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双能量CT衍生的细胞外体积分数：预测胰十二指肠切除术后急性胰腺炎的潜在生物标志物
一、 研究团队与发表信息
本研究由南京医科大学第一附属医院放射科（Department of Radiology）的Xiao-Han Bai、Si-Yao Yu、Yu-Ping Shu、Qing Xu*（通讯作者）以及胰腺中心（Pancreas Center）的Jie Yin、Zi-Peng Lu、Kui-Rong Jiang*（通讯作者）共同完成。该研究成果于2024年5月17日在线发表于放射学领域的国际期刊《European Radiology》（2024年，第34卷，第6957–6966页）。
二、 研究背景与目标
本研究隶属于临床放射学与胰腺外科的交叉领域，重点关注胰十二指肠切除术后并发症的术前预测。胰十二指肠切除术是治疗胰头及壶腹周围肿瘤的主要手术方式，但其术后并发症发生率高，影响患者康复。近年来，国际胰腺外科研究小组定义了胰十二指肠切除术后急性胰腺炎（Postpancreatectomy Acute Pancreatitis, PPAP），这是一种新近被广泛认识的并发症，其本质是胰腺残端发生的急性炎症，可能损害吻合口愈合，进而导致术后胰瘘等严重问题。因此，术前准确识别PPAP高风险患者，对于实施针对性的围手术期管理以降低发病率和死亡率至关重要。
以往研究表明，胰腺质地柔软、C反应蛋白升高和术前胰腺外分泌功能不全是PPAP的预测因素。对比增强计算机断层扫描（Contrast-Enhanced Computed Tomography, CECT）能够提供胰腺的形态学和定量信息，已有报道称胰腺实质的“快速减退”强化模式与PPAP发生相关。在组织病理学上，这种强化模式反映了较低的胰腺纤维化程度或较高的胰腺脂肪浸润程度。这提示通过术前CT定量评估胰腺质地可能有助于预测PPAP。
双能量CT（Dual-Energy CT, DECT）作为一种先进成像技术，能够进行物质分离，生成碘图，从而方便分析碘分布和脂肪分数（Fat Fraction, FF）。近年来，DECT衍生的胰腺实质/门静脉期碘浓度（Iodine Concentration, IC）比值已被报道可作为术后胰瘘的预测因子，且与胰腺组织学纤维化呈负相关。细胞外体积（Extracellular Volume, ECV）分数是另一个量化血管内和血管外细胞外间隙碘对比剂的参数，已广泛应用于心肌和肝脏成像中无创评估组织纤维化。此外，来自CECT的ECV分数与胰腺纤维化相关，并在预测术后胰瘘中发挥作用。通过DECT，ECV分数可以基于平衡期碘图的IC测量值简单直接地计算获得。然而，据研究者所知，DECT衍生的胰腺实质参数与PPAP发生之间的关联尚未被探索。
基于此背景，本研究旨在探究DECT衍生的定量参数（包括ECV分数、FF、IC值及其比值）在术前预测PPAP方面的价值。
三、 研究详细流程
本研究为一项单中心回顾性研究，工作流程系统而严谨。
1. 研究对象筛选： 研究团队连续筛查了2022年4月至9月期间在本院胰腺中心接受术前CT检查并随后接受PD的155例患者。依据既定的纳入与排除标准进行筛选：纳入标准包括（1）计划进行择期PD；（2）年龄≥18岁；（3）无严重术前合并症史；（4）无内镜逆行胰胆管造影治疗史。排除标准包括（1）缺乏术前DECT扫描；（2）胰腺严重萎缩和脂肪沉积（定义为轴位CT上胰体宽度小于10毫米或胰腺实质严重低密度，类似脂肪密度）。最终，共有69例患者被纳入研究（中位年龄60岁，范围55-70岁；男性47例）。研究获得机构审查委员会批准，并豁免知情同意。
