基于CT影像特征用于鑒別具有慢性胰腺炎病史的胰腺癌與腫塊型慢性胰腺炎的列線圖構(gòu)建

張浩 朱蒙蒙 周健 李娜 李琪 孟英豪 馮小晨 馬超 邊云 邵成偉

海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射診斷科，上海 200433

CP是一種持續(xù)性進(jìn)行性胰腺炎癥，可導(dǎo)致不可逆的胰腺內(nèi)外分泌功能受損及纖維化[1]。大量的纖維化替代被破壞的胰腺實(shí)質(zhì)導(dǎo)致的胰腺萎縮是CP的形態(tài)特征之一[1]。CP有時(shí)也會(huì)引起胰腺腫大，如果這種增大是局部的，稱為腫塊型CP[2]。30%的CP患者可表現(xiàn)為腫塊型CP[3]。胰腺癌和腫塊型CP的危險(xiǎn)因素、臨床表現(xiàn)、影像學(xué)特征和實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果部分重疊，兩類疾病較為相似，文獻(xiàn)報(bào)道誤診率高達(dá)25%[4]，具有CP病史的胰腺癌與腫塊型CP的鑒別診斷更加困難，然而兩者的治療方法和預(yù)后有很大的不同，因此準(zhǔn)確鑒別具有CP病史的胰腺癌和腫塊型CP至關(guān)重要[5]。為此本研究擬建立基于CT影像特征的列線圖用以鑒別具有CP病史的胰腺癌與腫塊型CP，并評(píng)估其臨床應(yīng)用價(jià)值。

資料與方法

一、一般資料

檢索2011年2月至2021年2月間海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院電子病例系統(tǒng)中依據(jù)慢性胰腺炎亞太診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]確診的5 433例CP患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)未行手術(shù)切除或活檢；(2)組織病理學(xué)診斷為溝槽區(qū)胰腺炎或自身免疫性胰腺炎；(3)術(shù)前或活檢前1個(gè)月內(nèi)未行多層螺旋CT增強(qiáng)檢查；(4)胰腺占位性病變?cè)贑T上無(wú)法顯示，僅僅在MRI或超聲內(nèi)鏡等其他檢查時(shí)顯示；(5)胰管或膽管支架植入術(shù)后；(6)在CT檢查之前曾行放療、化療或放化療。最終納入67例腫塊型CP患者(53例手術(shù)，14例活檢)和71例胰腺癌患者(65例手術(shù)，6例活檢)。腫塊型CP患者中男性54例，年齡(50±12)歲，女性13例，年齡(55±13)歲；胰腺癌患者中男性50例，年齡(56±12)歲，女性21例，年齡(57±14)歲。依據(jù)國(guó)際預(yù)測(cè)模型建模共識(shí)[7]，按照時(shí)間順序?qū)?011年2月至2018年4月收治的103例患者(44例腫塊型CP、59例胰腺癌)歸入訓(xùn)練組，2018年5月至2021年2月收治的35例患者(23例腫塊型CP、12例胰腺癌)歸入驗(yàn)證組。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

二、CT掃描方法

采用640層CT(Aquilion ONE，日本佳能醫(yī)療)和256層CT(Brilliance iCT，美國(guó)飛利浦醫(yī)療)行螺旋掃描。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流150 mA/s，準(zhǔn)直100 mm×0.5 mm，矩陣350×350，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s。平掃結(jié)束后行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)CT掃描，注射對(duì)比劑碘普羅胺(優(yōu)維顯370，德國(guó)拜耳先靈葆雅制藥)90～95 ml(355 mgI/ml)，流率5.5 ml/s，注射結(jié)束給予98 ml生理鹽水沖洗。3期增強(qiáng)分別為動(dòng)脈期(20～25 s)、門靜脈期(60～70 s)和延遲期(110～130 s)，掃描層厚/層間距為0.8/1.0 mm。掃描范圍從橫膈膜水平到腎臟下緣水平。

三、圖像分析

由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師在對(duì)患者的臨床表現(xiàn)和病理診斷不知情的情況下完成影像學(xué)評(píng)估。如若意見(jiàn)不同，協(xié)商一致后決定最后診斷。對(duì)所有腫塊進(jìn)行以下評(píng)估：(1)腫塊位置(胰頭、胰頸或胰體、胰尾)；(2)腫塊大小(腫塊最大橫截面直徑)[8]；(3)囊變(腫塊增強(qiáng)實(shí)性部分<50%)[9]；(4)鈣化；(5)邊緣(清楚或不清楚)；(6)胰管/胰腺直徑比≥0.34(在脾靜脈、門靜脈匯合處測(cè)量)[10]；(7)胰管穿行征(穿過(guò)胰腺腫塊的胰管平滑變窄，無(wú)突然截?cái)?[11]；(8)雙管征(膽總管和胰管同時(shí)擴(kuò)張，膽總管直徑>10 mm，主胰管直徑>3 mm)；(9)胰管截?cái)啵?10)胰源性門靜脈高壓(胰腺疾病引起的脾腫大和靜脈曲張)；(11)胰周滲出；(12)淋巴結(jié)腫大(淋巴結(jié)橫斷面短軸最大直徑≥10 mm)[12]；(13)平掃、動(dòng)脈期、門靜脈期和延遲期腫塊的CT值；(14)血管侵犯(血管閉塞、狹窄或與腫塊接觸>180°)。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

