徐成木 丁 康 譚妍妍

近年來隨著我國克羅恩病發(fā)病率的上升［1］，以透壁性炎癥為特點(diǎn)的肛周并發(fā)癥即克羅恩病肛瘺（perianal fistulizing Crohn’s disease，PFCD）的發(fā)病率也隨之增高。與常見的腺源性肛瘺（cryptoglandular anal fistula，CAF）比較，PFCD 走行復(fù)雜、愈合困難、復(fù)發(fā)率高、并發(fā)癥多、預(yù)后較差，且會(huì)隨著克羅恩病病情的進(jìn)展而加重，僅采用單純的外科治療療效欠佳，常需行多學(xué)科內(nèi)外聯(lián)合治療，部分甚至需要終身治療，嚴(yán)重影響患者的身心健康及生活質(zhì)量，因此及早診斷對(duì)后續(xù)的治療意義重大。經(jīng)直腸超聲（transrectal ultrasonography，TRUS）是目前術(shù)前鑒別診斷肛瘺的重要手段，具有價(jià)廉、操作便捷、可重復(fù)性好等優(yōu)勢(shì)［2］。紋理分析作為量化統(tǒng)計(jì)工具，可以客觀描述超聲圖像中存在的差異。本研究旨在探討TRUS 聯(lián)合紋理分析對(duì)PFCD與CAF的鑒別診斷價(jià)值。

資料與方法

一、研究對(duì)象

回顧性收集2020 年6 月至2022 年12 月于南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬南京中醫(yī)院肛腸科確診為肛瘺并行手術(shù)治療的患者110例，根據(jù)臨床診斷結(jié)果分為PFCD組42 例，男29 例，女13 例，年齡13～52 歲，平均（25.8±8.6）歲；CAF組68例，男51例，女17例，年齡15～66歲，平均（36.3±11.7）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①PFCD組符合2014年世界胃腸病組制定的PFCD 診斷標(biāo)準(zhǔn)［3］，CAF 組符合2022 年美國結(jié)直腸外科醫(yī)師協(xié)會(huì)制定的肛瘺診斷標(biāo)準(zhǔn)［4］；②術(shù)前均行TRUS 檢查且資料完整，多次行TRUS檢查患者取首次檢查結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn)：PFCD 組除外確診為腸炎但尚未確診克羅恩病者，CAF 組除外炎性腸病、腫瘤、外傷、肛裂等繼發(fā)性肛瘺者。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，為回顧性研究豁免知情同意。

二、儀器與方法

1.超聲檢查：使用日立Aloka Arietta 70 彩色多普勒超聲診斷儀，C41L47RP 腔內(nèi)雙平面探頭，線陣模式頻率5～10 MHz，環(huán)陣模式頻率4～8 MHz。檢查前囑患者排空直腸，取雙下肢屈膝左側(cè)臥位。首先視診及肛門指診判斷病變范圍，然后將涂有耦合劑的探頭置入肛管，緩慢旋轉(zhuǎn)并沿直腸、肛管由深到淺連續(xù)緩慢掃查，清晰顯示肛管腔、管壁及周圍組織結(jié)構(gòu)，以內(nèi)括約肌下緣為定位標(biāo)志，記錄內(nèi)口高度；留存瘺管最大截面的靜態(tài)圖像，測(cè)量瘺管管徑；觀察有無分叉支管、碎屑樣高回聲、克羅恩超聲瘺管征（Crohn’s ultrasound fistula sign，CUFS），記錄瘺管類型（如陰道或陰囊瘺、馬蹄瘺）。以上操作均由3名高年資?？漆t(yī)師完成，意見不一時(shí)協(xié)商統(tǒng)一。

