基于CT影像特征用于鉴别具有慢性胰腺炎病史的胰腺癌与肿块型慢性胰腺炎的列线图构建

张浩 朱蒙蒙 周健 李娜 李琪 孟英豪 冯小晨 马超 边云 邵成伟

海军军医大学第一附属医院放射诊断科，上海 200433

CP是一种持续性进行性胰腺炎症，可导致不可逆的胰腺内外分泌功能受损及纤维化[1]。大量的纤维化替代被破坏的胰腺实质导致的胰腺萎缩是CP的形态特征之一[1]。CP有时也会引起胰腺肿大，如果这种增大是局部的，称为肿块型CP[2]。30%的CP患者可表现为肿块型CP[3]。胰腺癌和肿块型CP的危险因素、临床表现、影像学特征和实验室检查结果部分重叠，两类疾病较为相似，文献报道误诊率高达25%[4]，具有CP病史的胰腺癌与肿块型CP的鉴别诊断更加困难，然而两者的治疗方法和预后有很大的不同，因此准确鉴别具有CP病史的胰腺癌和肿块型CP至关重要[5]。为此本研究拟建立基于CT影像特征的列线图用以鉴别具有CP病史的胰腺癌与肿块型CP，并评估其临床应用价值。

资料与方法

一、一般资料

检索2011年2月至2021年2月间海军军医大学第一附属医院电子病例系统中依据慢性胰腺炎亚太诊断标准[6]确诊的5 433例CP患者。排除标准：(1)未行手术切除或活检；(2)组织病理学诊断为沟槽区胰腺炎或自身免疫性胰腺炎；(3)术前或活检前1个月内未行多层螺旋CT增强检查；(4)胰腺占位性病变在CT上无法显示，仅仅在MRI或超声内镜等其他检查时显示；(5)胰管或胆管支架植入术后；(6)在CT检查之前曾行放疗、化疗或放化疗。最终纳入67例肿块型CP患者(53例手术，14例活检)和71例胰腺癌患者(65例手术，6例活检)。肿块型CP患者中男性54例，年龄(50±12)岁，女性13例，年龄(55±13)岁；胰腺癌患者中男性50例，年龄(56±12)岁，女性21例，年龄(57±14)岁。依据国际预测模型建模共识[7]，按照时间顺序将2011年2月至2018年4月收治的103例患者(44例肿块型CP、59例胰腺癌)归入训练组，2018年5月至2021年2月收治的35例患者(23例肿块型CP、12例胰腺癌)归入验证组。本研究经医院伦理委员会批准。

二、CT扫描方法

采用640层CT(Aquilion ONE，日本佳能医疗)和256层CT(Brilliance iCT，美国飞利浦医疗)行螺旋扫描。扫描参数：管电压120 kV，管电流150 mA/s，准直100 mm×0.5 mm，矩阵350×350，旋转时间0.5 s。平扫结束后行动态增强CT扫描，注射对比剂碘普罗胺(优维显370，德国拜耳先灵葆雅制药)90～95 ml(355 mgI/ml)，流率5.5 ml/s，注射结束给予98 ml生理盐水冲洗。3期增强分别为动脉期(20～25 s)、门静脉期(60～70 s)和延迟期(110～130 s)，扫描层厚/层间距为0.8/1.0 mm。扫描范围从横膈膜水平到肾脏下缘水平。

三、图像分析

由两位经验丰富的放射科医师在对患者的临床表现和病理诊断不知情的情况下完成影像学评估。如若意见不同，协商一致后决定最后诊断。对所有肿块进行以下评估：(1)肿块位置(胰头、胰颈或胰体、胰尾)；(2)肿块大小(肿块最大横截面直径)[8]；(3)囊变(肿块增强实性部分<50%)[9]；(4)钙化；(5)边缘(清楚或不清楚)；(6)胰管/胰腺直径比≥0.34(在脾静脉、门静脉汇合处测量)[10]；(7)胰管穿行征(穿过胰腺肿块的胰管平滑变窄，无突然截断)[11]；(8)双管征(胆总管和胰管同时扩张，胆总管直径>10 mm，主胰管直径>3 mm)；(9)胰管截断；(10)胰源性门静脉高压(胰腺疾病引起的脾肿大和静脉曲张)；(11)胰周渗出；(12)淋巴结肿大(淋巴结横断面短轴最大直径≥10 mm)[12]；(13)平扫、动脉期、门静脉期和延迟期肿块的CT值；(14)血管侵犯(血管闭塞、狭窄或与肿块接触>180°)。