一、兩組患者臨床及CT影像特征比較

訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的腫塊型CP組與胰腺癌組在胰管/胰腺直徑比≥0.34、胰管截?cái)嗾鳌⒁裙艽┬姓?、胰源性門靜脈高壓、動(dòng)脈期CT值、門靜脈期CT值、延遲期CT值、血管侵犯間的差異以及訓(xùn)練集的囊變、驗(yàn)證集的性別差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)，兩組其他特征的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

表1 訓(xùn)練集和驗(yàn)證集患者臨床及CT影像特征基線資料的比較

二、兩組患者臨床和CT影像特征的單因素logistic回歸分析

以腫塊型CP作為參考組，訓(xùn)練集和驗(yàn)證集患者的胰管/胰腺直徑比≥0.34、胰管截?cái)嗾?、胰源性門靜脈高壓、動(dòng)脈期CT值、門靜脈期CT值、延遲期CT值、血管侵犯均與胰腺癌顯著相關(guān)，而胰管穿行征僅在訓(xùn)練集與胰腺癌顯著相關(guān)(表2)。

表2 訓(xùn)練集和驗(yàn)證集患者臨床及CT影像特征的單因素logistic分析

三、預(yù)測(cè)模型的建立、驗(yàn)證以及診斷效能

將上述差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的CT指標(biāo)(囊變、胰管/胰腺直徑比≥0.34、胰管穿行征、胰管截?cái)嗾?、胰源性門靜脈高壓、血管侵犯、動(dòng)脈期CT值、門靜脈期CT值和延遲期CT值)納入多因素logistic回歸分析，結(jié)果顯示，囊變、胰管/胰腺直徑比≥0.34、胰管穿行征、胰源性門靜脈高壓和動(dòng)脈期CT值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)，據(jù)此建立的預(yù)測(cè)模型為3.65-2.59×囊變+1.26×胰管/胰腺直徑比≥0.34-1.40×胰管穿行征+1.36×胰源性門脈高壓-0.05×動(dòng)脈期CT值。利用R語(yǔ)言軟件可視化為列線圖見(jiàn)圖1。

表3 訓(xùn)練集和驗(yàn)證集患者CT影像特征的多因素logistic逐步回歸分析

圖1 基于CT影像特征預(yù)測(cè)胰腺癌概率的列線圖

訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的預(yù)測(cè)模型列線圖的ROC曲線見(jiàn)圖2，AUC值分別為0.87(95%CI0.80～0.94)和0.94(95%CI0.82～0.99)，列線圖在訓(xùn)練集的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確率分別為89.9%、75.0%和83.5%，在驗(yàn)證集的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確率分別為91.7%、100%和97.1%。

圖2 訓(xùn)練集和驗(yàn)證集預(yù)測(cè)模型列線圖的受試者工作特征曲線

四、模型的臨床應(yīng)用價(jià)值

臨床決策曲線分析表明，如果用列線圖鑒別兩類疾病的概率在0.05～0.85時(shí)，使用列線圖診斷兩類疾病，比將“所有的患者視為腫塊型慢性胰腺炎治療”方案或?qū)ⅰ八谢颊咭暈橐认侔┲委煛狈桨父茏尰颊攉@益(圖3)。該模型的臨床鑒別診療胰腺癌和腫塊型CP表現(xiàn)如圖4～5所示。

圖3 列線圖鑒別腫塊型慢性胰腺炎和胰腺癌的臨床決策分析曲線

圖4 胰腺癌患者。CT平掃示胰頭等密度軟組織腫塊(↑)，伴鈣化及邊緣滲出(4A)，增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期示腫塊不均勻強(qiáng)化，CT值約62HU，無(wú)囊變及胰源性門靜脈高壓(4B)，上游胰管明顯擴(kuò)張，胰管/胰腺直徑比≥0.34(↑，4C)，依據(jù)列線圖，該患者診斷為胰腺癌的概率約0.86。圖5 腫塊型慢性胰腺炎患者。CT平掃示胰頭稍低密度軟組織腫塊伴鈣化(5A)，增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期示腫塊內(nèi)見(jiàn)斑片狀無(wú)強(qiáng)化囊變區(qū)，實(shí)性成分CT值約78HU，鄰近胰管受壓變窄(5B)，上游胰管擴(kuò)張，胰管/胰腺直徑比≥0.34(黃↑，5C)。依據(jù)列線圖，該患者診斷為腫塊型慢性胰腺炎的概率約0.88

