慢性胰腺炎分級(jí)診斷模型的回歸分析

盛彧 邊云 方旭 邵成偉 陸建平 王莉

·論著·

慢性胰腺炎分級(jí)診斷模型的回歸分析

盛彧 邊云 方旭 邵成偉 陸建平 王莉

目的 建立磁共振圖像(MRI)對(duì)慢性胰腺炎(CP)分級(jí)診斷模型，以獲得分級(jí)診斷CP的較佳指標(biāo)組合，提高對(duì)CP的分級(jí)診斷水平。方法 收集2012年12月至2014年10月間第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院臨床確診的68例CP患者及23例健康志愿者的臨床資料，以劍橋的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將CP患者分為輕度(23例)、中度(14例)和重度(31例)CP組，分析各組患者的MR影像學(xué)資料。提取14個(gè)影像學(xué)特征指標(biāo)比較各組MRI特征。將有意義變量行單因素回歸分析，其中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量行共線性診斷。用因子分析解決多個(gè)指標(biāo)共線性問題，最后行多因素Logistic回歸分析建立回歸模型。結(jié)果 除胰腺分裂指標(biāo)(X14)外，其他13個(gè)指標(biāo)組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)。這13個(gè)指標(biāo)中除胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)小空泡(X12)外，其他12個(gè)指標(biāo)與CP分級(jí)診斷均顯著相關(guān)(P值均<0.05)。共線性診斷結(jié)果顯示9個(gè)指標(biāo)間存在共線性，提取出F1(X3、X4、X5、X8、X9)、F2(X6、X7)、F3(X1、X2)3個(gè)公因子，分別反映胰腺外分泌功能、主胰管特征和胰腺實(shí)質(zhì)特征。將3個(gè)公因子和胰泌素注射后分支胰管可視情況(X10)、胰腺輪廓(X11)、主胰管內(nèi)充盈缺損情況(X13)共計(jì)6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行多因素Logistic回歸分析，得出Probit連接函數(shù)尺度模型為最佳模型，其診斷正常及輕、中、重度CP和總預(yù)測(cè)的正確率分別為96.65%、100%、71.42%、100%、94.50%。結(jié)論 本研究建立的Logistic回歸模型可以較準(zhǔn)確地分級(jí)診斷CP，為臨床對(duì)CP的診治提供有價(jià)值的參考依據(jù)。

胰腺炎，慢性； 診斷； 磁共振成像； 因子分析； Logistic回歸

目前在慢性胰腺炎(CP)的分級(jí)診斷中，常規(guī)影像學(xué)手段存在對(duì)可疑、輕度CP普遍不敏感，無法同時(shí)從胰腺實(shí)質(zhì)、胰管特征和外分泌功能三大方面評(píng)價(jià)胰腺，無法明確分級(jí)診斷CP等主要缺陷。因此本研究在以往研究基礎(chǔ)上[1-5]綜合多個(gè)MR影像學(xué)指標(biāo)，通過有序Logistic回歸分析建立CP分級(jí)診斷的預(yù)測(cè)模型，以期提高對(duì)CP分級(jí)診斷的水平。

資料與方法

一、研究對(duì)象

收集2012年12月至2014年10月間上海第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院臨床確診的68例CP患者的臨床資料，其中男性52例，女性16例，年齡15～78歲，平均年齡(45±15)歲。根據(jù)劍橋分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6-7]，可疑或輕度CP患者的納入標(biāo)準(zhǔn)：主胰管擴(kuò)張(2～4 mm)，胰腺輕度增大(正常體積的2倍)，胰腺實(shí)質(zhì)不均勻，胰腺小空泡(<10 mm)，胰管不規(guī)則，局部急性胰腺炎，主胰管壁回聲增強(qiáng)、胰頭體輪廓不規(guī)則，符合上述中的任何一項(xiàng)。經(jīng)ERCP診斷主胰管正常，分支胰管顯示≥3支可診斷為可疑或輕度CP。中、重度CP的納入標(biāo)準(zhǔn)[6-7]：(1)典型臨床表現(xiàn)；(2)影像學(xué)檢查提示胰腺鈣化、胰管結(jié)石、胰管狹窄和擴(kuò)張等；(3)典型的病理學(xué)特征改變；(4)胰腺外分泌功能不全。符合標(biāo)準(zhǔn)(2)或(3)，或(1)+(4)均可診斷為CP。68例中可疑或輕度CP 23例、中度CP 14例、重度CP 31例。收集同期健康志愿者23例作為對(duì)照，其中男性14例，女性9例，年齡25～64歲，平均年齡(42±12)歲；無任何病史，無大量飲酒史，1年內(nèi)無任何影像學(xué)異常表現(xiàn)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者均簽署知情同意書。

