能譜CT 小腸造影對克羅恩病疾病活動度評估的回歸數(shù)學(xué)模型的研究

趙雪松 常 蕊 徐嘉旭 嚴(yán)嘉儀 嚴(yán)福華 繆 飛

本研究擬利用能譜CT 小腸造影檢查，通過回顧性分析83 例活動期和57 例緩解期的克羅恩病病人的影像資料，篩選出反映疾病活動度的定性和定量指標(biāo)，并通過多元二值回歸分析來建立數(shù)學(xué)回歸方程，獲得影像上評估克羅恩病疾病活動度的新方法，從而正確指導(dǎo)臨床合理治療方案的制定。

方 法

1.臨床資料

回顧性分析我院2010 年5 月-2013 年9 月，經(jīng)腸鏡或手術(shù)病理證實(shí)的克羅恩病患者140 例，所有患者均行雙氣囊小腸鏡檢查并進(jìn)行CDEIS 評分，其中，活動期83 例，緩解期57 例，分類標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2.能譜CT 小腸造影檢查

2.1 掃描前準(zhǔn)備：病人于檢查前一天低渣飲食，晚餐后半小時(shí)左右口服恒康正清電解質(zhì)散清潔腸道。檢查當(dāng)日早上禁食，于掃描前45 ～50 分鐘患者分次飲用2.5%等滲甘露醇溶液1000 ～1500ml，使遠(yuǎn)端小腸充盈擴(kuò)張。CT 掃描前10 分鐘按照0.2mg/kg肌注山莨菪堿（654-2），再飲500ml，可使小腸處于低張狀態(tài)，保證近端小腸充盈擴(kuò)張并減少小腸的蠕動，青光眼和前列腺肥大等禁忌癥病人除外。

2.2 能 譜CT 小 腸 造 影 檢 查： 使 用GE Discovery CT750 HD（Discovery CT750 HD scanner ，GE Healthcare， Waukesha Wisconsin USA）全腹掃描，若平掃發(fā)現(xiàn)異常增厚腸段，就采用能譜成像模式（gemstone spectral imaging，GSI）進(jìn)行動脈期和門脈期雙期增強(qiáng)掃描，層厚層距5mm，一次旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)80kVp 至140kVp 高速的切換，轉(zhuǎn)速：0.6 秒，螺距：0.983）。經(jīng)肘靜脈團(tuán)注射非離子型對比劑，總量90 ～100ml，速率3ml/s，對比劑注射12 秒后采用自動激發(fā)裝置（感興趣區(qū)位于腹主動脈，閾值為100HU）進(jìn)行動脈期掃描，延遲28 秒后進(jìn)行門靜脈期掃描。

3.圖像后處理及測量方法

將所有的雙期增強(qiáng)圖像劈薄，層厚、層距均為0.625mm，并自動傳至GE ADW4.4 后處理工作站上。在PACS 系統(tǒng)上測量：①末端回腸的腸壁厚度（測量三段，取平均值）；②增厚腸壁平掃的CT 值；③增厚腸壁動脈期（arterial phase， AP）的CT 值，簡稱AP-CT value，測量方法為將視野放大，若腸壁呈分層改變，則將感興趣區(qū)放在最內(nèi)層的黏膜層，測量三次，取平均值；若腸壁未呈分層，表現(xiàn)為均勻一致強(qiáng)化，則將ROI 放置于腸壁上，同樣測量三次，取平均值；④增厚腸壁動脈期的相對強(qiáng)化值（relative contrast enhancement， RCE），簡稱AP-RCE，計(jì)算方法為AP-RCE=增厚腸壁動脈期的CT 值-平掃的CT 值/平掃的CT 值×100%；⑤增厚腸壁門脈期（portal venous phase， PVP）的CT 值，簡稱PVP-CT value，測量方法同動脈期一致；⑥增厚腸壁門脈期的相對強(qiáng)化值，簡稱PVP-RCE，計(jì)算方法同動脈期一致；⑦動脈期梳狀征的分?jǐn)?shù)，簡稱AP-comb sign score，測量方法為在MIP 重建圖像上取每1cm2面積的正方形ROI，測量梳狀征的數(shù)量，取10 個ROI，測量平均值；⑧門脈期梳狀征的分?jǐn)?shù)，簡稱PVP-comb sign score，測量方法同動脈期一致；⑨腸壁的強(qiáng)化方式，分為三種類型：a.腸壁呈分層強(qiáng)化，黏膜層異常強(qiáng)化或黏膜層和漿膜層異常強(qiáng)化，黏膜下層水腫；b.腸壁未呈分層強(qiáng)化，呈均勻一致強(qiáng)化改變；c.腸壁呈分層強(qiáng)化，黏膜層和漿膜層呈輕度-中等強(qiáng)化，黏膜下層可見脂肪沉積改變，分別記錄三種強(qiáng)化方式的例數(shù)；⑩記錄腸管形態(tài)變化的例數(shù)，即為腸管系膜緣縮短，游離緣呈囊袋狀向外突出影（假性憩室）；⑩ 11 記錄腸管周圍滲出的例數(shù)，即為腸管周圍脂肪內(nèi)的片絮狀密度增高影。