2.紋理特征提取及篩選：導(dǎo)出DICOM 格式的圖像數(shù)據(jù)，選取瘺管最大截面的線陣模式超聲圖像，由2名高年資超聲醫(yī)師獨(dú)立手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)（ROI）。見圖1。然后采用3D Slicer 軟件的Radiomics 插件提取圖像紋理特征，包括一階統(tǒng)計(jì)量、灰度共生矩陣、灰度依賴矩陣、灰度游程矩陣、灰度大小區(qū)域矩陣、鄰域灰度差矩陣。使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）驗(yàn)證各紋理特征的一致性（ICC>0.75 提示一致性良好），然后對(duì)紋理特征進(jìn)行Z-score 標(biāo)準(zhǔn)化處理，再按以下步驟降維與篩選：①經(jīng)單因素秩和檢驗(yàn)及受試者工作特征（ROC）曲線分析保留差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義且曲線下面積（AUC）>0.7的紋理特征；②經(jīng)Spearman 相關(guān)性分析排除r>0.9 的紋理特征；③經(jīng)LASSO 回歸和五折交叉驗(yàn)證降維，保留非零系數(shù)的顯著紋理特征；④經(jīng)多因素Logistic回歸分析篩選差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的紋理特征。

圖1 瘺管最大截面超聲圖（A）及手動(dòng)勾畫ROI示意圖（B）

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 27.0 統(tǒng)計(jì)軟件和R 語言（4.2.3），計(jì)量資料均不符合正態(tài)性分布，以M（Q1，Q3）表示，采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料頻數(shù)或率表示，采用χ2檢驗(yàn)。采用多因素Logistic回歸分析篩選TRUS征象中鑒別PFCD 與CAF 的獨(dú)立影響因素；分別構(gòu)建基于TRUS 征象、紋理特征及二者聯(lián)合的診斷模型；繪制ROC 曲線分析TRUS征象、紋理特征及各模型鑒別PFCD與CAF的診斷效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

一、PFCD 組與CAF 組TRUS 檢查結(jié)果比較及TRUS征象篩選

1.PFCD 組CUFS、分叉支管、碎屑樣高回聲占比均高于CAF 組，瘺管管徑、內(nèi)口高度均大于CAF 組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）。見表1 和圖2。

表1 PFCD組與CAF組TRUS檢查結(jié)果比較

圖2 兩組TRUS圖

2.TRUS 征象鑒 別PFCD 與CAF 的ROC 曲線分析結(jié)果見表2，其中瘺管管徑、內(nèi)口高度的截?cái)嘀捣謩e為4.25 mm、14.50 mm。進(jìn)一步納入多因素Logistic 回歸分析，結(jié)果顯示分叉支管、CUFS 均為鑒別PFCD 與CAF的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（OR=2.983、8.026，均P<0.05）。

表2 TRUS征象鑒別PFCD與CAF的ROC曲線分析結(jié)果

二、紋理特征的提取及篩選

本研究共提取到116 個(gè)紋理特征，經(jīng)LASSO 回歸和五折交叉驗(yàn)證降維后，共篩選出7個(gè)非零系數(shù)的紋理特征，涵蓋一階統(tǒng)計(jì)量、灰度共生矩陣、灰度依賴矩陣、灰度大小區(qū)域矩陣4個(gè)方面，其曲線下面積（AUC）均>0.7，且組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）。見圖3和表3。再剔除共線特征，并經(jīng)多因素Logistic 回歸分析后，最終得到一階統(tǒng)計(jì)量的Kurtosis（峰度）、灰度共生矩陣的Autocorrelation（自相關(guān)性）2 個(gè)紋理特征，二者在PFCD組均高于CAF組（均P<0.05）。

表3 7個(gè)非零系數(shù)紋理特征的ROC曲線分析結(jié)果

圖3 LASSO回歸和五折交叉驗(yàn)證篩選紋理特征

三、構(gòu)建診斷模型及效能分析

基于TRUS 征象建立的診斷模型為：Logit（P）=-3.140+1.093×分叉支管+2.083×CUFS；基于紋理特征建立的診斷模型為：Logit（P）=-0.361+1.580×峰度+1.572×自相關(guān)性；基于二者聯(lián)合建立的診斷模型為：Logit（P）=-1.761+1.272×分叉支管+2.966×CUFS+1.630×峰度+1.648×自相關(guān)性。多因素Logistic 回歸分析結(jié)果見表4。

