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目的定量揭示膀胱尿路上皮癌脱落细胞的色度学和形态学特征,筛选对膀胱尿路上皮癌脱落细胞诊断有重要价值的色度学和形态学参数,探讨这些参数在巴氏染色膀胱尿路上皮癌脱落细胞判别中的意义,并建立诊断判别技术。方法分析107例送检的尿细胞学标本,其中包括膀胱尿路上皮癌组21例、尿路上皮细胞结构不良组44例和正常尿路上皮细胞组36例。共收集500个膀胱尿路上皮癌脱落细胞(urothelial carcinoma exfoliated cell,UCC)、439个尿路上皮结构不良脱落细胞(urothelium dysplastic exfoliated cell, UDC)和386个正常尿路上皮脱落细胞(uroepithelium normal exfoliated cell, UNC)。用Image-Pro Plus图像分析软件分别对细胞、细胞浆及细胞核的相关参数进行测试。选取的色度学参数包括细胞浆与核的红基色(Rp, Rn)、绿基色(GP,Gn)、蓝基色(Bp, Bn)以及细胞浆与核的红基色系数(rp,rn)、绿基色系数(gp,gn)、蓝基色系数(bp, bn);选取的形态学参数包括细胞面积(Area of cell,Ac)、细胞浆面积(Area of cytoplasm,Ap)、细胞核面积(Area of nuclear, An)、核浆比(karyoplasms ratio,Rnp)、细胞的长轴(Major axis of cell, dmaj,c)与短轴(Minor axis of cell,dmin,c)、细胞核的长轴(Major axis of nuclear, dmaj,n)与短轴(Minor axis of nuclear, dmin,n)、细胞的平均直径(Average diameter of cell, Dc)与细胞核的平均直径(Average diameter of nuclear, Dn)细胞的周长(Circumference of cell, Cc)与细胞核的周长(Circumference of nuclear, Cn)、细胞的形状因子PE(Form factor PE of cell, PEC)与细胞核的形状因子PE(Form factor PE of nuclear, PEη)、细胞的形状因子AR(Form factor AR of cell, ARc)与细胞核的形状因子AR(Form factor AR of nuclear, ARn)、细胞的规化形状因子(Regular form factor of cell, RFFc)与细胞核的规化形状因子(Regular form factor of nuclear, RFFn)、细胞的圆度(Sphericity of cell, Spc)与细胞核的圆度(Sphericity of nuclear,Spn)、细胞的椭圆度(Elliptical eccentricity of cell, EEc)与细胞核的椭圆度(Elliptical eccentricity of nuclear, EEn)、细胞的形状不规则指数(Form irregular index of cell,FIIc)与细胞核的形状不规则指数(Form irregular index of nuclear, FIIn)。对以上各组的相关参数测试结果进行单因素方差分析,在此基础上随机选取1077个上述各类细胞作为训练组(占所有细胞的80%),以其色度学和形态学参数进行逐步判别分析,建立判别函数,并计算回代判别准确率,用剩余的248个细胞作为识别组(占所有细胞的20%)评价判别效果,同时对107例标本进行判别,计算判别符合率。结果一、尿脱落细胞中UCC、UDC和UNC色度学参数测试结果1.三基色：Rp、Gp、Bp、Rn、Gn、Bn值在正常尿路上皮细胞(UNC)最大,尿路上皮构不良脱落细胞(UDC)次之,膀胱尿路上皮癌脱落细胞(UCC)最小。经单因素方差分析：上述3类细胞的色度学参数Rp、Gp、Bp、Rn、Gn、Bn的F值分别为605.296、428.478、281.703、640.236、549.823、318.834,P值均为0.001,差异均有统计学意义。