二、MR影像學(xué)檢查

采用美國GE Signa Excite 3.0 T超導(dǎo)型MRI儀進(jìn)行掃描。受試者檢查前6 h禁食禁水。先行胰腺橫斷T1加權(quán)像(T1WI)、T2加權(quán)像(T2WI)、磁共振胰膽管造影(MRCP)、擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)掃描，再靜脈注入胰泌素(德國Sanochemia公司)0.1 ml/kg體重，以2 min間隔重復(fù)行MRCP和DWI掃描至11 min。(1)橫斷面呼吸觸發(fā)T2WI序列：重復(fù)時(shí)間(TR) 6 315.79 ms，回波時(shí)間(TE) 85.14 ms，層厚5 mm，層間距6 mm，視野(FOV) 440 mm×440 mm，矩陣224×320。(2)肝臟容積加速采集 (liver acquisition with volume acceleration，LAVA)序列：TR 4.22 ms，TE 1.93 ms，層厚5 mm，無層間距，F(xiàn)OV 440 mm×440 mm，矩陣224×320。(3)厚層塊2D-MRCP序列：TR 7 000.0 ms，TE 1 230.0～1 270.0 ms，層厚64 mm，無層間距，反轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 420 mm×420 mm，矩陣288×288。(4)屏氣單次激發(fā)平面回波擴(kuò)散加權(quán)成像(ss-EPI DWI)序列：擴(kuò)散梯度因子(b)值0、500 s/mm2，TR 1 800.0 ms，TE 54.8 ms，層厚5 mm，層間距7 mm，F(xiàn)OV 440 mm×440 mm，矩陣96×130。

三、MR圖像分析

由兩名從事影像診斷的高年資醫(yī)師盲法對(duì)圖像進(jìn)行診斷和測(cè)量，當(dāng)意見不一致時(shí)協(xié)商解決。

觀察和測(cè)量指標(biāo)：(1)注射胰泌素前后表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值[2]。以橫斷位T2WI圖像為參考劃感興趣區(qū)(ROI)，最小測(cè)量面積為40 mm2[8]，避開主胰管、血管、腸管等偽影。測(cè)量胰腺頭、體、尾3個(gè)部位ADC值，測(cè)3次，取均值，且獲取峰值及達(dá)峰時(shí)間。(2)胰腺信號(hào)[3]。測(cè)量T1WI平掃胰腺與右側(cè)腰大肌信號(hào)比(signal intensity ratio，SIR)、增強(qiáng)動(dòng)脈期和門脈期胰腺實(shí)質(zhì)的信號(hào)比(A/V)。(3)主胰管直徑[1]。注射胰泌素前后主胰管直徑，獲取峰值及達(dá)峰時(shí)間。主胰管直徑為胰腺頭、體、尾3個(gè)部位的均值。主胰管擴(kuò)張以胰頭部>5 mm，胰體部>4 mm，胰尾部>3 mm為標(biāo)準(zhǔn)[9]。并觀察主胰管內(nèi)有無充盈缺損，分支胰管有無顯示。(4)十二指腸內(nèi)胰液流率(pancreatic flow output rate，PFR)。參照文獻(xiàn)[10]方法測(cè)定。(5)其他指標(biāo)。觀察胰腺輪廓是否規(guī)則，胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)有無小空泡(<10 mm)，是否伴有胰腺分裂。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

運(yùn)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher精確概率法。正態(tài)分布計(jì)量數(shù)據(jù)采用方差分析，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用秩和檢驗(yàn)。對(duì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的指標(biāo)行單因素回歸分析及共線性診斷，標(biāo)準(zhǔn)為條件指數(shù)≥30或變異構(gòu)成>0.5[11]。存在共線性的變量采用因子分析法降維、提取主要公因子。將主要公因子和其余有意義的分類變量納入多因素Logistic回歸分析，建立回歸方程。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、CP的影像學(xué)特征

CP的14個(gè)MRI特征因素中除胰腺分裂外，其余13個(gè)因素在CP組與對(duì)照組間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

二、單因素Logistic回歸分析

除胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)小空泡(X12)與CP診斷無顯著相關(guān)性外，其余12個(gè)因素(X1～X11，X13)均與CP診斷有相關(guān)性(表2)。