表4 多因素Logistic回歸分析結(jié)果

ROC 曲線分析顯示，TRUS 征象模型、紋理特征模型及聯(lián)合模型鑒別PFCD 與CAF 的AUC 分別為0.853、0.836、0.927，以聯(lián)合模型的診斷效能最高。見圖4。

圖4 TRUS 征象模型、紋理特征模型及聯(lián)合模型鑒別PFCD 與CAF 的ROC曲線圖

討 論

對(duì)于以肛瘺為首發(fā)癥狀的克羅恩病患者而言，確診PFCD 較難，原因?yàn)榭肆_恩病的診斷需要綜合臨床癥狀、實(shí)驗(yàn)室檢查、影像學(xué)、內(nèi)鏡或組織學(xué)檢查才能最終得到一個(gè)排他性的結(jié)果［5］。而患者在病變?cè)缙谖幢赜腥绱顺渥愕脑\斷依據(jù)，臨床多在肛瘺術(shù)后經(jīng)久不愈或復(fù)發(fā)才考慮非特異性腸道炎癥可能，此時(shí)再行肛瘺根治術(shù)對(duì)患者是否存在意義有待商榷。故對(duì)于早期瘺管，若能在TRUS 檢查時(shí)警惕腸道炎癥存在可能，則可讓患者完善進(jìn)一步的檢查，從而調(diào)整后續(xù)的治療方案，避免不必要的損失和病情延誤。

自Zawadzki等［6］提出CUFS以來，就以高達(dá)98%的特異度被視為診斷PFCD 的特異性征象，而后經(jīng)過Luglio 等［7］、Zbar 等［8］研究質(zhì)疑與驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其特異度分別為86.4%、97.5%，本研究結(jié)果也顯示CUFS 診斷PFCD 的特異度為92.6%，證實(shí)了其應(yīng)用價(jià)值。但該征象的診斷靈敏度欠佳，在Zawadzki 等［6］、Luglio 等［7］、Zbar 等［8］研究中分別為69.0%、69.7%、43.6%，本研究中為59.5%。通過回顧患者病史，發(fā)現(xiàn)部分超聲未提示CUFS 的PFCD 患者曾接受生物制劑治療（如英夫利昔、維多利珠單抗），使其腸炎癥狀得到了一定程度的控制，而肛瘺并非此類患者克羅恩病的首發(fā)癥狀，推測(cè)CUFS的出現(xiàn)可能與克羅恩病炎癥的嚴(yán)重程度相關(guān)，這或許從側(cè)面佐證了Zawadzki等［6］的觀點(diǎn)，即PFCD的深部炎癥過程可能是CUFS 形成的原因，該研究推測(cè)CUFS中的高回聲部分可能為炎癥組織碎屑，而未發(fā)現(xiàn)CUFS 者則提示PFCD 患者存在部分腺源性瘺管的可能?？傊?，克羅恩病炎癥得到控制、PFCD 患者存在CAF，可能是CUFS診斷PFCD靈敏度低的原因。

瘺管管徑、分叉支管、碎屑樣高回聲均為臨床描述瘺管的常用TRUS 征象，本研究中PFCD 組瘺管管徑為5.65（3.95，8.18）mm，CAF組為3.70（2.80，4.58）mm，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。Blom 等［9］研究認(rèn)為瘺管管徑有助于鑒別PFCD 與CAF，但其以3 mm 為截?cái)嘀?，而本研究ROC 曲線分析顯示瘺管管徑鑒別PFCD 與CAF 的AUC 為0.751，診斷效能僅次于CUFS，但截?cái)嘀禐?.25 mm，與Luglio 等［7］研究結(jié)果相似，更符合臨床實(shí)際。分叉支管和碎屑樣高回聲也由Blom等［9］最早提出，本研究結(jié)果顯示二者鑒別PFCD與CAF的AUC分別為0.676、0.675，單獨(dú)應(yīng)用時(shí)其預(yù)測(cè)價(jià)值并不理想，分析原因?yàn)樵诓〕梯^久的復(fù)雜性肛瘺中，分叉支管較常見，而碎屑樣高回聲在臨床中一般被視為瘺管中的氣體，在肛瘺合并感染時(shí)常見。