對病變的腸管在GSI viewer上進(jìn)行分析和處理。具體的后處理方法為將圖像的FOV 放大，找到增厚的末端回腸，若腸壁呈分層改變，則沿著與腸壁長軸平行的方向，將圓形或類圓形的ROI 放在腸壁的黏膜層；若腸壁未呈分層，呈均勻一致強(qiáng)化改變，則將圓形或類圓形的ROI 放在腸壁中央即可。需要測量和計(jì)算的參數(shù)：①增厚腸壁在動脈期的碘濃度，簡稱AP-iodine concentration；②增厚腸壁在門脈期的碘濃度，簡稱PVP- iodine concentration。對上述單變量指標(biāo)進(jìn)行編碼，從X1 編碼到X14。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS16.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，資料分為活動期和緩解期兩組，分析并篩選出能區(qū)分活動期和緩解期的定性和定量的單變量指標(biāo)，以P＜0.05 為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。將有意義的單變量進(jìn)行多變量二值logistic 回歸分析，建立回歸方程（數(shù)學(xué)模型），并用ROC 曲線分析。

結(jié) 果

活動期和緩解期克羅恩病能譜CT 小腸造影單變量分析結(jié)果見表2

將有意義的單變量指標(biāo)經(jīng)多因素二值Logistic回歸分析， 發(fā)現(xiàn)腸壁厚度（X1）、腸壁呈均勻一致強(qiáng)化（X9）以及門脈期的碘濃度（X14）這三個定性、定量指標(biāo)對活動期和緩解期克羅恩病有價(jià)值，結(jié)果見表3 及圖1。

建立預(yù)測診斷活動期和緩解期克羅恩病的指標(biāo)的Logistic 回 歸 方 程( 數(shù) 學(xué) 模 型)：P=1/[1+e-(-22.878+30.729×1-5.758×9+5.72×14] (P為 預(yù) 測值， e 為自然對數(shù))，經(jīng)χ2檢驗(yàn)方程有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=188.888，P＜0.001）應(yīng)用ROC 曲線求得數(shù)學(xué)模型診斷的敏感性95.8%，特異性98.2%， 診斷點(diǎn)為0.753，當(dāng)預(yù)測值P≥0.753 時(shí)預(yù)測診斷為活動期克羅恩病，當(dāng)預(yù)測值P＜0.753 時(shí)預(yù)測診斷為緩解期克羅恩病。能譜CT 小腸造影定性、定量指標(biāo)的多因素Logistic 回歸分析所建立的數(shù)學(xué)模型診斷的ROC 曲線見圖2。該回歸數(shù)學(xué)模型的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值的結(jié)果見表4。

表1 CD 內(nèi)鏡下嚴(yán)重程度的分級

表2 活動期和緩解期克羅恩病患者能譜CT 小腸造影單變量比較結(jié)果

表3 活動期和緩解期克羅恩病患者的多元二值Logistic 回歸分析

表4 回歸數(shù)學(xué)模型的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值

圖1 A 活動期克羅恩病門脈期GSI 感興趣區(qū)的繪制及能譜曲線，圖1B 為為活動期克羅恩病門脈期的碘圖。

圖2 能譜CT 小腸造影鑒別診斷活動期和緩解期克羅恩病的回歸數(shù)學(xué)模型的ROC 曲線，曲線下面積為0.961。

討 論

克羅恩病是一種特發(fā)性的、透壁性的慢性肉芽腫性炎，可以累及從口腔到肛門的消化道任意一段，但通常累及末端回腸。中青年好發(fā)，飲食、吸煙、壓力、感染、遺傳和自身免疫異?？赡苁瞧浒l(fā)病原因[1]。

以往研究發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)與克羅恩病的活動度相關(guān)：腸壁增厚＞4mm；壁內(nèi)或腸系膜的水腫；腸壁黏膜異常強(qiáng)化；腸壁強(qiáng)化方式；穿透性潰瘍以及瘺管形成；腸壁末梢直小血管的增粗?jǐn)U張；腸系膜淋巴結(jié)增生腫大（通常伴有異常強(qiáng)化）[2]。雖然總結(jié)出了一些定性和定量指標(biāo)，但僅為半定量的分析，缺乏準(zhǔn)確的定量指標(biāo)及提示活動度的預(yù)測值。