表1 CP組和對(duì)照組的MRI特征比較

表2 CP影像學(xué)特征單因素Logistic回歸分析

注：a：連續(xù)變量；b：無=0，有=1；c：規(guī)則=1，不規(guī)則=2

三、共線性診斷和因子分析

變量X1～X9間存在多重共線性，通過具有Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化的正交旋轉(zhuǎn)法獲得3個(gè)公因子；因子1(factor 1，F(xiàn)1，代表X3、X4、X5、X8、X9，反映胰腺外分泌功能)、F2(代表X6、X7，反映主胰管特征)、F3(代表X1、X2，反映胰腺實(shí)質(zhì)特征)。

四、多因素Logistic回歸模型的建立

對(duì)兩種模型的5種連接函數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)和總預(yù)測(cè)正確率的分析結(jié)果顯示，Probit連接函數(shù)尺度模型為“最佳”模型，總預(yù)測(cè)正確率(各分類預(yù)測(cè)正確例數(shù)之和/總例數(shù)×100%)為94.50%，診斷正常及輕、中、重度CP的正確率分別為96.65%、100%、71.42%、100%。高于各個(gè)分類預(yù)測(cè)正確率(分類預(yù)測(cè)正確例數(shù)/某分類觀察例數(shù)×100%)。回歸模型方程為公式1～4，回歸分析見表3。

公式4 重度CP(P重度)=1-P正常-P輕度-P中度

表3 CP影像學(xué)特征多因素Logistic回歸分析

討 論

目前臨床上對(duì)可疑、輕度CP診斷的各種方法的敏感性和特異性均較低。ERCP是最準(zhǔn)確和可行的診斷方法[12-13]，但它為有創(chuàng)檢查，術(shù)后可發(fā)生急性胰腺炎、胰瘺等并發(fā)癥[14]。本研究將胰泌素運(yùn)用于MR檢查，通過Logistic回歸分析篩選出最有意義的特征指標(biāo)，建立分級(jí)診斷CP的“最佳”預(yù)測(cè)模型。

CP時(shí)外分泌腺體萎縮、纖維化導(dǎo)致胰液分泌減少，導(dǎo)致水分子運(yùn)動(dòng)程度降低。ADC值可以較為準(zhǔn)確地量化評(píng)估分子運(yùn)動(dòng)減少的程度，從而反映胰腺外分泌功能的病理改變。本結(jié)果顯示，代表胰腺外分泌功能的F1的OR值為0.13(<1)，即胰腺外分泌功能高是低的0.13倍，說明胰腺外分泌功能越低越提示患有CP的可能。F1中的X3、X4、X5均與胰腺實(shí)質(zhì)的ADC值有關(guān)，這是因?yàn)橐让谒卮龠M(jìn)胰腺腺泡分泌含有大量HCO3-的胰液，增強(qiáng)胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)。X9代表十二指腸內(nèi)PFR，反映外分泌腺體分泌能力。X8為注射胰泌素后主胰管直徑達(dá)到峰值的時(shí)間，也反映胰腺外分泌功能。因此因子F1可以更全面地反映胰腺外分泌功能，有利于發(fā)現(xiàn)輕度、可疑CP。

代表注射胰泌素前后主胰管直徑峰值的F2的OR值為2.01(>1)，即主胰管直徑增粗是主胰管直徑正常的2.01倍，說明主胰管直徑越粗越提示患有CP的可能。由于中、重度CP患者的胰腺實(shí)質(zhì)纖維化程度加重和主胰管內(nèi)結(jié)石的存在均可導(dǎo)致主胰管顯著擴(kuò)張和粗細(xì)不均，因此主胰管直徑更有利于診斷中、重度CP。

代表胰腺實(shí)質(zhì)的F3的OR值為0.41(<1)，即SIR或A/V高是低的0.41倍，說明胰腺實(shí)質(zhì)的SIR或A/V越低越提示患有CP的可能。文獻(xiàn)報(bào)道[15-16]，SIR、A/V值一定程度上反映早期CP患者胰腺實(shí)質(zhì)纖維化的改變。

代表注射胰泌素后分支胰管可視情況的X10的OR值為0.22(<1)，即注射胰泌素后分支胰管無是有的0.22倍，說明注射胰泌素后分支胰管有比沒有更提示患有CP的可能。這是因?yàn)橐让谒刈⑸浜笤鰪?qiáng)了主、副胰管和分支胰管可視化程度[17-18]，是診斷輕度、可疑CP的一個(gè)非常敏感的指標(biāo)。

