，。，、:①本研究存在以下局限性纳有可能高估了单入的病例数较少，个纹理参数鉴别两类结石的诊断尚需扩大样本量进一步研效能，非草酸盐结石可能含有多种究;②成分如羟基磷灰石胱氨酸和尿，不同成分的比重可能影响酸盐等，尚需扩大样本进一结果的准确性，步验证仅选取结石最大截面的得到单张轴面图像进行纹理分析，的纹理参数可能并未反映两类结石纹理特征的全貌所以今后还需，纹理分析的方法提取整通过个结石的纹理信息来更全面评估纹理参数在鉴别结石方面的临床应用价值;③3D。，CT综上所述纹理分析对于鉴别泌尿系草酸盐与非草酸盐结石有一定意义对于泌尿系结石手，术方式的选择等临床治疗方案的制定有一定指导意义和临床应用，1左肾下盏草酸盐结石。a）泌尿系结石图CT像;c）中等纹理分析图像;d）粗糙纹理分析图像。图像;b）精细纹理分析图放射学实践2019年月第卷第期9349RadiolPractice，Sep2019，Vol34，No.91001[5]CuiHW，DevliesW，RavenscroftS，etal.CTTextureanalysisofexvivorenalstonespredictseaseoffragmentationwithshockwavelithotripsy[J].JEndourol，2017，31（7）:694-700.[6]MilesKA，GaneshanB，HayballMP.CTtextureanalysisusingthefiltration-histo-grammethod:whatdothemeasurementsmean[J].CancerImaging，2013，13（3）:400-406.张古沐阳石冰，薛华丹，等，双源双能.前瞻性分析体内泌尿系结石的主要成[7]量CT2左肾盂非草酸盐结石。a）泌尿系结石图CT像;c）中等纹理分析图像;d）粗糙纹理分析图像。图像;b）精细纹理分析图价值。参考文献:[1]SakhaeeK.Epidemiologyandclinicalpathophysiologyofuricacid分放射学实践[J].，2018，33（1）:55-59.张学斌李汉忠孙昊[8]内预测尿路结石成分的临床应用研究，，，.等双源体40CT附（例报告临床泌尿外科杂志）[J].，2014，29（2）:93-96.曾宪春江杰吴莉等双源[9].量成像体外分析泌尿系结石成分，，，双能CT中国医[J].学影像学杂志[10]邓拓，，2015，23（2）:96-99.廖邦华王坤杰等，测泌尿系结石的成分间方面的作用[J].值在预.CT，硬度及碎石时、实用医学杂志，2014，30（21）:3530-3533.kidneystones[J].JNephrol，2014，27（3）:241-245.[11]XunY，LiJ，GengY，etal.Singleextracorporealshock-wavelith-[2]TiseliusHG.Metabolicrisk-evaluationandpreventionofrecur-otripsyforproximalureterstones:canCTtextureanalysistech-renceinstonedisease:doesitmakesense[J].Urolithiasis，niquehelppredictthetherapeuticeffect[J].EurJRadiol，??2016，44（1）:91-100.李昊徐子慧，李枝峻，等，单源双能量.CT在体内泌尿系结石成分[12]HanlonJT，WangX，HandlerSM，etal.Potentiallyinappropriate2018，107（1）:84-89.[3]分析中的应用研究中国急救医学[J].等，分析双能.[J].冯友珍，Meta，2017，37（z1）:180-181.在体诊断泌尿系统尿酸盐和草CT中国医学影像技术，2016，32（9）:[4]程仲元白乐，酸盐结石的1427-1431.prescribingofprimarilyrenallyclearedmedicationsforoldervet-eransaffairsnursinghomepatients[J].JAmMedDirAssoc，2011，12（5）:377-383.收稿日期（:2019-04-01修回日期:2019-05-23）