四、统计学处理

结 果

一、两组患者临床及CT影像特征比较

训练集和验证集的肿块型CP组与胰腺癌组在胰管/胰腺直径比≥0.34、胰管截断征、胰管穿行征、胰源性门静脉高压、动脉期CT值、门静脉期CT值、延迟期CT值、血管侵犯间的差异以及训练集的囊变、验证集的性别差异均有统计学意义(P值均<0.05)，两组其他特征的差异均无统计学意义(表1)。

表1 训练集和验证集患者临床及CT影像特征基线资料的比较

二、两组患者临床和CT影像特征的单因素logistic回归分析

以肿块型CP作为参考组，训练集和验证集患者的胰管/胰腺直径比≥0.34、胰管截断征、胰源性门静脉高压、动脉期CT值、门静脉期CT值、延迟期CT值、血管侵犯均与胰腺癌显著相关，而胰管穿行征仅在训练集与胰腺癌显著相关(表2)。

表2 训练集和验证集患者临床及CT影像特征的单因素logistic分析

三、预测模型的建立、验证以及诊断效能

将上述差异有统计学意义的CT指标(囊变、胰管/胰腺直径比≥0.34、胰管穿行征、胰管截断征、胰源性门静脉高压、血管侵犯、动脉期CT值、门静脉期CT值和延迟期CT值)纳入多因素logistic回归分析，结果显示，囊变、胰管/胰腺直径比≥0.34、胰管穿行征、胰源性门静脉高压和动脉期CT值的差异均有统计学意义(表3)，据此建立的预测模型为3.65-2.59×囊变+1.26×胰管/胰腺直径比≥0.34-1.40×胰管穿行征+1.36×胰源性门脉高压-0.05×动脉期CT值。利用R语言软件可视化为列线图见图1。

表3 训练集和验证集患者CT影像特征的多因素logistic逐步回归分析

图1 基于CT影像特征预测胰腺癌概率的列线图

训练集和验证集的预测模型列线图的ROC曲线见图2，AUC值分别为0.87(95%CI0.80～0.94)和0.94(95%CI0.82～0.99)，列线图在训练集的灵敏度、特异度和准确率分别为89.9%、75.0%和83.5%，在验证集的灵敏度、特异度和准确率分别为91.7%、100%和97.1%。

图2 训练集和验证集预测模型列线图的受试者工作特征曲线

四、模型的临床应用价值

临床决策曲线分析表明，如果用列线图鉴别两类疾病的概率在0.05～0.85时，使用列线图诊断两类疾病，比将“所有的患者视为肿块型慢性胰腺炎治疗”方案或将“所有患者视为胰腺癌治疗”方案更能让患者获益(图3)。该模型的临床鉴别诊疗胰腺癌和肿块型CP表现如图4～5所示。

图3 列线图鉴别肿块型慢性胰腺炎和胰腺癌的临床决策分析曲线

图4 胰腺癌患者。CT平扫示胰头等密度软组织肿块(↑)，伴钙化及边缘渗出(4A)，增强扫描动脉期示肿块不均匀强化，CT值约62HU，无囊变及胰源性门静脉高压(4B)，上游胰管明显扩张，胰管/胰腺直径比≥0.34(↑，4C)，依据列线图，该患者诊断为胰腺癌的概率约0.86。图5 肿块型慢性胰腺炎患者。CT平扫示胰头稍低密度软组织肿块伴钙化(5A)，增强扫描动脉期示肿块内见斑片状无强化囊变区，实性成分CT值约78HU，邻近胰管受压变窄(5B)，上游胰管扩张，胰管/胰腺直径比≥0.34(黄↑，5C)。依据列线图，该患者诊断为肿块型慢性胰腺炎的概率约0.88

