基于增強CT特征的logistic模型預測胸腺上皮腫瘤組織學分型

何曉東 舒震宇 李杰 徐玉蕓 林毅

胸腺上皮腫瘤（thymic epithelial tumors，TETs）是前縱隔最常見的原發腫瘤，起源于胸腺上皮細胞，2015年WHO將胸腺上皮腫瘤分為A型、AB型、B1型、B2型、B3型、胸腺癌（C型），在一定程度上反映了腫瘤的生物學行為及預后[1]。腫瘤組織分型及根治性切除手術是影響患者預后的獨立因素[2-3]，但是組織分型需術后病理評估，目前最常用的術前評估方法是CT檢查[4-5]。本研究基于增強CT的特征，建立并驗證胸腺上皮腫瘤組織學分型的logistic預測模型，旨在探討CT在預測胸腺上皮腫瘤組織學分型中的應用價值。

1 對象和方法

1.1 對象 回顧2015年12月至2020年6月在浙江省人民醫院行增強CT檢查并經病理檢查證實的胸腺上皮腫瘤患者178例。納入標準：增強CT檢查后2周內病理確診。排除標準：（1）因CT圖像質量影響評估者；（2）臨床資料不全者；（3）病理檢查前行放化療等抗腫瘤治療者。根據檢查時間先后按7:3比例分為訓練組和測試組，2015年12月至2019年3月的124例患者納入訓練組，構建logistic預測模型；2019年4月至2020年6月的54患者納入測試組，用以驗證模型的預測效能。

1.2 CT檢查方法和影像分析 采用多排螺旋CT掃描儀（Siemens公司，Definition AS40和Definition AS128），所有患者均行平掃及增強檢查，掃描范圍肺尖至肺底，采集層厚1 mm，重建層厚5 mm。增強掃描采用非離子型對比劑碘佛醇（濃度 350 mgI/ml，流率 3～3.5 ml/s，劑量1.5～2.0 ml/kg），分別于對比劑注射后 25～30 s和 45～60 s進行增強掃描。由2位中級職稱以上的影像診斷醫師進行獨立盲法閱片，評估內容包括：腫瘤大小，形態（圓形、橢圓形、分葉、不規則），邊界（清晰、不清晰），強化程度（輕度、中度、明顯），強化方式（均勻，不均勻）及是否有壞死、鈣化、心包膜侵犯、胸膜侵犯、大血管侵犯、心包腔積液、胸腔積液、縱隔淋巴結腫大（短徑≥10 mm）。

1.3 病理組織學分型 依據2015年WHO分型標準，將 TETs分為6種亞型：A型、AB型、B1型、B2型、B3型、胸腺癌（C型）。根據不同亞型的生物學行為差異性，簡化分型為低危組（A、AB、B1）、高危組（B2、B3）和胸腺癌3個亞型。

2 結果

2.1 3組患者臨床資料及CT特征分析 共計納入178例胸腺上皮腫瘤患者，男97例（54.5%），女81例（45.5%）；年齡 22～82（51.25±12.58）歲。低危組 91例（A 型 13例，AB型41例，B1型37例），高危組43例（B2型24例，B3型19例），胸腺癌44例。3組年齡、性別比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。178例患者中出現重癥肌無力43例（24.2%），3組重癥肌無力比例比較差異有統計學意義（P＜0.05），且高危組高于胸腺癌組（P＜0.05）。腫瘤大小在低危組、高危組、胸腺癌中逐漸增大，低危組腫瘤形態規則（圓形、橢圓形）比例高于高危組及胸腺癌組，差異均有統計學意義（均P＜0.01）。腫瘤邊界不清、有壞死、強化不均勻、心包膜侵犯、大血管侵犯、胸膜侵犯、心包腔積液、胸腔積液、腫大淋巴結在胸腺癌和高危組中比例均高于低危組（均P＜0.01）。鈣化和強化程度在3組間差異無統計學意義（均P＞0.05），見表1及圖1-6。

2.2 logistic回歸模型建立與驗證 通過訓練集數據進行單因素logistic回歸分析，篩選出高危胸腺瘤、胸腺癌組的影響因素，年齡、大小、形態、邊界、壞死、強化方式、心包膜侵犯、大血管侵犯、胸膜侵犯比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）。多因素logistic回歸分析顯示形態、邊界、心包膜侵犯為預測高危胸腺瘤、胸腺癌的獨立因素，見表2。

通過測試集數據驗證logistic預測模型，ROC分析顯示，在訓練集中的AUC、準確性、特異度、靈敏度分別為 0.900、0.880、0.909、0.759，在測試集中的 AUC、準確度、特異度、靈敏度分別為 0.889、0.852、0.840、0.793，見圖7。Hosmer-Lemeshow檢驗顯示在訓練集和驗證集中均無統計學差異（均P＞0.05），表明擬合無偏差。校準曲線在訓練和驗證集中顯示出良好的校準性能，見圖8。另外DCA曲線顯示在訓練集和驗證集中均表現了很好的凈效益，見圖9。