两两比较分析显示：UCC和UDC的Rp、Gp、Bp、Rn、Gn、Bn值均小于UNC(P<0.05),差值较大,变化幅度在25%以上；UCC的Rp、Gp、Bp、Rn、Gn、Bn值小于UDC(P<0.05),但差值较小,变化幅度在15%以内。2.三基色系数：rp、rn值均为正常尿路上皮细胞(UNC)最大,尿路上皮结构不良脱落细胞(UDC)次之,膀胱尿路上皮癌脱落细胞(UCC)最小；gp、bp、gn、bn均为UCC最大,UDC次之,UNC最小。经单因素方差分析：上述3类细胞的色度学参数rp、gp、bp、rn、gn、bn的F值分别为304.234、69.621、177.331、274.429、11.716、204.767,P值均为0.001,差异均有统计学意义。两两比较分析显示,UCC和UDC的gp、bp、gn、bn值均大于UNC,rp和rn值均小于UNC(P<0.05);UCC的gp、bp、gn、bn值均大于UDC,rp和rn值均小于UDC(P<0.05),三基色系数参数组间差值均较小,变化幅度约5%。二、基于巴氏染色色度学参数的膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别结果基于训练组1077个尿脱落细胞(占所有细胞80%)色度学参数Rp、Gp、Bp、rp、gp、bp和Rn、Gn、Bn、rn、gn、bn所建立的判别函数如下：式(1)中Y1、Y2、Y3分别为正常尿路上皮脱落细胞、尿路上皮结构不良脱落细胞、膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别函数,其回代判别符合率为71.2%；对识别组的248个尿脱落细胞(占所有细胞20%)进行判别,其判别符合率为73.0%；对107例标本进行判别,其判别符合率为84.1%。三、尿脱落细胞中UCC、UDC和UNC形态学参数测试结果RFFc、Spn、FIIc值均在正常尿路上皮脱落细胞(UNC)最大,尿路上皮结构不良脱落细胞(UDC)次之,膀胱尿路上皮癌脱落细胞(UCC)最小；Ac、Ap、dmaj,c、dmin,c、Dc、Cc、ARn、Spc、EEc值均在UNC最大,UCC次之,UDC最小；Rnp、dmaj,n、RFFc、EEn值均在UCC最大,UDC次之,UNC最小；An、dmin,n、Dn、Cn、ARc值均在UCC最大,UNC次之,UDC最小；PEn值在UDC最大,UNC次之,UCC最小；PEc、FIIn值均在UDC最大,UCC次之,UNC最小。经单因素方差分析：上述3类细胞的形态学参数Ac、Ap、An、Rnp、dmaj,c、dmin,c、dmaj,n、dmin,n、Dc、Dn、Cc、Cn. PEc、ARn、RFFc,RFFn. FIIn的F值分别为480.608、536.658、113.755、747.099、541.269、545.623、68.094.90.188.603.814.110.300. 611.610、115.386、3.261.5.261.6.034、10.763、3.648,其P值分别为0.001、0.001.0.001.0.001.0.001.0.001、0.001.0.001.0.001.0.001.0.001.0.001.0.039、0.005、0.002、0.001、0.026,差异均有统计学意义(P<0.05)。两两比较分析显示：Rnp、dmaj,c、dmin,c、dmaj,n、dmin,n、Dc、Dn、Cc、Cn、PEc在UCC和UDC的组间差异均有统计学意义(P＜0.05); Ac、Ap、An、Rnp、dmaj,c、dmin,c、dmaj,n、dmin,n、Dc、Dn、Cc、Cn、ARn、RFFc、RFFn、FIIn在UCC和UNC的组间差异均有统计学意义(P<0.05)；Ac、Ap、An、Rnp、dmaj,n、Dc、Dn、Cc、PEc、ARn、RFFc、RFFn、FIIn在UDC和UNC的组间差异均有统计学意义(P<0.05),其中Ac、Ap. Rnp. dmaj,c、dmin,c、Cc、组间差值较大；而An、、dmaj,n、dmin,n Dc、Dn、C。