討 論

最近一項(xiàng)納入22項(xiàng)研究的Meta分析表明，CP患者較正常人群患胰腺癌的相對(duì)危險(xiǎn)度是13.3[13]。當(dāng)CP患者出現(xiàn)胰腺腫塊，準(zhǔn)確鑒別該腫塊性質(zhì)非常重要。一方面，胰腺癌被誤診為腫塊型CP可能導(dǎo)致早期胰腺癌迅速進(jìn)展，從而喪失手術(shù)治療的機(jī)會(huì)，另一方面，腫塊型CP被誤診為胰腺癌可能導(dǎo)致不必要的外科手術(shù)，而手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率高達(dá)40%～50%[14]。

既往研究證實(shí)，部分胰腺腫塊的影像學(xué)特征傾向于炎癥，如胰腺實(shí)質(zhì)鈣化、假性囊腫、導(dǎo)管穿行征和胰管/胰腺直徑比<0.34[10-11,15-16]。本研究結(jié)果顯示，胰管/胰腺直徑比≥0.34、胰管截?cái)嗾鳌⒁仍葱蚤T靜脈高壓、動(dòng)脈期CT值、門靜脈期CT值、延遲期CT值、血管侵犯均與胰腺癌有顯著相關(guān)性，但胰腺實(shí)質(zhì)鈣化除外。胰腺鈣化是CP的典型特征，既往研究納入的胰腺癌患者無(wú)CP病史，而本研究納入的所有患者均有長(zhǎng)期CP病史，因而胰腺鈣化與胰腺癌無(wú)關(guān)。文獻(xiàn)報(bào)道腫塊型CP和胰腺癌均為等或稍低密度腫塊，但對(duì)兩者CT值有無(wú)差異缺乏論述。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫塊型CP在動(dòng)脈期、門靜脈期和延遲期的CT值均高于胰腺癌，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這一結(jié)果與鏡下兩者的病理特征相符合，胰腺癌的微血管密度低于腫塊型CP，腫塊內(nèi)纖維化也更明顯[17-18]，從而導(dǎo)致胰腺癌的血流灌注低于腫塊型CP。

文獻(xiàn)報(bào)道[19-20]，基于CT或MRI的常規(guī)影像學(xué)特征建立的預(yù)測(cè)模型診斷兩類疾病的AUC值介于0.52～0.84之間。近來(lái)一些學(xué)者嘗試雙能CT、灌注CT、彌散加權(quán)磁共振成像新技術(shù)來(lái)鑒別腫塊型CP和胰腺癌，鑒別二類疾病的AUC值介于0.76～0.83[3,17-18,21]之間，但未能顯著提高腫塊型CP和胰腺癌的鑒別能力。Ren等[19]從動(dòng)脈期和門靜脈期的CT圖像提取紋理參數(shù)，分別構(gòu)建多變量回歸模型，AUC值分別為0.96和0.93。Deng等[20]從T1WI、T2WI、動(dòng)脈期和門靜脈期圖像提取并篩選影像組學(xué)特征，分別構(gòu)建4個(gè)影像組學(xué)預(yù)測(cè)模型，AUC值介于0.88～0.99之間。但這些影像組學(xué)研究提取的組學(xué)特征均缺乏可解釋性，也很難將其與臨床或病理特征產(chǎn)生聯(lián)系。此外，既往研究納入的胰腺癌患者基本缺乏CP病史，使得研究顯得相對(duì)簡(jiǎn)單。本研究與以往研究不同，首先本研究納入的患者起病均為CP，且隨著病程的發(fā)展而形成腫塊，部分發(fā)生了癌變，這些患者才是臨床最難鑒別和誤診率最高的；其次，本研究的模型是基于普通的CT影像學(xué)特征(囊變、胰管/胰腺直徑比≥0.34、胰管穿行征、胰源性門靜脈高壓征、動(dòng)脈期CT值)建立的，CT的影像學(xué)特征較組學(xué)特征穩(wěn)定，且具有很強(qiáng)的可解釋性；此外，本研究建立的模型預(yù)測(cè)能力(訓(xùn)練集AUC=0.87，驗(yàn)證集AUC=0.94)好于以往發(fā)表的文獻(xiàn)；最后，本研究建立的模型操作簡(jiǎn)單，方便應(yīng)用于臨床。臨床決策分析曲線結(jié)果表明，該模型能有效地指導(dǎo)臨床治療和預(yù)測(cè)預(yù)后。

本研究存在以下局限性：(1)研究為回顧性，樣本量較小，可能存在選擇偏倚；(2)研究為單中心，建立的預(yù)測(cè)模型缺少外部驗(yàn)證。需要納入更多的患者及在多中心進(jìn)行驗(yàn)證?？傊?，本研究建立的預(yù)測(cè)模型可以準(zhǔn)確地鑒別具有CP病史的胰腺癌與腫塊型CP患者，為指導(dǎo)治療及預(yù)測(cè)患者的預(yù)后提供一定的參考依據(jù)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突