2. DECT图像采集： 所有检查均使用第三代双源CT扫描仪（Siemens Somatom Force）完成。采用多期相扫描方案获取胰腺实质期、门静脉期和平衡期图像。对比剂注射方案为：以4.0 mL/s的速率注射碘浓度350 mg I/mL的碘对比剂（Omnipaque），剂量为1.5 mL/kg体重。采用双能量模式进行扫描，具体触发方式为：在达到腹主动脉水平触发阈值（100 Hounsfield单位）后，分别自动在17秒和50秒获取胰腺实质期和门静脉期图像。平衡期扫描在静脉注射后180秒开始。所有采集参数统一，包括管电压（80 kV和Sn150 kV）、探测器准直、机架旋转时间、螺距、矩阵、重建层厚与间隔、重建平面及内核等。
3. DECT图像分析与参数测量： 两名经验不同的放射科医师（分别具有3年和28年腹部放射学经验），在不知晓术后结果的情况下，独立回顾性测量术前DECT各期相的IC和FF。测量方法如下：在胰腺实质的手术切缘附近放置感兴趣区（ROI），避开胰管扩张、胰腺内血管和脂肪浸润区域。使用平衡期IC计算ECV分数，并在腹主动脉放置另一个圆形ROI进行标准化。ECV分数的计算公式为：ECV分数（%）= （IC_胰腺 / IC_主动脉） × （1 - 血细胞比容） × 100。脂肪分数在平衡期图像上测量。同时测量主胰管直径。所有定量参数取两位医师测量结果的平均值用于后续计算和统计分析。测量使用商用软件（Syngo.via, VB40b版）进行。
4. 临床数据与PPAP判定： PPAP的诊断严格依据国际胰腺外科研究小组的定义，基于术后高淀粉酶血症、术后CT显示的急性胰腺炎影像学特征以及相关的临床处理。术后高淀粉酶血症定义为术后第1天和第2天血清淀粉酶持续高于正常值上限（> 135 U/L）。同时满足术后高淀粉酶血症和术后CT显示符合PPAP影像学特征的患者，诊断为PPAP。PPAP根据临床影响严重程度进一步分为B级或C级。临床数据（如年龄、性别、BMI、糖尿病、术前术后淀粉酶、胰腺质地、预估失血量、手术时间、病理等）从前瞻性数据库中获取。
5. 数据分析方法： 连续变量以中位数和四分位数范围表示，分类变量以频数和百分比表示。使用Kolmogorov-Smirnov检验评估正态性。组间比较采用Student t检验、Wilcoxon秩和检验、卡方检验或Fisher精确检验。使用Spearman相关性分析胰腺质地与DECT参数之间的关联。采用逻辑回归分析（单变量分析中P < 0.10的变量纳入多变量分析，使用逐步向后选择法）来识别PPAP发生的独立预测因子。通过受试者工作特征曲线分析评估预测因子的性能，并计算曲线下面积。通过Youden指数确定最佳截断值。使用组内相关系数评估观察者间测量的一致性。P < 0.05认为具有统计学显著性。所有分析使用SPSS和R软件完成。
四、 主要研究结果
1. 患者特征与PPAP发生率： 在69例患者中，有9例（13.0%）根据ISGPS标准发生了PPAP，其中6例为术后高淀粉酶血症，3例为B级PPAP。统计分析显示，PPAP发生率在壶腹癌和浆液性囊腺瘤患者中显著更高，而在胰腺导管腺癌患者中显著更低。两组在年龄、性别、BMI、糖尿病等基线特征上无显著差异，但PPAP组患者的胰腺质地显著更软（89% vs. 25%， p < 0.001）。
2. DECT参数测量的一致性： 两位放射科医师测量的所有DECT参数无显著差异，组内相关系数均大于0.8，表明观察者间的一致性极佳。