TRUS 檢查時(shí)，自身存在腸道炎癥的肛瘺患者常表現(xiàn)為病灶內(nèi)部回聲模糊，邊界欠清晰，且常在括約肌間向近端蔓延。經(jīng)驗(yàn)豐富的超聲醫(yī)師會(huì)建議該類患者完善腸鏡檢查，排除炎癥性腸病的可能，但這僅基于醫(yī)師的臨床經(jīng)驗(yàn)，尚缺乏客觀的參考依據(jù)。本研究通過紋理分析從116 個(gè)紋理特征中成功篩選出2個(gè)有價(jià)值的紋理特征（自相關(guān)性和峰度）以驗(yàn)證上述觀點(diǎn)。自相關(guān)性是灰度共生矩陣中的紋理特征，其基于空間頻率的結(jié)構(gòu)測(cè)量算法［10］，用來表示圖像紋理基元的大小和分布情況，對(duì)于視覺上模糊的圖像，其微觀紋理較為細(xì)膩，具有較高的空間頻率，隨著圖像的部分偏移，其前后的變化較小，甚至存在周期性重合，自相關(guān)系數(shù)較高。本研究結(jié)果顯示自相關(guān)性在PFCD 組與CAF 組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001），這與視覺感官相吻合，且ROC 曲線分析顯示其鑒別PFCD 與CAF 的AUC 為0.770，有一定的鑒別診斷價(jià)值，提示腸道炎癥與肛瘺病灶超聲圖像的清晰程度有關(guān)。峰度是經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)，在灰度直方圖中反映了正態(tài)分布數(shù)據(jù)分布的陡緩程度，峰度越高，則統(tǒng)計(jì)圖像越陡峭，灰度數(shù)據(jù)分布越集中，在其平均值和標(biāo)準(zhǔn)差不變的前提下，極端值差異也更顯著［11］。本研究中PFCD組峰度高于CAF 組（P=0.002），且灰度均值、中位數(shù)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示：①PFCD 組圖像存在的灰度極端值差異較CAF 組大，這與PFCD 組圖像以低回聲帶為特征的CUFS 和散在碎屑樣高回聲占比更高有關(guān)；②PFCD 組灰度數(shù)據(jù)分布更集中，提示同等灰階水平下其占比更多，視覺上噪點(diǎn)更少，紋理上更細(xì)膩，瘺管的超聲圖像肉眼觀欠清晰。因此，本研究認(rèn)為高峰度和高自相關(guān)性可能為伴有腸道炎癥的瘺管的紋理特征表現(xiàn)，這與臨床實(shí)際相互驗(yàn)證，二者在鑒別PFCD與CAF中有一定的應(yīng)用價(jià)值。

本研究基于TRUS 征象、紋理特征及二者聯(lián)合構(gòu)建診斷模型，并進(jìn)一步分析其鑒別PFCD 與CAF 的診斷效能，結(jié)果顯示TRUS 征象模型、紋理特征模型及聯(lián)合模型的AUC 分別為0.853、0.836、0.927，其中聯(lián)合模型的AUC最高。提示基于TRUS征象構(gòu)建的模型有較高的診斷價(jià)值，而聯(lián)合以峰度、自相關(guān)性為代表的紋理特征后，其診斷效能更高。

本研究的局限性：①超聲檢查時(shí)探頭以線陣模式為主，未充分利用環(huán)陣模式的優(yōu)勢(shì)；②超聲圖像采集具有較強(qiáng)的主觀性，依賴操作者經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)；③無法排除PFCD 組存在腺源性瘺管、CAF 組存在亞臨床克羅恩病的可能；④未納入手術(shù)史、生物制劑治療史、實(shí)驗(yàn)室檢查等臨床資料，有關(guān)克羅恩病炎癥程度與CUFS的關(guān)系有待后續(xù)進(jìn)一步研究。

綜上所述，分叉支管、CUFS 均為鑒別PFCD 與CAF 的TRUS 征象，高峰度、高自相關(guān)性可能為伴有腸道炎癥的瘺管的紋理特征表現(xiàn)；TRUS 聯(lián)合紋理特征分析在鑒別PFCD與CAF中有較好的診斷價(jià)值。