寶 石 CT 能 譜 成 像(gemstone spectral imaging，GSI)作為一種新的影像學(xué)檢查方法，在優(yōu)化圖像質(zhì)量、提高組織間對比度方面有明顯優(yōu)勢，并能夠結(jié)合碘基圖像觀察及定量診斷、全面反映病灶解剖、血供及功能信息[3-5]。能譜CT 臨床研究的廣泛開展顯示出其在多種腫瘤疾病的鑒別診斷中具有極大的價(jià)值[6-10]，為克羅恩病的診斷以及活動度的評估提供了廣闊的應(yīng)用前景。

本研究對140 例克羅恩病患者的能譜CT 小腸造影表現(xiàn)進(jìn)行分析，分析了腸壁厚度、增厚腸壁動脈期和門脈期的CT 值、相對強(qiáng)化值、梳狀征的分?jǐn)?shù)、腸壁強(qiáng)化方式、腸管形態(tài)、腸管周圍病變以及碘濃度值等14 個單變量定量和定性指標(biāo)。并將有意義的單變量指標(biāo)進(jìn)行多元回歸分析，得到預(yù)測概率的回歸方程。Logistic 回歸分析發(fā)現(xiàn)：腸壁厚度、腸壁呈均勻一致強(qiáng)化改變以及門脈期碘濃度值這3 個單變量指標(biāo)具有鑒別意義。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)活動期克羅恩病患者的腸壁厚度平均可達(dá)1.152cm，明顯高于緩解期克羅恩病患者，與以往研究結(jié)果一致[11]。

Booya 等[12]研究表明腸壁異常強(qiáng)化是提示克羅恩病活動期最敏感的指標(biāo)，但未指出增強(qiáng)掃描動脈期和門脈期的CT 值的臨界值，到目前為止，還沒有文章對克羅恩病患者的病變腸段進(jìn)行能譜CT 參數(shù)的相關(guān)研究。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)活動期克羅恩病患者動脈期和門脈期的碘濃度平均值分別為1.959 和3.456；緩解期分別為0.953 和1.450，活動期的單變量指標(biāo)明顯高于緩解期的單變量指標(biāo)。這是可能由于當(dāng)克羅恩病處于活動期時(shí)，末端直小血管增粗?jǐn)U張更為明顯，因此進(jìn)入腸壁血管吸收的碘濃度值較高；當(dāng)克羅恩病處于緩解期時(shí)，腸壁黏膜下的水腫及滲出減少，腸壁逐漸處于纖維化，因此碘濃度值不及活動期明顯。

對克羅恩病的疾病活動度的評估除了定量指標(biāo)之外，還需要結(jié)合定性指標(biāo)。Miao 等[13]研究認(rèn)為腸壁的分層強(qiáng)化（腸壁分三層，最內(nèi)側(cè)和最外層為異常強(qiáng)化呈高密度的黏膜層和漿膜層，最內(nèi)側(cè)為水腫而強(qiáng)化減弱的黏膜下層），這種強(qiáng)化方式與克羅恩病的活動度相關(guān)。本組研究發(fā)現(xiàn)活動期克羅恩病共83例（100%）患者均表現(xiàn)為腸壁呈分層強(qiáng)化，這種征象未在緩解期患者中出現(xiàn)；Tochetto 等[14]的研究認(rèn)為當(dāng)克羅恩病處于緩解期時(shí)，強(qiáng)化方式主要有兩種，一種是腸壁不分層，呈均勻一致強(qiáng)化改變，強(qiáng)化程度呈輕度-中度，本組有50 例（87.7%）患者呈均勻一致強(qiáng)化改變；另一種是腸壁分層，表現(xiàn)為黏膜下脂肪沉積，黏膜層呈輕度強(qiáng)化，有7 例（12.3%）患者可見黏膜下脂肪沉積改變，與文獻(xiàn)報(bào)道一致。

應(yīng)用ROC 曲線分析該回歸模型診斷的敏感性95.8%，特異性98.2%，準(zhǔn)確性為96.4%。診斷點(diǎn)為0.753，當(dāng)預(yù)測值P≥0.753 時(shí)預(yù)測診斷為活動期克羅恩病，當(dāng)預(yù)測值P＜0.753 時(shí)預(yù)測診斷為緩解期克羅恩病。以上說明定性和定量的組合指標(biāo)提供了有意義的鑒別診斷方法。當(dāng)患者出現(xiàn)部分特異指標(biāo)而又缺乏部分特異指標(biāo)導(dǎo)致診斷困難時(shí)， 可應(yīng)用回歸數(shù)學(xué)模型方法，將各指標(biāo)結(jié)果帶入方程計(jì)算出預(yù)測P值，根據(jù)P與預(yù)測界值的比較做出預(yù)測性診斷。能譜CT 小腸造影檢查提供了一種新的定量診斷方法，提示可以應(yīng)用能譜CT 小腸造影的方法來評估克羅恩病的疾病活動度。