Aprobarea etică
Acest studiu a fost realizat în conformitate cu Declarația de la Helsinki și aprobat de Comitetul de Etică al Spitalului Renji din Universitatea Shanghai Jiao Tong. Toți participanții au semnat formulare de consimțământ informat.
Selecția pacientului
Acest studiu retrospectiv a fost aprobat de comisia de revizuire instituțională locală (IRB), iar consimțământul scris al pacientului informat a fost necesar în acest studiu retrospectiv. Pentru a înscrie pacienți cu leziuni colonice suspectate pe CT cu contrast multipazat, am efectuat mai întâi o căutare computerizată a bibliotecii de istoric medical a pacientului din ianuarie 2014 până în octombrie 2018. Am înscris secvențial 96, 82 și 163 de pacienți cu CD, UC și CRC confirmate histologic. , respectiv. Rezultatul histologic în aceste cazuri a fost obținut prin biopsie endoscopică sau rezecție chirurgicală. În al doilea rând, am exclus 24 din 96 de pacienți cu CD, 23 din 82 de pacienți cu UC și 51 din 163 de pacienți cu CRC din acest studiu din cauza radioterapiei sau chimioterapiei preoperatorii (n = 32), a insuficienței cardiace (n = 17), a bolii reumatice (n = 26 ), lipsa CT (n = 15), doar CT neîmbunătățită (n = 3) sau doar CT îmbunătățită monofazată (n = 5). În cele din urmă, am exclus încă 14 pacienți cu CD fără afectarea colonului și 9 pacienți cu artefacte de mișcare în imaginile CT. Criteriile de includere au fost după cum urmează: (1) toți pacienții cu CD, UC sau CRC confirmate histologic; și (2) toți pacienții cu date complete CT (PCP, AP și PVP) și informații clinice. Criteriile de excludere au fost următoarele: (1) pacienți fără scanări CT îmbunătățite sau cu o calitate a imaginii CT care nu îndeplineau cerințele; și (2) pacienți care au primit tratament preoperator sau au suferit de alte boli care pot afecta analiza imaginii. Imaginile CT multifazice au fost analizate separat de doi radiologi cu experiență (J. Z., Q. F.) cu 24 și 15 ani de experiență în imagistica gastro-intestinală de diagnostic. Această revizuire a dus la 58 de pacienți cu CD cu afectare a colonului, 55 de pacienți cu UC și 107 pacienți cu CRC. Astfel, au existat 113 pacienți cu IBD și 107 pacienți cu CRC în total. Ca grup de control, am inclus, de asemenea, 96 de pacienți cu simptome ale sistemului digestiv care au fost îndrumați pentru scanări CT îmbunătățite multifazice abdominale, dar nu au avut rezultate anormale. O diagramă a fluxului de lucru al acestui studiu în ceea ce privește selecția pacienților este prezentată în Fig. 4. Informațiile clinice ale acestor pacienți sunt enumerate în Tabelul 6.
Diagrama fluxului de lucru al screening-ului pacienților.
Protocolul CT
CT-ul abdominal multifazat cu contrast îmbunătățit a fost efectuat pe două scanere CT: (1) a Scanner CT multidetector cu 64 de canale (Discovery CT750 HD sau Lightspeed VCT, GE Healthcare, Milwaukee, SUA) și (2) un scaner CT multidetector cu 128 de canale (definiție SOMATOM AS +, Siemens Healthcare, Erlangen, Germania). Conform instrucțiunilor CT abdominale din departamentul nostru, toți pacienții au primit o dietă lichidă și au fost supuși unei pregătiri catartice cu 24 de ore înainte de examenul CT. Cu toleranța pacientului, 1 până la 1,5 L de apă caldă (30 ° C ~ 40 ° C) au fost injectate ușor prin anus, urmate de trei scanări CT consecutive (cu toate cele 3 faze incluse), cu pacientul în poziție culcat. PCP CT a fost efectuat acoperind întregul abdomen de la cupola diafragmatică până la simfiza pubiană. În urma scanării CT PCP, scanările CT AP și PVP au fost efectuate secvențial cu aceeași acoperire. Aceste două scanări CT cu contrast au fost implementate la 35 s și, respectiv, 60 s, după ce 75-150 ml (1,5 ml / kg) de agent de contrast neionic iodat (370 Iopamidol, Shanghai Bracco Sine Pharmaceutical China) au fost injectate automat prin antecubital vena la o viteză de 3,5 ml / s. Parametrii de scanare pentru PCP CT au fost după cum urmează: 120 kV, 200-350 mA; câmp vizual, 40-50 cm; grosimea feliei, 1,2 mm sau 1,25 mm; interval, 1,2 mm sau 1,25 mm; matrice, 512 × 512; timp de rotație a tubului, 0,6 s-0,8 s; pitch, 1–1.375: 1; și nucleul de reconstrucție, algoritm standard. După reconstrucție, imaginile au fost afișate cu o grosime a secțiunii transversale de 1,0 mm și o rezoluție în plan de 0,60 × 0,60 mm. Imaginile CT rezultate au fost revizuite prin serverul instituțional de arhivare a imaginilor și sistem de comunicații.
