肺结节的大小和生长评估 |
肺癌的计算机断层扫描筛查现已得到包括美国预防服务工作组在内的主要指南组织的认可，并已获得医疗保险和医疗补助服务中心的报销批准。这些建议无疑会导致美国在计算机断层扫描筛查的显着增加和全世界也是如此。实施筛查的许多挑战包括最小化对小肺结节的潜在危害和管理通过放映确定。关注的问题包括误报的频率及其随之而来的不必要的检查和过度治疗的可能性，以及这两种担忧引起的焦虑。
已经使用了几种方法来提高小肺结节的管理效率，包括提高大小阈值以确定阳性结果。虽然这种方法不排除小结节是癌症的可能性，但这些小结节是癌症的可能性极低。此外，在下一轮筛选前不到1年内以恶性率确认生长的可能性极低。因此，在对大型研究进行回顾性分析的基础上，目前的指南建议1年内重复计算机断层扫描扫描肺结节小于指定大小阈值，对于大于此阈值的结节，在3或3的随访扫描通常建议6个月评估结节生长。
美国放射学院开发了一种标准化的肺结节分类和报告系统，用于根据各种结节特征管理结节，包括一致性，大小和圆形筛选。结节尺寸的测量尤为重要，因为它确定结节是否低于或高于阈值以进行进一步检查，从而确定阳性结果的值。结节大小的变化到足够的程度也定义了积极的结果和提示额外评估。在数据系统的初始版本中，提供了以下指导：“应在肺窗上测量结节并报告为平均直径四舍五入到最接近的整数; 对于圆形结节，仅需要单个直径测量。“关于生长，使用尺寸增加超过1.5毫米的标准。平均直径为2.5毫米，每年轮次报告为3毫米，根据国际早期肺癌行动计划协议，还建议进一步开展工作。与维持小数点的方案相比，舍入到最接近的整数因此增加了阳性结果的频率，需要在下一轮筛选之前进一步检查，这将允许基线上直径为5.5毫米的结节，以保持低于阈值。
应该认识到，阳性结果的频率不仅取决于是否保持小数位，而且取决于何时发生倒圆，或者根据长度和宽度的单独测量，或者，当长度和宽度取平均值时。
研究人员想探索数据系统 1.0版中用于尺寸测量和生长测定的定义如何影响阳性结果的频率，因为这应该为计划更新中的进一步改进提供见解。
通过提高结论阈值来确定阳性结果所获得的效率已经在一些研究中得到证实，包括基于国际早期肺癌行动计划和国家肺筛选试验数据库的研究。
对不必要的后续工作的潜在危害的担忧促使提高效率的需要。出于这个原因，数据系统版本1采用6 毫米尺寸阈值，在基线圆上获得阳性结果，在重复圆上采用4 毫米，这需要四舍五入到最接近的毫米。然而，正如所展示的，舍入导致更高频率的阳性结果。研究人员发现无论在哪里进行舍入，舍入对基线的影响，阳性结果的频率为增加。最大增幅为28.9%，采用方法4，长度和宽度均为圆形，这两次测量的平均直径也是四舍五入的。
国际早期肺癌行动计划文章证明了阳性结果的频率与可能延迟诊断的癌症数量之间的平衡。使用了国家肺筛选试验数据库时，类似的结果也证明了。在数据系统第1版中，在基线时使用了6 毫米的阈值，这意味着5.5 毫米或更大的结节被认为是阳性结果。鉴于在较小尺寸类别中结节更丰富，这种舍入大大增加了阳性结果的频率。
当上述示例中的小数点被消除时，结果从两位有效数字变为一位有效数字，这导致正面结果的增加。虽然这是一个不希望的结果，但它反映了在亚毫米范围内测量尺寸存在很大的不确定性，特别是当使用电子卡尺时，即使它们通常提供十分之一毫米的测量值。而且，从统计学的观点来看，通常认为当进行舍入以确定平均值时，不应对各个度量进行舍入，并且仅在最后步骤中进行舍入。