代表胰腺輪廓的X11的OR值為0.75(<1)，即胰腺輪廓規(guī)則是不規(guī)則的0.75倍，說明胰腺輪廓不規(guī)則比規(guī)則更提示患有CP的可能。這是因?yàn)槔w維化病變彌漫使整個(gè)胰腺質(zhì)地變硬，外形不規(guī)則，胰腺體積縮小[19]。

代表主胰管內(nèi)充盈缺損的X13的OR值為0.57(<1)，即主胰管內(nèi)充盈缺損無是有的0.57倍，說明主胰管內(nèi)充盈缺損有比沒有更提示患有CP的可能。這是因?yàn)橐裙芙Y(jié)石是CP的特征性病理改變，90%的患者病程中伴有胰管結(jié)石，對(duì)于中、重度CP非常有價(jià)值。

胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)小空泡為可疑CP的表現(xiàn)之一，但常規(guī)影像學(xué)對(duì)其發(fā)現(xiàn)能力較低，本組研究中未發(fā)現(xiàn)它與CP診斷具有顯著相關(guān)性。胰腺分裂癥可能是特發(fā)性胰腺炎致病因素之一[9]。因本研究以酒精性CP為主，胰腺分裂癥患者僅5例，4例具有CP，故未發(fā)現(xiàn)組間差異。

綜上所述，與CP分級(jí)診斷呈正相關(guān)的有F2，呈負(fù)相關(guān)的有F1、F3、X10、X11、X13。F1、F2、F3、X10在診斷輕度甚至中度CP上有優(yōu)勢(shì)，X11和X13在診斷中、重度CP上有優(yōu)勢(shì)，綜合6個(gè)指標(biāo)的回歸模型較單一指標(biāo)能夠更好地分級(jí)診斷CP。

但本研究存在一定的缺陷。首先，輕度、可疑CP樣本量較少；其次，磁共振禁忌證者不能進(jìn)行此項(xiàng)檢查；最后，本研究并未進(jìn)行直接外分泌功能試驗(yàn)，因其有創(chuàng)、操作困難，很難實(shí)施。

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(本文編輯：冀凱宏)

Logistic regression study on chronic pancreatitis grade diagnostic model

ShengYu,BianYun,FangXu,ShaoChenwei,LuJianping,WangLi.

DepartmentofRadiology,ChanghaiHospital,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

BianYun,Email：bianyun2012@foxmail.com

Objective To establish a MRI grading diagnostic model for chronic pancreatitis (CP) to acquire better combination for CP diagnosis and improve the diagnostic ability of CP grading. Methods To collecte the data of 68 CP patients who were clinically diagnosed and 23 health volunteers from Dec 2012 to Oct 2014. There were 23 mild CP, 14 moderate CP and 31 severe CP according to Cambridge classification. 3.0 T MRI data were analyzed, and 14 features were extracted to compare the MRI features among groups. The single ordinal regression analysis was conducted on the variables with significant difference between groups, and the collinearity was diagnosed. The factor analysis was used for multicollinearity. The multiple ordinal logistic regression was finally conducted to establish the regression model. Results There was no significant difference between control groups and CP groups on pancreas divisum (X14), but significant differences were found in other 13 features (P<0.05). Single ordinal regression analysis of 13 features showed that all features except pancreatic parenchymal bubble (X12) were significantly correlated with CP grading diagnosis(P<0.05).The effect of multicollinearity was validated among 9 continuous variables. Three common factors were identified, including F1(X3、X4、X5、X9、X8), F2(X7、X6) and F3 (X1、X2) which represented the exocrine function, the features of main pancreatic ducts and pancreatic parenchyma, respectively. Six features were implemented into the multi Logistic regression model, which included F1, F2, F3, X10(the visualizations of branch pancreatic duct after secretin stimulation), X11(pancreatic shape) and X13(the filling defects of main pancreatic duct). Finally, the most appropriate regression model was gotten, which was the scale model of the probit link function. The model′s diagnostic accuracy for normal, mild CP, moderate CP, severe CP and total CP was 96.65%,100%, 71.42%,100% and 94.50%, respectively. Conclusions The ordinal logistic regression model proposed in this study may accurately predict the CP grades and can offer valuable references for clinic diagnosis and therapy of CP.

Pancreatitis, chronic； Diagnosis； Magnetic resonance imaging； Factor analysis； Logistic regression

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2017.03.003

200433 上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院影像醫(yī)學(xué)科(盛彧、邊云、方旭、邵成偉、陸建平、王莉)；解放軍第411醫(yī)院(邊云)

邊云，Email：bianyun2012@foxmail.com

2016-09-04)