Selecția imaginii
Pentru a selecta imagini tipice pentru TA din fiecare scanare CT, imaginile CT trifazate ale colonului fiecărui pacient au fost vizualizate secvențial de la rect până la joncțiunea ileocaecală după curs a colonului. Când au fost localizate leziunile CRC sau îngroșarea anormală a colonului, au fost definite trei imagini axiale reprezentative ale fiecărei scanări CT. Imaginile reprezentative de pe cele trei scanări CT (PCP, AP și PVP) au fost definite la aceeași secțiune transversală. Pentru CRC, prima imagine axială a fost dobândită în mijlocul tumorii, evitând orice necroză sau vase de sânge. A doua și a treia imagine au fost realizate la linia mediană între marginea medie și superioară și, respectiv, între marginea medie și inferioară a tumorii. Pentru pacienții cu IBD (UC și CD) și participanții normali, au fost selectate trei imagini axiale ale colonului în colonul ascendent, transvers și descendent (inclusiv colonul sigmoid) pe baza următoarelor criterii: (a) grosimea peretelui îngroșat al colonului sau leziunile au fost mai mari de 5 mm; (b) s-a preferat îngroșarea asimetrică sau localizată a colonului; și (c) peretele îngroșat al colonului conținea leziuni la pacienții cu IBD. Imaginile CT au fost revizuite, iar imaginile reprezentative au fost selectate de către cei doi radiologi gastrointestinali anteriori (J.Z., Q.F.) împreună și orice dezacorduri au fost rezolvate prin consens. Fiecare dintre cele trei imagini coloniale axiale selectate a fost anonimizată și exportată din sistemul de arhivare și comunicare a imaginilor.
TA și clasificare bazată pe TA
Imaginile CT colonice axiale unice selectate (format DICOM ) au fost transformate în imagini în format bitmap și segmentate leziunile prin software MaZda 4.6 (http://www.eletel.p.lodz.pl/programy/mazda/). Fiecare imagine a fost conturată și măsurată manual de doi rezidenți radiologici independenți (cititorii A și B, care au avut 3 ani și respectiv 5 ani de experiență în diagnostic, respectiv) pentru a defini marginea exterioară a peretelui sau leziunii îngroșate a colonului și a fost salvată ca ROI pentru alte TA (Fig. 5 CRC în AP (a), IBD în AP (b) și NTC în AP (c)). Cei doi rezidenți radiologici au fost orbi de rezultatele patologice ale acestor pacienți. Schița a fost trasată ușor în peretele îngroșat al colonului (pentru pacienții cu IBD și participanții normali) sau a marginilor tumorale pentru a elimina efectele de volum ale grăsimii pericolonice adiacente sau gazelor. Luând în considerare faptul că limitele colonului pot fi dificil de identificat dintr-o scanare CT neamplificată la unii pacienți sau participanți, imaginile îmbunătățite corespunzătoare ar putea fi utilizate pentru a defini schița. Fiecare cititor a înregistrat pixelii conținuți în fiecare ROI conturat și grosimea maximă a peretelui de colon îngroșat sau a tumorii (citirea A1 și B). Cititorul A a conturat din nou ROI 4 săptămâni mai târziu pentru a investiga consistența internă a observatorului (citirea A2). Contururile obținute din citirile A1, A2 și B au fost analizate pentru textură de către un recenzent independent.
Delimitarea regiunii de interes (ROI) în faza arterială. (a) Pentru carcinomul de colon, (b) pentru colita ulcerativă, (c) pentru peretele normal de colon îngroșat.
