Approvazione etica
Questo studio è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki e approvato dal Comitato Etico del Renji Hospital dellUniversità Jiao Tong di Shanghai. Tutti i partecipanti hanno firmato i moduli di consenso informato.
Selezione dei pazienti
Questo studio retrospettivo è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale locale (IRB) e in questo studio retrospettivo era necessario il consenso informato scritto del paziente. Per arruolare pazienti con sospette lesioni del colon alla TC multifase con mezzo di contrasto, abbiamo prima eseguito una ricerca computerizzata nella libreria di anamnesi medica del paziente da gennaio 2014 a ottobre 2018. Abbiamo arruolato sequenzialmente 96, 82 e 163 pazienti con MC, CU e CRC confermati istologicamente , rispettivamente. Lesito istologico in questi casi è stato ottenuto mediante biopsia endoscopica o resezione chirurgica. In secondo luogo, abbiamo escluso 24 su 96 pazienti con MC, 23 su 82 pazienti con CU e 51 su 163 pazienti con CRC da questo studio a causa di radioterapia o chemioterapia preoperatoria (n = 32), insufficienza cardiaca (n = 17), malattia reumatica (n = 26 ), mancanza di TA (n = 15), solo TA non potenziato (n = 3) o solo TA monofase potenziato (n = 5). Infine, abbiamo escluso altri 14 pazienti con MC senza coinvolgimento del colon e 9 pazienti con artefatti da movimento nelle immagini TC. I criteri di inclusione erano i seguenti: (1) tutti i pazienti con MC, CU o CRC confermati istologicamente; e (2) tutti i pazienti con dati CT completi (PCP, AP e PVP) e informazioni cliniche. I criteri di esclusione erano i seguenti: (1) pazienti senza scansioni TC potenziate o con qualità dellimmagine TC che non soddisfacevano i requisiti; e (2) pazienti che avevano ricevuto un trattamento preoperatorio o soffrivano di altre malattie che possono influenzare lanalisi dellimmagine. Le immagini TC multifase sono state analizzate separatamente da due radiologi esperti (J. Z., Q. F.) con 24 e 15 anni di esperienza nellimaging diagnostico gastrointestinale. Questa revisione ha portato a 58 pazienti con MC con coinvolgimento del colon, 55 pazienti con CU e 107 pazienti con CRC. Quindi, cerano 113 pazienti con IBD e 107 pazienti con CRC in totale. Come gruppo di controllo, abbiamo incluso anche 96 pazienti con sintomi del sistema digerente che sono stati inviati per scansioni TC addominali multifase ma non hanno avuto risultati anormali. Un diagramma del flusso di lavoro di questo studio rispetto alla selezione dei pazienti è mostrato nella Fig. 4. Le informazioni cliniche di questi pazienti sono elencate nella Tabella 6.
Diagramma del flusso di lavoro dello screening dei pazienti.
Protocollo CT
La TC addominale multifase con mezzo di contrasto è stata eseguita su due scanner TC: (1) a Scanner CT multidetector a 64 canali (Discovery CT750 HD o Lightspeed VCT, GE Healthcare, Milwaukee, USA) e (2) uno scanner CT multidetector a 128 canali (definizione SOMATOM AS +, Siemens Healthcare, Erlangen, Germania). Secondo le istruzioni della TC addominale nel nostro reparto, tutti i pazienti hanno ricevuto una dieta liquida e sono stati sottoposti a preparazione catartica 24 ore prima dellesame TC. Con la tolleranza del paziente, sono stati iniettati delicatamente da 1 a 1,5 L di acqua calda (30 ° C ~ 40 ° C) attraverso lano, seguiti da tre scansioni TC consecutive (con tutte e 3 le fasi incluse) con il paziente in posizione supina. La TC PCP è stata eseguita coprendo lintero addome dalla cupola diaframmatica alla sinfisi pubica. Dopo la scansione PCP CT, le scansioni AP e PVP CT sono state eseguite in sequenza con la stessa copertura. Queste due scansioni TC con mezzo di contrasto sono state implementate rispettivamente a 35 se 60 s, dopo che sono stati iniettati automaticamente 75-150 ml (1,5 ml / kg) di agente di contrasto iodato non ionico (370 Iopamidol, Shanghai Bracco Sine Pharmaceutical China) attraverso lantecubitale vena ad una velocità di 3,5 ml / s. I parametri di scansione per PCP CT erano i seguenti: 120 kV, 200–350 mA; campo visivo, 40–50 cm; spessore della fetta, 1,2 mm o 1,25 mm; intervallo, 1,2 mm o 1,25 mm; matrice, 512 × 512; tempo di rotazione del tubo, 0,6 s-0,8 s; passo, 1–1,375: 1; e kernel di ricostruzione, algoritmo standard. Dopo la ricostruzione, le immagini sono state visualizzate con uno spessore della sezione trasversale di 1,0 mm e una risoluzione nel piano di 0,60 × 0,60 mm. Le immagini TC risultanti sono state esaminate tramite il nostro sistema di archiviazione e comunicazione delle immagini istituzionali.