表1 3組患者臨床資料及CT特征分析

圖1 63歲男性A型胸腺瘤（低危組）患者CT圖像（a：平掃前縱隔圓形腫塊，邊界清；b：增強掃描病變均勻、輕度強化，鄰近結構無侵犯）

圖2 29歲女性AB型胸腺瘤（低危組）患者CT圖像（a：平掃前縱隔分葉狀腫塊，邊界清；b：增強掃描病變均勻、中度強化，鄰近結構無侵犯）

圖3 26歲男性B1型胸腺瘤（低危組）伴重癥肌無力患者CT圖像（a：平掃前縱隔橢圓形腫塊，邊界清；b：增強掃描病變均勻、輕度強化，鄰近結構無侵犯）

圖4 46歲男性B2型（胸腺瘤高危組）患者CT圖像（a：平掃前縱隔分葉狀腫塊，環形鈣化；b：增強掃描病變不均勻、中度強化，胸膜局部受侵）

圖5 73歲男性B3型胸腺瘤（高危組）患者CT圖像（a：平掃前縱隔分葉狀腫塊，斑點狀鈣化；b：增強掃描不均勻、明顯強化，胸膜受侵）

圖6 53歲男性胸腺癌患者CT圖像（a：平掃前縱隔不規則腫塊，邊界不清；b：增強掃描不均勻、輕度強化，胸膜、大血管、心包受侵，縱隔淋巴結腫大）

表2 預測高危胸腺瘤、胸腺癌的logistic回歸分析

圖7 logistic回歸模型預測胸腺癌、高危組的ROC曲線（a：訓練組；b：測試組）

圖8 logistic回歸模型預測胸腺癌、高危組的校正曲線（a：訓練組；b：測試組；虛線是理想模型所在的參考線，實線表示模型預測性能偏差的修正）

圖9 logistic回歸模型預測胸腺癌、高危組的決策曲線（a：訓練組；b：測試組；D1代表沒有患者為胸腺癌、高危組的假設決策曲線；D2代表模型的決策曲線，虛線代表所有患者均為胸腺癌）

3 討論

胸腺上皮腫瘤的病理組織學分型、臨床分期及完整手術切除是影響患者預后的獨立因素[6]。影像學檢查是TETs評估的重要方法[7-10]，CT檢查可以直觀反映腫瘤的形態、輪廓，評估腫瘤內部特征、鄰近組織侵犯情況及有無淋巴結轉移等，是TETs術前診斷和預后評估的主要方法[11-12]，但不同組織學亞型的影像學特征存在較多重疊[13-14]。流行病學顯示大約15%～20%的胸腺瘤伴發重癥肌無力[15]，本組患者中重癥肌無力43例（24.2%），且在高危組中比例較高，差異有統計學意義，與文獻報道相符[16]，可能與B型胸腺瘤更易伴發重癥肌無力有關，A型胸腺瘤及胸腺癌很少伴發重癥肌無力。年齡、性別在不同組織亞型中的差異均無統計學意義。

本研究顯示，腫瘤大小在低危組、高危組和胸腺癌中逐步增大，3組間差異有統計學意義，與文獻報道一致[14，17]，提示腫瘤大小與惡性程度相關。Moon等[18]研究亦顯示腫瘤大小與分期相關。張正平等[13]研究顯示高危組直徑明顯小于低危組及胸腺癌組，認為可能與高危組更易出現重癥肌無力、更易早期發現病變有關，但本組患者中亦發現高危組重癥肌無力比例較高。本研究顯示胸腺癌形態多不規則或分葉狀，低危胸腺瘤多呈圓形或橢圓形，而高危胸腺瘤形態可多樣化。邊界不清，包膜不完整，內部壞死，鄰近結構（心包、胸膜、大血管）受侵犯多見于胸腺癌及高危胸腺瘤，淋巴結腫大、胸腔積液、心包積液多見于胸腺癌，與文獻報道一致[14，17，19]。腫塊-肺界面（mass pulmonary interface，MPI）增厚呈尖角或鋸齒狀，腫塊-心臟大血管界面（mass cardiovascular interface，MCI）呈灌鑄式生長，是提示鄰近結構受侵犯的可靠征象，但MPI、MCI呈緊貼關系時，判斷是否受侵仍有較大挑戰。

鈣化在B型胸腺瘤中更易出現[20]，本研究中B型胸腺瘤鈣化比例亦較高，但3組間無統計學差異。強化程度及方式在3組間的差異不完全一致。Hu等[19]報道顯示，強化程度及方式在鑒別胸腺上皮腫瘤組織亞型中有統計學差異。本組病例顯示，胸腺癌更易呈不均勻強化，3組間有統計學差異，強化程度無統計學差異，但在低危組中，明顯強化的比例高于胸腺癌，可能與A、AB型胸腺瘤血管結構較其它類型豐富有關。

本研究顯示，基于增強CT特征建立高危胸腺瘤、胸腺癌的預測模型是可行的，形態、邊界、心包侵犯是其獨立預測因子，模型在訓練集和測試集中均表現了良好的區分度和校準度。有研究顯示利用放射組學特征建立胸腺瘤侵襲性及分型的預測模型[20-22]，具有良好的準確性。Yun等[4]利用臨床及病理分型對完全切除的腫瘤復發建立預測模型。本研究還有一定局限性，首先本研究是一個回顧性研究，存在選擇偏移，其次樣本量相對較少，不利于具體病理組織亞型的比較。最后本研究為單中心研究，可能并不適用于其他中心人群，需要在未來的工作中進一步驗證這個模型。

綜上所述，TETs組織學亞型與CT特征具有一定的相關性，基于CT特征建立的logistic回歸模型，能夠很好地預測高危胸腺瘤和胸腺癌，有助于術前TETs組織學亞型診斷、治療決策和預后評估。