讨 论

最近一项纳入22项研究的Meta分析表明，CP患者较正常人群患胰腺癌的相对危险度是13.3[13]。当CP患者出现胰腺肿块，准确鉴别该肿块性质非常重要。一方面，胰腺癌被误诊为肿块型CP可能导致早期胰腺癌迅速进展，从而丧失手术治疗的机会，另一方面，肿块型CP被误诊为胰腺癌可能导致不必要的外科手术，而手术并发症发生率高达40%～50%[14]。

既往研究证实，部分胰腺肿块的影像学特征倾向于炎症，如胰腺实质钙化、假性囊肿、导管穿行征和胰管/胰腺直径比<0.34[10-11,15-16]。本研究结果显示，胰管/胰腺直径比≥0.34、胰管截断征、胰源性门静脉高压、动脉期CT值、门静脉期CT值、延迟期CT值、血管侵犯均与胰腺癌有显著相关性，但胰腺实质钙化除外。胰腺钙化是CP的典型特征，既往研究纳入的胰腺癌患者无CP病史，而本研究纳入的所有患者均有长期CP病史，因而胰腺钙化与胰腺癌无关。文献报道肿块型CP和胰腺癌均为等或稍低密度肿块，但对两者CT值有无差异缺乏论述。本研究结果发现肿块型CP在动脉期、门静脉期和延迟期的CT值均高于胰腺癌，差异有统计学意义。这一结果与镜下两者的病理特征相符合，胰腺癌的微血管密度低于肿块型CP，肿块内纤维化也更明显[17-18]，从而导致胰腺癌的血流灌注低于肿块型CP。

文献报道[19-20]，基于CT或MRI的常规影像学特征建立的预测模型诊断两类疾病的AUC值介于0.52～0.84之间。近来一些学者尝试双能CT、灌注CT、弥散加权磁共振成像新技术来鉴别肿块型CP和胰腺癌，鉴别二类疾病的AUC值介于0.76～0.83[3,17-18,21]之间，但未能显著提高肿块型CP和胰腺癌的鉴别能力。Ren等[19]从动脉期和门静脉期的CT图像提取纹理参数，分别构建多变量回归模型，AUC值分别为0.96和0.93。Deng等[20]从T1WI、T2WI、动脉期和门静脉期图像提取并筛选影像组学特征，分别构建4个影像组学预测模型，AUC值介于0.88～0.99之间。但这些影像组学研究提取的组学特征均缺乏可解释性，也很难将其与临床或病理特征产生联系。此外，既往研究纳入的胰腺癌患者基本缺乏CP病史，使得研究显得相对简单。本研究与以往研究不同，首先本研究纳入的患者起病均为CP，且随着病程的发展而形成肿块，部分发生了癌变，这些患者才是临床最难鉴别和误诊率最高的；其次，本研究的模型是基于普通的CT影像学特征(囊变、胰管/胰腺直径比≥0.34、胰管穿行征、胰源性门静脉高压征、动脉期CT值)建立的，CT的影像学特征较组学特征稳定，且具有很强的可解释性；此外，本研究建立的模型预测能力(训练集AUC=0.87，验证集AUC=0.94)好于以往发表的文献；最后，本研究建立的模型操作简单，方便应用于临床。临床决策分析曲线结果表明，该模型能有效地指导临床治疗和预测预后。

本研究存在以下局限性：(1)研究为回顾性，样本量较小，可能存在选择偏倚；(2)研究为单中心，建立的预测模型缺少外部验证。需要纳入更多的患者及在多中心进行验证。总之，本研究建立的预测模型可以准确地鉴别具有CP病史的胰腺癌与肿块型CP患者，为指导治疗及预测患者的预后提供一定的参考依据。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突