在诊断上消化道病变上皮下使用Miniprobes和灰度直方图分析超声内镜的可靠性

摘要

背景。为了评估的诊断超声内镜（EUS）的作用上消化道上皮下病变（的SEL），并调查EUS与平滑肌瘤和胃肠道间质瘤（GISTs中）的分化的灰度直方图分析结合。方法。709个例上消化道的SEL回顾性研究是由EUS内镜切除之前进行。的SEL和内窥镜切除后病理结果的EUS结果进行比较。的SEL，特别是，平滑肌瘤和GIST的EUS图像，通过灰度直方图进一步分析所述两个肿瘤之间进行区分。结果。709例患者中，47例病理不确定。EUS与内镜切除的诊断一致性为88.2%(584/662)，其中粘膜下层185个，黏膜下层61个，固有肌层338个。EUS诊断与病理一致性为80.1%(530/662)。其灰度值显著高于平滑肌瘤( 与 ， ， )。子宫肌瘤的标准差比的GIST显著降低（ 与 ， ， )。经灰度直方图分析，超声回声较高，平滑肌瘤回声较均匀。结论。EUS是评估上消化道的首选术式。EUS结合灰度直方图分析是一种有效的区分平滑肌瘤的方法。

1.介绍

上皮下病变（的SEL）是由正常表现粘膜覆盖肿瘤和常规上消化道内镜检查过程中通常偶然发现。这些肿瘤从粘膜肌层，粘膜下层或肌层起源。它们更频繁地发生在胃，食道，十二指肠，如胃肠道间质瘤（GIST），平滑肌瘤，神经内分泌肿瘤，颗粒细胞瘤，脂肪瘤，异位胰腺，和神经鞘瘤。大多数上皮下病变诊断的时间良性，只有不到15％认为是在呈现恶性。然而，许多这些病变有恶变的可能[1-3]。这种病变有广泛的鉴别诊断，这强调了准确诊断的重要性。通常通过常规内窥镜检查发现但不能正确诊断的病变通常需要计算机断层扫描(CT)。CT的准确性很难确定，特别是对于太小或位于胃肠道管壁内的肿瘤[4]。

此外，常规内镜活检和收集组织样本进行诊断也很困难，因为SELs位于正常上皮之下。然而，内镜超声引导下细针穿刺(EUS- fna)，内镜超声引导下细针活检(EUS- fnb)是一种允许在内镜切除前采集组织的研究[2，五]。关于具体的临床适应症，EUS和EUS-FNA的管腔胃肠道癌症的本地化分期中的作用是众所周知的[6]。由于它的高敏感性和特异性，超声波内窥镜已被确认为对的SEL的在胃肠道评估的准确成像方法[1，2，7-10]。回波强度，均匀性，以及组织或反映超声波其它材料特性通常被用作诊断超声标准[11]。然而，主要的挑战是肌瘤和间质瘤区分。手册评估导致显著的主观错误，为此原因，灰度直方图分析是一个被广泛引用的方法。它已被广泛用于各种图像编辑程序。灰度直方图分析已经在处理肌肉定量被广泛用于超声成像[12]，量化脑出血[13]，和免疫组织化学[14]。本研究的目的是评估的重要性,欧盟的诊断上消化道SELs,探索进一步使用欧盟与灰度直方图分析区分平滑肌瘤和要点在相当大数量的情况下在一个中心。

2。材料和方法

2.1。病人

这是一个回顾性研究，以评估和EUS EUS的与的SEL的在上胃肠道中的诊断的灰度直方图分析结合的可靠性和有效性。2010年4月和2018年3月间，连续709例（282男，女427），与上消化道的SEL被EUS内镜切除前检查。在709例患者中，47例（平均年龄，肿瘤大小， ， 8）经病理未定。然而，GIST患者和肌瘤的平均年龄呈现 与 ，异位胰腺( ）和脂肪瘤( ）（表1)。

2.2。方法

所有EUS检查均由两位经验丰富的内镜医师(W.L.和B.M.W.)进行，使用内窥镜(CV-260SL, Olympus, Japan, Tokyo)和超声微型探针(UM-DP20-25R，频率20 MHz)评估SELs。调整EUS仪器的增益级和对比度级设置为(G:15/C:5)。上消化道的粘液和泡沫被吸收、清洗，并用稀释的西甲硅油吸了几次。病灶暴露后用抽吸法调整管腔内气体，用无菌水填充。此外，需要时可改变患者的位置，使水覆盖病变，作为超声检查的介质，了解肿瘤的起源层、回声水平及均匀性、大小、边界、肿瘤生长方向、与周围脏器的关系。