除了导致更高频率的阳性结果之外,舍入还影响对生长的评估。如果平均直径在两次扫描中四舍五入到最接近的整数，则结节将报告为7毫米的结节，增加到8毫米，因此不符合要求的标准。如果平均值增加到8 毫米直径已经四舍五入到最接近的整数，因此它符合标准。这些例子表明，四舍五入可以导致结节在实际上符合增长标准时被分类为不增长，并且当它们不符合增长标准时也会增长。研究人员还证明了1.5毫米的生长标准需要结节的快速体积倍增时间。在年度重复筛选轮次中发现的癌症的典型体积倍增时间具有约100天的中值。5毫米生长标准需要结节的快速体积倍增时间。在年度重复筛选轮次中发现的癌症的典型体积倍增时间具有约100天的中值。5毫米生长标准需要结节的快速体积倍增时间。在年度重复筛选轮次中发现的癌症的典型体积倍增时间具有约100天的中值。这意味着使用1.5毫米的生长标准意味着那些类别的癌症筛查参与者中大约有一半将需要再等待6至9个月才能在下一年度重复轮次中诊断出癌症。癌症时间会大得多。当考虑圆角对总直径值的影响时，所需的体积倍增时间可能甚至更短。
本研究的局限性包括在亚毫米范围内精确测量长度和宽度时使用现有技术所带来的挑战。但是,这种限制需要通过考虑增加误报率和增长文件所需的快速倍增时间的后果来平衡。第二个限制是使用单个数据库来衡量对阳性率的影响。但是，国际早期肺癌行动计划数据库是一个大型多中心队列，最初用于设置将大小阈值移至6.0 毫米的标准，随后使用NLST数据库进行验证。
虽然很明显在测量结节方面做出的任何选择仍然是一种妥协，但是通过增加阳性结果的频率，以及通过要求非常高，与舍入到最接近的毫米相关的限制对筛选效率提出了重大挑战。快速倍增时间来证明增长。最终，随着计算机断层扫描扫描仪分辨率的提高，舍入的基本原理应该进一步减少。肺结节体积变化的动态计算机断层扫描成像与刚度的物理测量相关
尽管在手术,进步放射治疗，和全身治疗在肺癌具有改善的存活率，在诊断临床分期仍然存活治疗后的主要决定因素。使用低剂量计算机断层扫描筛查肺癌是一种高度敏感的非侵入性成像模式，通过早期发现疾病可以降低死亡率 。计算机断层扫描成像也被用于通过可变形图像配准来描绘肺部病变，以便更准确地进行放射治疗计划和治疗。然而，计算机断层扫描作为筛查工具的关键挑战是区分恶性和非恶性肺结节的特异性有限，导致高的假阳性率。
成像，特别是超声，基于乳腺癌的机械特性，转移性黑色素瘤、头颈癌等、提高了区分恶性和良性肿瘤的能力，结直肠癌。轨迹畸变的差异可以检测恶性和非恶性肿瘤之间机械性质的细微变化。然而，由于肺部空气的不透明性，超声成像在技术上对肺组织具有挑战性。此外，基于计算机成像系统的成像技术评估肝纤维化的 组织硬度，也容易受到肺部空气中的假象的影响。
之前开发了一种非侵入性计算机断层扫描成像方法，可以区分恶性肺结节的体积变化与周围肺组织的体积变化。与静态成像相比，高分辨率动态计算机断层扫描成像捕获呼吸周期期间肺和肺结节体积的时间变化。假设在呼吸循环中的各个点获得的动态计算机断层扫描图像可以基于作为肺结节的体积变化的差异揭示的机械特性来区分肺结节。各种器官中的恶性肿瘤具有较高的间质液压使它们相对于周围组织“更硬”。直观地说，他们应该从一个呼吸阶段到另一个呼吸阶段进行明显更小的体积变化。相反，较少“僵硬”的非恶性结节预计会发生明显较大的体积变化。
本研究旨在证明具有不同成分的肺结节的体积比可以通过呼吸门控动态计算机断层扫描成像非侵入性地确定，并且这些比率与肺结节'刚度'的直接物理测量相关。使用原子力显微镜来测量恶性和良性肺部病变的弹性。通过原子力显微镜测量产生力 - 距离曲线，其中悬臂压缩样品并测量偏转以在局部尺度上探测组织弹性。此技术以前用于确定杨氏生物组织的模量。该研究特别重要，因为它允许直接物理比较。在临床前模型中的肺结节特性的非侵入性成像测量，这是在人类受试者中不能进行的过程。
本研究寻求通过在原位人肺癌和非恶性结节的大鼠模型中的非侵入性成像来确定具有不同组成和物理特征的肺结节中的体积比，以及确定是否基于成像体积比与单个结节刚度的直接物理测量相关。研究人员证明了原理的证据，即可以确定和分析呼吸循环期间肺结节体积的微小变化，并且它们与从原子力显微镜 FD测量获得的刚度的物理测量值相关联。