Selezione delle immagini
Per selezionare le immagini tipiche per TA da ciascuna scansione TC, le immagini TC trifase del colon di ciascun paziente sono state visualizzate in sequenza dal retto alla giunzione ileocaecale dopo il corso del colon. Quando sono state localizzate lesioni CRC o ispessimento del colon anormale, sono state definite tre immagini assiali rappresentative di ciascuna scansione TC. Le immagini rappresentative sulle tre scansioni TC (PCP, AP e PVP) sono state definite alla stessa sezione trasversale. Per CRC, la prima immagine assiale è stata acquisita al centro del tumore, evitando qualsiasi necrosi o vasi sanguigni. La seconda e la terza immagine sono state scattate sulla linea mediana tra il bordo medio e superiore e tra il bordo medio e inferiore del tumore, rispettivamente. Per i pazienti IBD (CU e MC) e partecipanti normali, sono state selezionate tre immagini assiali del colon nel colon ascendente, trasverso e discendente (compreso il colon sigmoideo) in base ai seguenti criteri: (a) lo spessore della parete del colon ispessita o le lesioni erano più di 5 mm; (b) era preferito un ispessimento del colon asimmetrico o localizzato; e (c) la parete del colon ispessita conteneva lesioni in pazienti con IBD. Le immagini TC sono state riviste e le immagini rappresentative sono state selezionate insieme dai due precedenti radiologi gastrointestinali (J.Z., Q.F.) e qualsiasi disaccordo è stato risolto attraverso il consenso. Ciascuna delle tre immagini assiali del colon selezionate è stata resa anonima ed esportata dal sistema di archiviazione e comunicazione delle immagini.
TA e classificazione basata su TA
Le singole immagini TC del colon assiale selezionate (formato DICOM ) sono stati trasformati in immagini in formato bitmap e segmentato le lesioni dal software MaZda 4.6 (http://www.eletel.p.lodz.pl/programy/mazda/). Ogni immagine è stata modellata manualmente e misurata da due residenti radiologici indipendenti (lettori A e B, che avevano 3 anni e 5 anni di esperienza nella diagnosi, rispettivamente) per definire il margine esterno della parete del colon ispessita o della lesione ed è stata salvata come ROI per ulteriore TA (Fig. 5 CRC in AP (a), IBD in AP (b) e NTC in AP (c)). I due residenti radiologici erano alloscuro dei risultati patologici di questi pazienti. Il contorno è stato tracciato leggermente allinterno della parete del colon ispessita (per pazienti con IBD e partecipanti normali) o ai bordi del tumore per eliminare gli effetti sul volume del grasso o gas pericolonico adiacente. Tenendo conto del fatto che i confini del colon possono essere difficili da identificare da una TC non potenziata in alcuni pazienti o partecipanti, le corrispondenti immagini migliorate potrebbero essere utilizzate per definire il contorno. Ogni lettore ha registrato i pixel contenuti in ciascuna ROI sagomata e lo spessore massimo della parete del colon ispessita o del tumore (lettura A1 e B). Il lettore A ha delineato nuovamente il ROI 4 settimane dopo per indagare sulla coerenza interna dellosservatore (lettura A2). I contorni ottenuti dalle letture A1, A2 e B sono stati analizzati per la trama da un revisore indipendente.
Delineazione della regione di interesse (ROI) nella fase arteriosa. (a) per il carcinoma del colon, (b) per la colite ulcerosa, (c) per la normale parete del colon ispessita.