所有病例均行内镜切除，包括内镜黏膜切除(EMR)、内镜隧道切除(ETR)、内镜粘膜下剥离(ESD)、粘膜下隧道内镜切除(STER)和/或内镜全层切除(EFTR)。在内镜切除后，所有切除的组织立即用10%中性福尔马林固定并常规植入进行组织学检查。免疫组织化学分析CD117、CD34、平滑肌肌动蛋白、desmin、S-100、DOG-1以确定病理诊断。比较病灶类型、术后病理及免疫组化结果，确定EUS病灶类型。当两个结果显示相同的结果时，诊断被认为是可靠的。此外，我们进一步分析了EUS的影像学，尤其是平滑肌瘤和GIST，通过测量平均灰度值和标准差的平均灰度值来区分肿瘤组织回声的灰度直方图。

2.3。灰度直方图分析

采用基于灰度直方图的EUS成像分析，测量其灰度值的变化。为了计算和显示活动图像中灰度值分布的直方图，区域兴趣管理器是一个工具，它可以从图像的不同位置进行多次选择。根据哈里斯-洛夫等人的说法[12]，矩形选框工具和所述手绘工具两种类型的编辑用于执行灰度直方图分析来确定的超声波图像内的感兴趣区域的功能的。在这项研究中，在超声图像感兴趣区域由经验丰富的endosonographer（W.L.）进一步定义。与邻近组织的最低回声区的区域已经被选为感兴趣的区域。此外，为了减少误差，每个图像测定5次，将数据进行统计学分析。

选定区域内的平均灰度值是在选择所有的像素的灰度值的总和。的灰度值的标准偏差用于产生平均灰度值。中值是指在图像或在选择的像素的中间值。肿瘤测量平均灰度值和标准差的平均灰度值的区域选择进行套索工具（图1)。主要观察是病变的灰度值。平均灰度值代表回波的强度，和所述标准偏差的平均灰度值表示均匀性。既平滑肌瘤和GIST与病理诊断一致的EUS图像进行，以便验证上述方法是否可行经由灰度直方图分析处理。

2.4。统计分析

所有统计分析均使用SPSS(18.0版)进行。基线数据以以下方式表示 。该 -用于测试使用单位记录数据定量变量间的显着性检验。统计显着性水平设定为双尾 。

2.5。患者和公众参与

这是一个回顾性研究;患者和公众都没有参与这项研究。

2.6。道德守则

这项研究是经天津医科大学总医院（参考号码：IRB2015-YX-009）的伦理审查委员会。

3.结果

3.1。EUS的诊断一致性

确诊为内镜切除前EUS的662例患者中，EUS是的SEL的临床评估是非常有效的，包括GIST（ ）平滑肌瘤（ ）异位胰腺( ）和脂肪瘤( )。GIST和平滑肌瘤的平均肿瘤尺寸（cm）显示 与 ，异位胰腺( ）和脂肪瘤( ）分别。上皮下病变在上胃肠道中发现，包括食道（279例），胃（378案件）和十二指肠（5例）。此外，平滑肌瘤和间质瘤是最常见的肿瘤在胃中发现（表2)。

EUS诊断与内镜切除的一致性为88.2%(584/662)。粘膜肌层肿瘤发生率为76.4%(185/242)，粘膜下层肿瘤发生率为88.4%(61/69)，固有肌层肿瘤发生率为96.6%(338/350)(见表)3)。但有一例病变来源不清，内镜切除时发现病变弥散并穿透固有肌层。

EUS与术后病理诊断一致性分别为80.1%(530/662)、63.0%(177/281)、平滑肌瘤91.8%(291/317)、异位胰腺96.8%(30/31)、脂肪瘤97.0%(32/33)(表)4)。

3.2。诊断产量

常规内镜检查虽然较容易发现上消化道，但病变的来源及性质难以诊断。EUS是目前鉴别壁内病变和腔外压迫最可靠的诊断方法，在sel的诊断和治疗中起着至关重要的作用。它还显示了上消化道壁、邻近脏器和组织的层次结构，胃肠道的起源层和回声模式，以及病变精确的超声特征。但EUS不能作为最终的诊断方法，需要结合病理结果对病变进行诊断。平滑肌瘤和GIST都是低回声病变，需要组织学和免疫组化组织取样以确定病理诊断[15]。在本研究中，对病理诊断的平滑肌瘤和病理学家进行了灰度分析，以区分这两种肿瘤。