恶性实体瘤具有与非恶性肿瘤不同的机械特性和组织特征。与良性病变相比，由于恶性细胞的不受控制的增殖以及基质细胞对细胞外基质重组和沉积的贡献而增加的应力已经显示出增强肿瘤微环境的刚度。此外，机械性能的差异可归因于乳腺癌，转移性黑色素瘤，报道的恶性肿瘤中间质液压增加。头颈癌和结肠直肠癌 。虽然潜在的机制尚未完全阐明，但它们被认为涉及血管渗漏，淋巴管异常，间质纤维化以及间质成纤维细胞介导的间质空间收缩，所有这些都是癌症的标志。这导致整个结节中心的压力均匀，然后向周边急剧下降。虽然恶性肺肿瘤没有直接显示增加的间质液压，但假设它们会表现出相似的特性。
虽然之前已经证明患者的动态计算机断层扫描原则上可以用于确定与肺结节弹性相关的参数，但是在人类患者中没有实际的方法来通过直接物理测量结节硬度来验证成像测量。因此，转向具有多种机械特性的植入肺结节的临床前模型。使用在大鼠中使用A549细胞的原位肺肿瘤模型 。这些细胞是恶性的，并且预期产生的肿瘤比周围的正常肺组织更硬。为了制造非恶性模型，基质胶是从小鼠中提取的溶解的基底膜制剂肉瘤和富含多种生长因子 ，被注入大鼠肺部。在37 °C时，基质胶在肺内形成凝胶，在计算机断层扫描成像时表现为结节，与恶性结节无法区分。假设基质胶的性质与恶性肿瘤结节不同，因此间质压力和所得刚度将显着降低。第三个动物模型涉及使用滑石来形成肺结节。这些细胞始终导致具有相似组织特征的结节，来自滑石的结节范围从硬质晶体聚集体的沉积物到较软的凝胶状肉芽肿。因此，预计它们的体积变化将表现出比恶性或基质胶肺结节更大的变异性。使用原子力显微镜 离体测量每个结节成像后的杨氏模量，并通过动态计算机断层扫描与非侵入性确定的体积比显着相关。
该研究的主要局限性在于产生非恶性结节。临床上，良性结节是肿瘤，炎症或其他软组织病变的异质组。这些包括但不限于肉芽肿，错构瘤，脂肪瘤，囊肿和肺内淋巴结。研究人员无法创建跨越所有品种和非恶性结节来源的动物模型。此外，该实验系统的技术复杂性限制了整体样本量实际上可以研究。第二个限制是肺结节类型的每个亚组内的大鼠样本量小。然而，12个不同类型和机械特征的结节足以证明假设成像结节体积变化与原子力显微镜僵硬之间相关性的原理证明。
目前对肺癌的计算机断层扫描筛查的限制是有限的特异性，其导致高的假阳性率，促使随后的成像或侵入性诊断程序。结果可以通过添加有关肺结节机械特性的信息通过对现有扫描方案的简单修改来临床转化。该信息可以提高筛查的特异性，从而导致早期诊断或减少侵入性程序。此外，在确定的肺癌诊断中，肿瘤僵硬程度可能与生物侵袭性有关，这种非侵入性成像技术可以添加可以改善个性化治疗的个体预后或预测信息。这些概念可以在前瞻性临床试验中轻松测试。
研究人员证明通过非侵入性动态计算机断层扫描测量的肺结节体积变化的概念证据与原子力显微镜在临床前模型中测量的结节刚度的直接物理测量相关。这些结果可以在临床上转化为改善肺癌计算机断层扫描筛查的特异性或基于肺肿瘤硬度改善个体预后评估的手段。未来的目标涉及使用这种方法来区分大型动物和人类的恶性肺结节和良性肺结节。
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| 肺癌的临床表现比较复杂，症状和体征的有无、轻重以及出现的早晚，取决于肿瘤发生部位、病理类型、有无转移及有无并发症，以及患者的反应程度和耐受性的差异。肺癌早期症状常较轻微，甚至可无任何不适。中央型肺癌症状出现早且重，周围型肺癌症状出现晚且较轻，甚至无症状，常在体检时被发现。肺癌的症状大致分为：局部症状、全身症状、肺外症状、浸润和转移症状。 |
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