3. PPAP组与非PPAP组DECT参数比较： 结果显示，除胰腺实质期IC和门静脉/平衡期IC比值外，其余DECT参数在两组间均存在显著差异。具体而言，与未发生PPAP的患者相比，PPAP患者表现出： * 显著更低的门静脉期IC（2.5 vs. 3.0 mg/mL， p = 0.011） * 显著更低的平衡期IC（1.7 vs. 2.4 mg/mL， p = 0.006） * 显著更低的ECV分数（28.0% vs. 42.4%， p = 0.002） * 显著更低的脂肪分数（11.7% vs. 18.3%， p = 0.002） * 显著更小的主胰管直径（3.0 vs. 5.1 mm， p = 0.034） * 显著更高的胰腺实质/门静脉期IC比值（1.7 vs. 1.4， p = 0.013） * 显著更高的胰腺实质/平衡期IC比值（2.4 vs. 1.7， p = 0.008） 这些数据表明，PPAP患者的胰腺表现为“快速减退”的强化模式（早期强化高，后期下降快），且ECV分数和FF值更低。
4. DECT参数与胰腺质地的相关性： 分析发现，柔软的胰腺质地与门静脉期IC、平衡期IC、主胰管直径、ECV分数和脂肪分数呈中度负相关，而与胰腺实质/门静脉期IC比值、胰腺实质/平衡期IC比值呈中度正相关。这证实了DECT参数能够客观反映术中评估的胰腺质地。
5. DECT参数与病理类型的关联： 胰腺导管腺癌或慢性胰腺炎患者的门静脉期IC、平衡期IC、ECV分数和脂肪分数显著高于非胰腺导管腺癌/慢性胰腺炎患者，而胰腺实质/门静脉期IC比值和胰腺实质/平衡期IC比值则显著更低。这提示基础胰腺疾病会影响胰腺质地，并体现在DECT参数的变化上。
6. PPAP的预测因子分析： 单变量逻辑回归分析显示，门静脉期IC、平衡期IC、胰腺实质/门静脉期IC比值、胰腺实质/平衡期IC比值、主胰管直径、ECV分数和脂肪分数均是PPAP的预测因子。然而，在多变量分析中，只有ECV分数是PPAP发生的独立预测因子（比值比 = 0.870；95%置信区间：0.787–0.961；p = 0.006）。这意味着ECV分数每降低一个单位，发生PPAP的风险增加。
7. ECV分数的预测效能： ROC曲线分析显示，ECV分数预测PPAP的曲线下面积为0.839（95%置信区间：0.731–0.916），表现出良好的判别能力。当设定最佳截断值为40.6%时，其预测准确率为85.5%，敏感性为100.0%，特异性为58.3%。这表明ECV分数低于40.6%的患者具有更高的PPAP风险。
五、 研究结论与价值
本研究得出结论：较低的DECT衍生的胰腺实质ECV分数与PD后PPAP的发生独立相关，ECV分数可作为预测PD后PPAP的潜在影像学生物标志物。
其科学价值在于：首次将DECT衍生的ECV分数这一在心脏和肝脏纤维化评估中成熟的参数，应用于胰腺术后并发症的预测领域，并证实了其有效性。这为理解PPAP的病理生理基础（可能与胰腺纤维化程度低、腺泡细胞密度高相关）提供了影像学依据。从机制上推测，纤维化程度较高、ECV分数较大的胰腺可能更能耐受术中短暂的低灌注，且吻合成功率更高。
其临床应用价值显著：DECT可以提供一站式的术前胰腺质地评估。通过术前常规扫描和ECV分数计算，外科医生能够在手术前无创、客观地识别出PPAP高危患者。这使得针对性的围手术期管理（如加强术中保护、调整术后监测和治疗方案）成为可能，从而有望降低PPAP及其相关严重并发症的发生风险，改善患者预后。
六、 研究亮点
七、 其他有价值的内容与局限性
研究还探讨了脂肪分数的作用，发现在多变量分析中，FF并非PPAP的独立预测因子。研究者推测，与胰腺脂肪浸润相比，胰腺纤维化可能在PPAP的发生中扮演更关键的角色。
同时，作者也坦诚指出了本研究的局限性：（1）单中心回顾性研究，样本量相对较小，存在选择偏倚；（2）主要探讨DECT参数本身的价值，未整合临床特征构建综合预测模型；（3）研究队列中包含胰腺导管腺癌和慢性胰腺炎患者，其固有的胰腺纤维化可能带来偏倚；（4）研究所用的PPAP定义与国际胰腺外科研究小组的版本略有不同；（5）平衡期扫描时间固定为180秒，而评估胰腺ECV分数的最佳延迟时间仍有待探讨。这些局限性为未来开展前瞻性、大样本、多中心研究，以及探索更优化的扫描方案和综合预测模型指明了方向。