3.3。肌瘤的比较和GIST使用灰度直方图分析

平均灰度值和平滑肌瘤和GIST之间的标准偏差的平均灰度值分别为显著不同。的45灰度值设定为平均灰度值，和30的灰度值设定为灰度值的标准偏差，以判别平滑肌瘤和GIST。的GIST的平均灰度值大于肌瘤显著更高（ 与 ， ， ）表明超声回声强度高于平滑肌瘤。而平滑肌瘤标准差的平均灰度值显著低于gist ( 与 ， ， ）这表明平滑肌瘤的回波一致性比的GIST的更均匀的（表五)。GIST对潜在恶性肿瘤。灰度有敏感性，特异性，阳性预测值，和85.9％，74.6％，67.3％，和用于诊断GIST 89.7％阴性预测值。因此，如果平均灰度值接近 与标准差的均值灰度值接近 ，可以认为它是GIST。相反，如果它靠近 与标准差的均值灰度值接近 ，应按平滑肌瘤处理。然而，病理研究仍然是诊断的黄金标准。

3.4。病变未确定内镜切除之前EUS

总共有47名患者上消化道的SEL（扩散渗入）通过EUS内窥镜切除之前未确定。大多数病变起源于粘膜下层（51.1％，47分之24），粘膜肌层（23.4％，47分之11），固有肌层（12.8％，47分之6），和来源不明（12.8％，47分之6）。这些病变在胃窦（18/47），十二指肠（2/47），胃底（47分之13），心脏（3/47），胃体（3/47），和食道（47分之8）被发现。此外，31.9％（47分之15）经病理确定慢性炎症之后内窥镜切除（表6)。

4.讨论

胃肠道上皮下病变定义为通常被正常粘膜覆盖的管腔内隆起或隆起[2]。这些肿瘤的特征是壁内生长，这不能完全或者通过标准管腔胃镜或由钡对比造影确定[10]。内镜早期识别是至关重要的。内镜超声是在的SEL的评估的第二阶段，其提供有价值的信息，以指导进一步管理[1]。此外，EUS是首选的诊断调查壁间和校外病变之间并评估大小，边距，起源层，病变echotexture和邻近的淋巴结的存在分化，周围结构并且显著比内窥镜更有效，transparietal超声检查，和CT扫描 [16-19]。认识到胃肠壁的正常五层为了诊断的SEL和精确地实现T-分期是很重要的。EUS的巨大优势是胃肠壁的层的精确划定其允许粘膜下肿瘤形态进行详细的检查和原点的层的准确定位[6]。上皮下病变可基于胃肠壁层内的位置和精确的回声进行分类。例如，囊肿其是粘膜下层，平滑肌瘤或GIST内消声损害，其是低回声从病变粘膜肌层或固有[新兴15]。根据对EUS的回顾，可以决定是不做进一步的调查，还是继续EUS随访，还是在怀疑病变为恶性时采取切除的附加诊断或治疗策略[1，20]。近年来，基于对比特异性谐波成像模式的实时对比增强EUS和EUS弹性成像技术已经能够准确区分平滑肌瘤和GIST [21]。Ignee等人的研究[21]报道无血管区域和高增强在间质瘤的高百分比，而平滑肌瘤使用对比度增强EUS始终表现出hypoenhancement，这表明对比增强EUS是用于区分两个实体的适当的方法。据蒲田等的研究。[22在对比增强的谐波EUS中，大多数的消化道肿瘤(58个中的49个)表现为高强化，而良性粘膜下肿瘤(15个中的4个)表现为高强化。58例消化道肿瘤中有21例造影增强不均匀，而15例良性粘膜下肿瘤中有2例造影增强不均匀。然而，在小于2cm的病灶中，高强化被发现是比不均匀强化更敏感的gist指标[22]。此外，对比增强谐波EUS似乎是鉴别诊断和黏膜下肿瘤的风险分层[有用23]。

在我们的研究中，平滑肌瘤和间质瘤与其手术病理一致进行回顾性分析。然而，它仍然是很难用小口径区分病变。在这项研究中，食管平滑肌瘤呈现为从所述第二层和第四层均匀的低回声群众，具有规则和定义明确的轮廓（图2)。Punpale等人说[24，食管平滑肌瘤是食管最常见的良性肿瘤，我们的研究表明。相反，在胃中最常见的是胃肠道(图)3)。郭等人的研究[11]表示，小的GIST通常显示为低回声具有规则的轮廓，而较大的可以具有不规则的轮廓和不均匀的内部回声（回声灶，囊性结构，等等）。

在此回顾性研究，EUS在预测病灶的位置处的诊断一致性为88.2％。与术后病理EUS的推定诊断一致性为80.1％（662分之530），这是接近先前报道率（73％）[25]。利用EUS的图像密度来区分病变位置。EUS表现较好，主要用于脂肪瘤和胰腺异位(97.0%，96.8%)。然而，gist显示较差的结果(63.0%)，特别是对于  cm in diameters.