Prima di TA, la scala di grigi di ogni ROI sagomata era normalizzata con una limitazione dinamica di µ ± 3δ (µ, media; δ, deviazione standard) per minimizzare gli effetti del contrasto e della variazione di luminosità, che altrimenti potrebbero offuscare il reale texture32. Dopo la normalizzazione, le caratteristiche della trama sono state calcolate utilizzando tecniche di elaborazione delle immagini, tra cui listogramma grigio, la matrice di run-length e di co-occorrenza, il gradiente assoluto, il modello autoregressivo e la trasformata wavelet (vedere Tabella supplementare C). Per determinare quali caratteristiche di tessitura fossero più utili per distinguere CRC, lesioni infiammatorie di IBD e NTC dal controllo, le caratteristiche di tessitura precedentemente calcolate sono state ulteriormente estratte dal coefficiente di Fisher, POE + ACC e coefficiente MI31. Il programma B11 (http://www.eletel.p.lodz.pl/programy/cost/projekt_cost.html), che studia i dati per diminuire la dimensione del vettore e aumentare il valore discriminatorio, è stato utilizzato per la valutazione statistica delle caratteristiche. Abbiamo utilizzato tre diversi approcci nel programma B11: (i) PCA; (ii) LDA; (iii) NDA. Le caratteristiche estratte da PCA, LDA sono state ulteriormente classificate dal classificatore k-NN e le caratteristiche estratte da NDA sono state classificate rispettivamente dal classificatore ANN. Lerrata classificazione dei vettori di dati da k-NN e ANN per la differenziazione di CRC, lesioni IBD e NTC è stata studiata separatamente per le immagini PCP, AP e PVP.
Per testare la coerenza intra- (lettore A1 e A2) e inter-osservatore (lettore A1 e B) nella selezione delle caratteristiche della trama, le caratteristiche della trama selezionate utilizzando i seguenti metodi per ciascun lettore e la riproducibilità queste caratteristiche sono state analizzate: media e varianza dellistogramma a livello di grigio, secondo momento angolare, entropia, entropia totale, differenza di varianza, differenza di entropia dalla matrice di co-occorrenza e differenza di run-length e scala di grigi dalla run-length matrice. Le definizioni delle caratteristiche della trama sono riassunte nella Tabella supplementare D.
Classificazione visiva
Tutte le immagini TC di ciascun paziente sono state esaminate da due radiologi gastrointestinali presenti (lettori C e D) con 12 e 10 anni di esperienza e due giovani residenti (lettori E ed F) rispettivamente con 3 e 4 anni di esperienza. I lettori erano alloscuro delle informazioni sui pazienti, inclusi i risultati patologici e AT. Nellanalisi visiva, i lettori impostano la finestra e il livello ottimali in base al feedback visivo per garantire una visibilità sufficiente della lesione. Ogni volta è stata rivista una fase di scansione. Due settimane dopo, la fase di scansione successiva è stata rivista per evitare effetti sulla memoria. I lettori hanno fatto la diagnosi in modo indipendente di CRC, IBD o NTC principalmente sulla base del pattern di ispessimento della parete del colon e delle caratteristiche di miglioramento del contrasto della lesione. La MCR di visualizzazione per ogni radiologo gastrointestinale è stata calcolata in base alla seguente equazione:
Analisi statistica
Il numero di pixel nella ROI e lo spessore della parete del colon sono espressi come media ± SD. La nostra analisi era limitata alle medie a livello di paziente per ciascuna caratteristica e per ogni serie di contorni (A1, A2 e B). Le differenze di misurazione tra le letture (A1, A2 e B) nelle stesse immagini sono state analizzate mediante analisi della varianza (ANOVA). La concordanza intra-osservatore (A1, A2) e inter-osservatore (A1, B) tra i pixel ROI e le sessioni di misurazione dello spessore è stata valutata con lICC. Un ICC di 0–20, 20–40, 40–60, 60–80 e 80–100 indica rispettivamente un accordo scarso, equo, moderato, sostanziale e molto buono. La ripetibilità delle caratteristiche tessiturali allinterno (A1 vs A2) e tra i lettori (A1 vs B) è stata valutata con il coefficiente di concordanza (Rc) ed è stata visualizzata graficamente utilizzando il metodo Bland-Altman. Un Rc di < 0,90, 0,90–95, 0,95–0,99 e > 0,99 indica rispettivamente un accordo scarso, moderato, sostanziale e quasi perfetto . Sono stati eseguiti test U Mann-Whitney per confrontare lMCR per la differenziazione di CRC, IBD e NTC in ciascuna fase di scansione TC tra CTTA e analisi visiva. Lanalisi statistica è stata eseguita utilizzando il software SPSS (versione 22.0) e sono stati considerati valori di p inferiori a 0,05 per indicare differenze significative. La capacità di classificazione delle caratteristiche delle texture calcolate è stata valutata mediante analisi della curva ROC utilizzando il software MedCalc (vision 19.1.7, MedCalc Software, Ltd., Ostenda, Belgio).
Approvazione etica
Tutte le procedure eseguite negli studi che coinvolgono partecipanti umani erano conformi agli standard etici del comitato di ricerca istituzionale e / o nazionale e con la dichiarazione di Helsinki del 1964 e le sue successive modifiche o standard etici comparabili.
Consenso informato
Il consenso informato è stato ottenuto da tutti i singoli partecipanti inclusi nello studio.