本研究由首都医科大学附属北京天坛医院神经内科的常浩潇、闫俊强、王安心等研究者,以及通讯作者金薇娜(Wei-Na Jin)共同完成。该研究发表于《The Lancet Regional Health - Western Pacific》2025年7月刊(第60卷,文章编号101615)。
自身免疫性疾病(autoimmune diseases)是一类由免疫系统攻击自身器官导致的疾病谱系,其共同的发病基础是自身耐受(self-tolerance)的丧失。胸腺(thymus)作为建立和维持中枢及外周免疫耐受的关键器官,在自身免疫性疾病中却很少被系统研究。此前关于胸腺与自身免疫性疾病关联的认识主要局限于重症肌无力(myasthenia gravis,MG)中的胸腺瘤性“病态胸腺”,或少量散在报告,缺乏大样本、多病种的直接影像学证据。研究团队此前发现视神经脊髓炎谱系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)患者存在胸腺过早退化的影像学特征,由此提出假设:其他自身免疫性疾病可能也存在类似的胸腺改变。然而,传统的人工测量胸腺影像学特征耗时且存在观察者间和观察者内差异,因此本研究旨在开发一种可靠的半自动算法,并利用常规胸部CT影像来系统描述16种常见自身免疫性疾病患者的胸腺放射学特征。
本研究为多中心、回顾性、年龄和性别1:1匹配的病例对照研究。研究对象来自中国五家三级医院,纳入时间跨度为2020年1月至2023年10月。研究团队咨询了临床自身免疫领域的多学科专家,确定了16种在中国较为常见的自身免疫性疾病,包括系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)、干燥综合征(Sjögren’s syndrome)、多发性硬化(multiple sclerosis,MS)、类风湿关节炎(rheumatoid arthritis)、系统性硬化(systemic sclerosis)、桥本甲状腺炎(Hashimoto’s thyroiditis)、强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis)、1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus)、髓鞘少突胶质细胞糖蛋白抗体相关疾病(myelin oligodendrocyte glycoprotein antibody-associated disease)、临床孤立综合征(clinically isolated syndromes)、自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis)、自身免疫性脑炎(autoimmune encephalitis)、银屑病(psoriasis)、抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎(anti-neutrophil cytoplasmic antibody-associated vasculitis)、MG以及NMOSD。纳入标准包括确诊上述任一疾病、接受过胸部CT检查且具有完整的人口学和临床信息。排除标准包括胸腺瘤、胸腺增生、胸腺切除史、恶性肿瘤、放化疗、免疫缺陷病、急性感染及其他严重并发症等可能影响胸腺CT表现的情况。最终共匹配2441对患者和健康对照。
在方法学上,研究团队开发了一种基于高质量图像标注的半自动算法。该算法利用套索工具生成辅助梯形选框,用以覆盖胸腺或测量其厚度、长度、横径和前后径等形态学参数。胸腺密度测量遵循既往文献方法,在胸腺最大软组织密度区域设置椭圆形感兴趣区,同时排除周围纵隔脂肪组织。胸腺平均密度定义为包含胸腺内脂肪组织在内的整个胸腺的CT衰减值。为确保测量一致性,选择显示胸腺最大前后径的横轴位CT图像进行所有形态学和密度测量。胸腺脂肪替代程度采用四点视觉评分量表(0–3分)评估,其中0分代表胸腺床完全脂肪替代且无可识别的软组织密度,1分代表以脂肪为主的胸腺,2分代表约一半脂肪和一半软组织衰减的胸腺,3分代表以软组织衰减为主的胸腺。两名技师先独立评估200例随机选择的CT扫描以检验评分系统的一致性,经过统一培训后,Kendall协调系数达到0.891,表明重复性良好。