Înainte de TA, scara de gri a fiecărui ROI conturat a fost normalizată cu o limitare dinamică de µ ± 3δ (µ, medie; δ, deviație standard) pentru a minimiza efectele contrastului și variației luminozității, care altfel ar putea estompa realul textura32. După normalizare, caracteristicile texturii au fost calculate utilizând tehnici de procesare a imaginilor, inclusiv histograma gri, lungimea de rulare și matricea de co-apariție, gradientul absolut, modelul autoregresiv și transformarea wavelet (vezi Tabelul C suplimentar). Pentru a determina care caracteristici ale texturii au fost cele mai utile pentru a distinge CRC, leziunile inflamatorii ale IBD și NTC de control, caracteristicile de textură calculate anterior au fost extrase în continuare de coeficientul Fisher, POE + ACC și coeficientul MI31. Programul B11 (http://www.eletel.p.lodz.pl/programy/cost/projekt_cost.html), care studiază datele pentru a reduce dimensiunea vectorială și a crește valoarea discriminatorie, a fost utilizat pentru evaluarea statistică a caracteristicilor. Am folosit trei abordări diferite în programul B11: (i) PCA; (ii) LDA; (iii) NDA. Caracteristicile extrase din PCA, LDA au fost clasificate în continuare prin clasificatorul k-NN și caracteristicile extrase din NDA au fost clasificate de clasificatorul ANN, respectiv. Clasificarea greșită a vectorului de date prin k-NN și ANN pentru diferențierea CRC, leziunilor IBD și NTC a fost studiată separat pentru imaginile PCP, AP și PVP.
Pentru a testa consistența intra- (cititor A1 și A2) și inter-observator (cititor A1 și B) în selectarea caracteristicilor texturii, caracteristicile texturii selectate folosind următoarele metode pentru fiecare cititor și reproductibilitatea aceste caracteristici au fost analizate: media și varianța histogramei la nivel de gri, al doilea moment unghiular, entropia, entropia totală, diferența de varianță, diferența de entropie din matricea de co-apariție și diferența de lungime a cursei și scala de gri de la lungimea cursei matrice. Definițiile caracteristicilor texturii sunt rezumate în tabelul suplimentar D.
Clasificare vizuală
Toate imaginile CT ale fiecărui pacient au fost revizuite de doi radiologi gastrointestinali (cititori C și D) cu 12 și 10 ani de experiență și doi tineri rezidenți (cititori E și F) cu 3 și respectiv 4 ani de experiență. Cititorii au fost orbi de informațiile despre pacienți, inclusiv de rezultatele patologice și AT. În analiza vizuală, cititorii stabilesc fereastra și nivelul optim în funcție de feedback-ul vizual pentru a asigura vizibilitatea suficientă a leziunii. O fază de scanare a fost revizuită de fiecare dată. Două săptămâni mai târziu, următoarea fază de scanare a fost revizuită pentru a evita efectele de memorie. Cititorii au pus în mod independent diagnosticul de CRC, IBD sau NTC în principal pe baza modelului de îngroșare a peretelui colonului și a caracteristicilor de îmbunătățire a contrastului leziunii. MCR de vizualizare pentru fiecare radiolog gastrointestinal a fost calculat conform următoarei ecuații:
Analiză statistică
Numărul de pixeli din ROI și grosimea peretelui colonului sunt exprimate ca medie ± SD. Analiza noastră a fost limitată la mijloacele la nivel de pacient pentru fiecare caracteristică și pentru fiecare set de contururi (A1, A2 și B). Diferențele de măsurare între citiri (A1, A2 și B) în aceleași imagini au fost analizate prin analiza varianței (ANOVA). Acordul intra-observator (A1, A2) și inter-observator (A1, B) între pixelii ROI și sesiunile de măsurare a grosimii au fost evaluate cu ICC. Un CPI de 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 și 80-100 a indicat un acord slab, corect, moderat, substanțial și, respectiv, un acord foarte bun. Repetabilitatea caracteristicilor texturale din (A1 vs A2) și între (A1 vs B) cititori a fost evaluată cu coeficientul de concordanță (Rc) și au fost afișate grafic folosind metoda Bland-Altman. Un Rc de < 0,90, 0,90-95, 0,95-0,99 și > 0,99 a indicat un acord slab, moderat, substanțial și aproape perfect, respectiv . Au fost efectuate teste Mann-Whitney U pentru a compara MCR pentru diferențierea CRC, IBD și NTC în fiecare fază de scanare CT între CTTA și analiza vizuală. Analiza statistică a fost efectuată utilizând software-ul SPSS (versiunea 22.0), iar valorile p mai mici de 0,05 au fost considerate pentru a indica diferențe semnificative. Capacitatea de clasificare a caracteristicilor de textură calculate a fost evaluată prin analiza curbei ROC utilizând software-ul MedCalc (viziunea 19.1.7, MedCalc Software, Ltd., Ostend, Belgia).
Aprobare etică
Toate procedurile efectuate în studii care au implicat participanți umani au fost în conformitate cu standardele etice ale comitetului instituțional și / sau național de cercetare și cu declarația de la Helsinki din 1964 și modificările ulterioare sau standardele etice comparabile.
Consimțământ informat
A fost obținut consimțământul informat de la toți participanții individuali incluși în studiu.