根据国家综合癌症网络，如果 or < 2 cm with symptoms or < 2 cm with high-risk EUS characteristics should be removed [2，26]。2013年，日本胃肠病学内窥镜学会推荐手术  cm suggestive of malignancy (an irregular border or a tumorous ulcer) on endoscopy. The European Society for Medical Oncology and the European Society of Gastrointestinal Endoscopy suggest that EUS should be performed 3 months after the detection of  cm in the esophagus, stomach, and duodenum, followed by an annual follow-up. If the lesions increase in size or became symptomatic, they should be removed [27]。

在这项研究中，肿瘤组织，回波强度和其它参数的量化是由一个灰度直方图分析，表明的GIST的平均灰度值大于肌瘤更高测量。与此相反，虽然GISTs中有较高的回波强度，平滑肌瘤的回波均匀性比的GIST的更均匀。近日，图马等。[28]报道，超声回波的强度由一个灰度直方图分析测量可用于焦点肾脏病变的鉴别诊断。因此，EUS与灰度直方图分析相结合，或EUS本身具有灰度值的功能，可以在对平滑肌瘤和GIST的识别和分化未来技术的金标准方法。

在我们的研究中，有47例上消化道穿刺未被EUS确定，其中(6/47,12.8%)来源不明。有报道称，由于存在腺体成分、炎症浸润或瘢痕，肿瘤浸润深度的精确描绘有时会变得模糊[29，三十]。此外，在postendoscopic切除，（47分之15，31.9％），的SEL均经病理弥漫胃肠壁增厚为特征的慢性炎症。这种现象可能与炎性渗出和爆炸相关。这些病变的粘膜下层结构相对松弛;这是难以诊断不规则混合回声或不均匀性病变。EUS的精度可通过溃疡[影响31，32], histopathological changes, and large tumor size (>2 cm) [33，34]。EUS的成像质量大大降低了诊断的准确性[31]。此外，eus引导的FNA/EUS-FNB程序[2，五，32]，灰度直方图或模糊推理分析可以用于粘膜下肿瘤的诊断。对于瓣口不确定的病例，内镜医师应多加注意慢性炎症;最后，努力提高EUS的成像质量。

这项研究有一定的局限性，其可能为今后的研究提供了机会。首先，这是一个计算机数据库的回顾性研究。该数据库是准确的前瞻性管理，为临床研究中收集数据。其次，研究样本大小被限制在一个单一的中心。第三，我们的发现的主要焦点施加到区分在上胃肠平滑肌瘤的SEL和间质瘤的灰度值。第四，前瞻性，多中心研究，包括更多的患者被要求验证EUS在区分所有类型的上消化道的SEL的灰度直方图分析相结合的潜力。

总之，EUS的诊断可靠性高，这表明EUS应该是在上胃肠道评估的SEL一线方法。既平滑肌瘤和间质瘤的灰度直方图分析表明平均灰度值和标准差的平均灰度值之间的差异显著。的GIST的回波强度比平滑肌瘤的高，但平滑肌瘤的回声均匀性比的GIST的更大。因此，EUS与灰度直方图分析结合为平滑肌瘤和间质瘤的分化的有效方法。需要在EUS和灰度分析相结合进一步多中心研究，以改进常规的临床实践。

缩略语

欧盟:	超声内镜
SELs:	皮下病变
间质瘤：	Astrointestinal间质瘤
EMR：	内镜下黏膜切除术
ETR:	内镜下切除环锯
灭菌:	粘膜下隧道内镜切除术
EFTR:	内镜全层切除
ESD：	内镜黏膜下剥离术
CT：	计算机断层扫描
厘米：	厘米。

数据可用性

本研究相关的所有数据都包括在项目中或上载作为补充。

的利益冲突

作者无利益冲突需要申报。

作者的贡献

所有对原稿所述工作做出重大贡献的人员均列入作者名单。作者SK和RZ在论文的撰写、数据收集、数据分析、统计分析和手稿准备等方面对论文做出了贡献。WF和WT有助于临床研究和文献检索。SL帮助定义智能内容，DW、YC和LP帮助获取数据。WL和BMW对研究概念、设计、手稿编辑和手稿评审都有贡献。所有作者阅读并批准了最终的手稿。萨米乌拉汗和张瑞是第一批作者。

致谢

本研究在中华人民共和国天津市进行。本研究得到天津市科技计划项目(17ZXMFSY00210)的支持。

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