组间差值较小。单因素方差分析：上述3类细胞PEn、ARc、Spc、Spn、EEC、EEn、FIIc的F值分别为2.842、1.240、1.439、1.229、2.224、2.640、0.410,其P值分别为0.059、0.290、0.237、0.293、0.109、0.072、0.663,差异均无统计学意义(P>0.05)。四、基于巴氏染色形态学参数的膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别结果基于训练组1077个尿脱落细胞(占所有细胞80%)形态学参数Ac、Ap、An、Rnp、dmaj,c、dmin,c、dmaj,n、dmin,n、Dc、Dn、Cc、Cn、PEc、PEn、ARn、ARc、RFFc、RFFn、Spc、Spn、EEC、EEn、FIIn、FIIn所建立的判别函数如下：式(2)中Y4、Y5、Y6分别为正常尿路上皮脱落细胞、尿路上皮结构不良脱落细胞、膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别函数,其回代判别符合率为71.9%；对识别组的248个尿脱落细胞(占所有细胞20%)进行判别,其判别符合率为70.2%；对107例标本进行判别,其判别符合率为81.3%。五、基于色度学和形态学参数的膀胱尿路上皮癌脱落细胞判别结果由于单独基于色度学参数或形态学参数所建立的判别函数符合率不够高,所以本文进一步结合色度学和形态学参数进行逐步判别分析,并建立判别函数。基于训练组1077个尿脱落细胞(占所有细胞80%)色度学参数Rp、Gp、Bp、Rn、Gn、Bn、rp、bp、rn、gn、bn和形态学参数Ac、Ap、An、Rnp、dmaj,c、dmin,c、dmaj,n、dmin,n、Dc、Dn、Cc、Cn、PEn、ARn、ARc、RFFc,RFFn、Spc、Spn、EEc、EEn、FIIn、FIIn所建立的判别函数如下：式(3)中Y7、Y8、Y9分别为正常尿路上皮脱落细胞、尿路上皮结构不良脱落细胞、膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别函数,其回代判别符合率为80.8%；对识别组的248个尿脱落细胞(占所有细胞20%)进行判别,其判别符合率为80.2%；对107例标本进行判别,其判别符合率为92.5%,明显优于单独基于色度学或形态学参数所建立的判别函数。结论1.尿脱落细胞中UCC、UDC和UNC的色度学和形态学特征有所不同,表现在色度学参数Rp、Gp、Bp、Rn、Gn、Bn、rp、gp、bp、rn、gn、bn、和形态学参数Ac、Ap、An、Rnp、dmaj,c、dmin,c、dmaj,n、Dc、Dn、Cc、Cn、PEc、PEn、ARn、ARc、RFFc,RFFn、Spc、Spn、EEc、EEn、FIIn、FIIn上有差异,这些参数及其差异可用于膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别。2.色度学参数Rp、Gp、BP、Rn、Gn、Bn、rp、gp、gn对巴氏染色正常尿路上皮脱落细胞、尿路上皮结构不良脱落细胞、膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别有价值；形态参数Ap、An、Rnp、dmaj,c、dmin,c、dmaj,n、dmin,n、Cc、PEn、EEc对正常尿路上皮脱落细胞、尿路上皮结构不良脱落细胞、膀胱尿路上皮癌脱落细胞的判别有价值；色度学参数Rp、Rn、Bn、rp、rn、bn和形态学参数Ap、An、Rnp、dmin,n、Dc、Dn、Cc、Cn、FIIc对上述三类细胞的判别均有重要价值。3.基于色度学和形态学参数所建立的判别函数(3)的回代判别符合率为80.8%；对识别组的248个尿脱落细胞的判别符合率为80.2%；对107例标本的判别符合率为92.5%。χ2检验结果显示：结合色度学和形态学参数建立的函数(3)判别符合率明显优于单独基于色度学或形态学参数所建立的判别函数(P<0.05)。