基于术前超声影像组学特征构建临床相关胰瘘改良预测模型

摘要

目的 基于术前二维灰阶超声（B mode ultrasound,BMUS）和剪切波弹性成像（shear wave elastography,SWE），构建预测胰腺切除术后并发临床相关胰瘘（clinically relevant post operative pancreatic fistula,CR-POPF）的影像组学模型。方法 本研究为回顾性研究。纳入自2021年2月—2022年2月间于复旦大学附属中山医院接受胰腺癌根治术，并于术前1周内进行胰腺超声检查及超声SWE弹性评估的患者138例（包括60例胰十二指肠切除术和78例胰体尾切除术）。根据术后是否发生CR-POPF，将患者分为CR-POPF阳性组（39例）和CR-POPF阴性组（99例）。基于术前BMUS图像，结合胰腺病灶及其周围正常胰腺实质的超声弹性定量剪切波速度（shear wave velocity,SWV），采用最小冗余最大相关性（mRMR）算法和选择运算符（LASSO）修改的逻辑回归算法提取影像组学特征，通过多因素logistic回归分析构建术前预测CR-POPF的影像组学模型。通过ROC曲线分析，评估并比较基于潜在CR-POPF临床风险因素的临床预测模型（CM），基于胰腺病灶BMUS图像构建的影像组学模型（lesRS），基于正常胰腺实质BMUS图像构建的影像组学模型（panRS），基于胰腺病灶与正常实质BMUS图像构建的融合组学模型（LT-RS），结合临床参数和融合影像组学特征构建的CR-POPF预测模型（C-LT-RS）的诊断效能。结果 所有患者术前均完成BMUS及SWE检查。CR-POPF阳性组正常胰腺组织SWV值显著低于CR-POPF阴性组[（0.94±0.28）m/s比（1.18±0.50）m/s,P<0.001]，病灶中央SWV与正常胰腺组织SWV比值显著高于CR-POPF阴性组[（1.60±0.71）m/s比（1.29±0.57）m/s,P=0.016]。单因素logistic回归分析结果显示，患者正常胰腺组织的SWV值与CR-POPF的发生呈显著负相关（OR=-1.686,95%CI为-3.288～-0.085,P=0.039）。多因素logistic回归分析结果显示，正常胰腺组织SWV为CR-POPF发生的独立危险因素（OR=-1.892,95%CI为-3.956～0.115,P=0.021）。在CM的训练集中，正常胰腺组织的SWV术前预测CR-POPF发生的灵敏度和特异度分别为0.885和0.358，准确率为50.54%；在测试集中，预测CR-POPF发生的灵敏度和特异度分别为0.833和0.621，准确率为68.29%。在lesRS的训练集中，术前预测CR-POPF发生的准确率为67.74%，灵敏度和特异度分别为0.615和0.702；在测试集中，预测CR-POPF发生的准确率为70.73%，灵敏度和特异度分别为0.833和0.966。在panRS的训练集中，术前预测CR-POPF发生的准确率为68.65%，灵敏度和特异度分别为0.525和0.751；在测试集中，预测CR-POPF发生的准确率为70.36%，灵敏度和特异度分别为0.833和0.602。在LT-RS的训练集中，术前预测CR-POPF发生的准确率为69.89%，灵敏度和特异度分别为0.577和0.746；在测试集中，预测CR-POPF发生的准确率为68.29%，灵敏度和特异度分别为0.734和0.621。在C-LT-RS的训练集中，术前预测CR-POPF发生的准确率为62.37%，灵敏度和特异度分别为0.962和0.493；在测试集中，术前预测CR-POPF发生的准确率达80.49%，灵敏度为0.667、特异度达0.862。在C-LT-RS的训练集和测试集中，预测术后CR-POPF发生的ROC的AUC均高于CM、lesRS、panRS和LT-RS。结论 基于BMUS影像组学特征和超声SWE弹性定量参数的改良预测模型有助于胰腺癌根治术前无创定量评估CR-POPF的发生风险。

关键词

术后临床相关胰瘘 / 胰腺癌根治术 / 剪切波弹性成像 / 影像组学 / 预测模型