统计分析方面,连续变量的组间差异采用t检验或Mann–Whitney U检验,分类变量采用卡方检验或Cochran-Armitage趋势检验。多因素线性回归分析用于评估患者与健康对照之间胸腺特征的差异。模型1校正了年龄、性别、体重指数和吸烟;模型2在模型1基础上进一步校正了过敏性疾病和高血压、高胆固醇血症、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、冠心病等基础疾病。
研究结果显示,随着年龄增长,胸腺发生退化,但自身免疫性疾病患者与健康对照之间的胸腺特征改变程度存在显著差异。与健康对照相比,自身免疫性疾病患者的胸腺呈现出更大的双叶结构,包括左侧长度、左侧厚度、右侧长度、右侧厚度、横径和前后径均显著增大。患者中梯形胸腺的比例显著高于健康对照(68.21%对46.29%,p<0.0001)。在校正混杂因素后,多因素线性回归分析显示患者胸腺密度显著降低,模型1中胸腺平均密度校正β为−7.14(95%置信区间−8.31至−5.96,p<0.0001),胸腺密度校正β为−8.65(95%置信区间−9.96至−7.34,p<0.0001);模型2中进一步校正后,胸腺密度校正β为−9.50(95%置信区间−10.95至−8.04,p<0.0001)。在胸腺脂肪替代评分方面,自身免疫性疾病患者中评分0、1和2的比例合计为94.23%,显著高于健康对照的87.83%(p<0.0001),表明患者胸腺脂肪替代程度更高。
在16种自身免疫性疾病的亚组分析中,胸腺特征改变呈现一致趋势,但程度有所不同。桥本甲状腺炎、银屑病等在大多数胸腺特征上表现出显著差异;多发性硬化在左侧长度和右侧厚度上未达统计学显著;类风湿关节炎在胸腺密度和平均密度上接近显著但未达到统计学显著。其他如强直性脊柱炎、1型糖尿病、髓鞘少突胶质细胞糖蛋白抗体相关疾病、临床孤立综合征、自身免疫性肝炎和抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎等也观察到类似趋势,但个别特征如右侧长度、胸腺密度或平均密度未达到统计学显著,这可能与不同病种的样本量有关,也可能反映了胸腺在不同疾病实体中的差异性作用。
年龄和性别分层分析显示,女性患者胸腺密度和平均密度的降低幅度显著大于男性。年龄≤49岁的患者胸腺密度下降更为明显,胸腺平均密度较健康对照降低−13.72(95%置信区间−16.09至−11.35,p<0.0001),胸腺密度降低−15.39(95%置信区间−17.92至−12.85,p<0.0001)。年龄与性别存在显著交互作用(p<0.0001),其中≤49岁的女性患者胸腺密度降低幅度最大,达到−16.23(95%置信区间−19.19至−13.26,p<0.0001)。在≤49岁亚组中,自身免疫性疾病患者胸腺脂肪替代评分0、1和2的比例合计为85.37%,显著高于健康对照的71.68%(p<0.0001)。而在>49岁年龄组中,两组均以完全脂肪替代为主,评分比例非常接近(99.80%对98.25%)。这些结果与胸腺密度结果一致,因为密度是脂肪和软组织含量的敏感指标。早期诊断亚组分析也显示,新诊断的SLE、干燥综合征、多发性硬化和临床孤立综合征患者呈现一致的胸腺特征改变趋势,提示胸腺退化并非由治疗或疾病持续时间累积效应所致。
本研究的核心结论是,放射学评估揭示了16种自身免疫性疾病中一致的年龄依赖性胸腺退化加剧模式,表现为梯形比例增高、双叶结构增大、密度降低和脂肪替代增加。这一发现支持自身免疫性疾病与“病态胸腺”相关的假说,提示胸腺退化导致的中枢耐受受损可能是多种自身免疫性疾病发生发展的共同机制。研究的科学价值在于首次大规模、多学科地描述了自身免疫性疾病患者的胸腺影像学特征,填补了该领域的知识空白,为理解自身免疫性疾病的共同病因学提供了直接证据。应用价值方面,研究开发的半自动算法为常规CT扫描中胸腺放射学特征的评估提供了可靠高效的工具,具有推广潜力。
本研究的亮点包括:首次在16种常见自身免疫性疾病中系统描述胸腺放射学特征;开发并验证了一种基于CT图像的半自动胸腺测量算法;通过多因素校正和早期诊断亚组分析排除了年龄、性别、基础疾病和治疗等混杂因素;揭示了年轻女性这一自身免疫性疾病高发人群中胸腺退化加剧的显著特征。研究的局限性在于观察性设计无法确定因果关系,胸腺病理获取困难,缺乏长期纵向临床数据,免疫治疗对胸腺参数影响的探索受限于未治疗样本量不足,且所有数据来自中国人群,可能限制向其他种族的推广性。尽管如此,本研究为自身免疫性疾病中胸腺结构与耐受功能的关系提供了重要证据,并指出未来可通过大规模纵向研究进一步阐明胸腺特征改变与疾病发病之间的因果关联。