李远哲，许烨红，陈佳阳，陈志坚，唐辉龙，赖清泉
1.福建医科大学附属第二医院CT/MRI 室，福建 泉州 362000；
2.福建省泉州市安溪县中医院放射科，福建 泉州 362400；
3.福建省泉州市安溪县中医院中医呼吸科，福建 泉州362400
慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是临床常见病，严重影响老年人的生活质量，并发症严重时可增加患者的致残率和死亡率［1-2］。我国2002—2004 年的人群性COPD 横断面调查显示，40 岁以上人群的COPD 总体患病率为8.2%［3］。COPD 西医治疗主要采用消炎、支气管扩张药及吸氧等方法；
中医辨证施护可有效改善肺功能，提高患者的生活质量［4］。中医治疗根据中医辨证分型不同，使用不同方剂，因此准确的中医辨证分型是COPD 治疗的基础。本研究依据COPD 患者的肺部CT 影像组学特征建立痰浊阻肺证、痰热郁肺证及肺肾气虚证这3 种中医辨证分型的自动分类算法模型，以提高中医辨证分型的准确性。
1.1 一般资料
回顾性收集福建省泉州市安溪县中医院2019 年1 月至2020 年12 月诊断的COPD 患者276 例，其中男252 例，女24 例；
年龄45～93 岁，平均（69±14）岁，排除38 例肺部CT 影像质量差的患者，共入组238 例。由高年资中医主任医师根据《慢性阻塞性肺疾病中医诊疗指南（2019 版）》［5］及患者的临床信息，对患者进行中医辨证分型：痰浊阻肺证98 例，痰热郁肺证84 例，肺肾气虚证56 例。将238 例按照7∶3 的比例，随机分为训练组和测试组，详情见表1。
表1 中医辨证分型训练组及测试组数据分布情况 例
1.2 仪器与方法
采用64 排Philips CT 扫描仪行螺旋容积扫描。扫描参数：120 kV，自动mA，层厚1 mm，螺距1.0，准直宽度64×0.625 mm，层距1 mm。患者取仰卧位，两臂上举抱头。扫描范围自胸腔入口至肺下界膈面。
1.3 影像数据标注
由2 位具有5 年以上胸部诊断经验的影像医师独立使用ITK-SNAP 3.0 软件对患者的肺部CT 图像进行勾画，分割出整个肺部区域（图1）。
图1 使用ITK-SNAP 软件对患者肺部CT 图像进行勾画 注：图1a～1c 分别为CT 冠状位、矢状位及分割后的肺部三维重建图像
1.4 组学特征提取与建模
使用PyRadiomics 软件对肺部图像进行特征提取，总共提取1 316 维影像组学特征，包括一阶统计学特征、形态学特征、灰度共生矩阵（GLCM）、灰度区域尺寸矩阵（GLSZM）、灰度运行长度矩阵（GLRLM）、灰色相邻调差矩阵（NGTDM）、灰度相关矩阵（GLDM）［6］。使用最大相关-最小冗余（max-relevance and minredundancy，mRMR）和套索算法（least absolute shrinkage and selection operator，LASSO）2 种特征选择方法来选择特征：先行mRMR 去除冗余和无关特征，保留20 个特征；
后行LASSO 回归，选择最优的特征子集，构建最终的模型。采用支持向量机作为分类模型并使用训练组进行模型训练，使用测试组对模型进行性能评估，使用ROC 曲线及AUC 作为性能指标。
经LASSO 特征筛选后保留最后9 维特征（图2），基于该特征建立中医辨证分型自动分类模型。3 种中医辨证分型影像组学分类模型的ROC 曲线见图3～5，影像组学分类模型测试组的性能见表2。痰浊阻肺证影像组学分类模型测试组ROC 曲线示AUC 为0.903，准确率为0.835；
痰热郁肺证影像组学分类模型的ROC 曲线示AUC 为0.876，准确率为0.815；
肺肾气虚证影像组学模型的ROC 曲线示AUC为0.811，准确率为0.791。
表2 COPD 3 种中医辨证分型的影像组学模型测试组的性能
图2 经套索算法（LASSO）选择后的9 维影像组学特征名称［5］及其相应系数
图3 痰浊阻肺证影像组学分类模型ROC 曲线 注：图3a 为训练组ROC 曲线，图3b 为测试组ROC 曲线 图4 痰热郁肺证影像组学分类模型ROC 曲线 注：图4a 为训练组ROC 曲线，图4b 为测试组ROC 曲线 图5 肺肾气虚证影像组学分类模型ROC 曲线 注：图5a 为训练组ROC 曲线，图5b 为测试组ROC 曲线
慢性阻塞性的肺气流受限是COPD 的主要特征，是由小气道疾病和肺实质破坏（肺气肿）混合引起的，两者速率发展不同，可不同时出现。虽然CT 不是COPD 诊断和治疗的常规推荐方法，但随着发展，其在评估COPD 患者肺部异常改变、并发症及肺功能方面显示出优势。多项研究证明，COPD 的分期与肺部CT 表现有明显相关性［6-11］。COPD 的治疗西医主张采用消炎、支气管扩张药及吸氧等方法；
中医则认为辨证治疗可有效改善COPD 患者的肺功能，提高患者生活质量。中医治疗及护理可根据中医辨证分型采用不同方剂和护理策略，因此准确的中医辨证分型是COPD 中医治疗的基础［12-14］。本研究依据中医辨证分型与CT 影像组学建立COPD 中医辨证分型的自动分类算法。结果表明，通过影像组学高通量特征计算和特征筛选建立的COPD 中医辨证分型模型鉴别痰浊阻肺证性能良好，而对痰热郁肺证、肺肾气虚证的鉴别性能一般。本研究采用肺部CT 图像结合影像组学方法，建立模型自动分类痰浊阻肺证、痰热郁肺证和肺肾气虚证的准确率＞79%、敏感度＞78%、特异度＞80%，平均AUC 分别为0.903、0.876 和0.811，可为医师制订中医辨证治疗与辨证施护方案提供量化参考依据，同时还可减少医师工作量，提高中医辨证分型的准确率，推进COPD 的精准治疗。本研究的不足之处：受样本量限制，建立的中医辨证分型自动分类模型囊括的中医辨证分型不全，今后将扩大样本量，更新算法。