基于内镜超声的胰腺神经内分泌肿瘤与胰腺导管腺癌的鉴别

摘要

本研究概述了一种利用数字图像分析来区分胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）与胰腺导管腺癌（PDAC）的方法。

摘要

内镜超声（EUS）是评估胰腺肿块最重要的影像学手段之一，可提供胰腺的高分辨率可视化图像。本研究旨在评估数字图像分析（DIA）在鉴别实性胰腺肿瘤中胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）与胰腺导管腺癌（PDAC）中的可行性 通过 EUS。对2018年至2023年期间通过EUS检查并经病理确诊为PDAC和PNEN的所有实性胰腺肿瘤病例进行回顾性分析。采用Adobe Photoshop进行数字图像分析（DIA）。为确保一致性，计算灰度比，即病灶与选定背景区域的灰度比值。圆形度由面积与周长的比值确定。此外，提取灰度标准差用于进一步分析。EUS图像中的三个定量参数在区分PNEN与PDAC方面显示出潜力：圆形度、灰度比和灰度标准差。具体而言，圆形度大于0.68、灰度比超过0.40、灰度标准差低于12.44提示可能为PNEN。

引言

胰腺癌包括实性和囊性病变，是全球癌症相关死亡的十大主要原因之一¹。最常见的实性胰腺肿瘤组织学类型是胰腺导管腺癌（PDAC），占恶性胰腺肿瘤的95%。在确诊时，约80%的PDAC病例已表现为局部进展期疾病或发生转移，中位生存时间不足一年²。仅剩余20%的患者可接受手术及术后辅助治疗，其5年生存率可提高至约10%-22%。

胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）是第二常见的实性胰腺肿瘤，其预后优于PDAC³。根据是否分泌胰腺内分泌激素及相关的临床症状，PNEN可分为功能性与非功能性两类。PNEN的治疗策略与PDAC显著不同。对于早期PNEN，手术是主要推荐方案，也是目前唯一可用的"根治性"治疗方法。此外，PNEN的化疗相较于PDAC更具特异性和选择性，常使用生长抑素类似物和受体酪氨酸激酶抑制剂等药物。根据世界卫生组织（WHO）分类标准，PNEN依据有丝分裂计数和Ki-67指数分为三个组织学等级，这两项指标均为可靠的预后判断依据⁴。

鉴于胰腺导管腺癌（PDAC）与胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）在流行病学、预后及治疗方面的差异，精准诊断对有效治疗至关重要。在胰腺肿瘤的管理流程中，内镜超声（EUS）及EUS引导下的细针穿刺活检（EUS-FNA）已成为诊断、分期和治疗的核心手段。EUS显示边界不规则且伴有胰管扩张的病灶通常提示为PDAC而非PNEN^5,6,7。然而，超声图像的判读——EUS的关键组成部分——可能具有主观性和变异性，依赖于操作者的经验。

近年来，数字图像分析（DIA）在医学诊断中的应用日益广泛，包括在计算机断层扫描（CT）和超声检查中的应用⁸。探头捕捉病灶的特征并将其转化为像素信息，形成可供进一步计算机分析的灰度图像。Kumon 等人率先将 DIA 应用于区分正常与病变的胰腺及淋巴结⁹。随后，其他研究者探索了利用 DIA 对胰腺癌与正常组织进行鉴别诊断，采用了基于神经网络的预测模型和支持向量机理论⁹。

在这些进展的基础上，本研究旨在评估使用内镜超声（EUS）时，DIA是否能有效区分实性胰腺肿瘤中的胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）与胰腺导管腺癌（PDAC）。

方案

瑞金医院伦理审查委员会批准了本研究［临床伦理审查编号：75（2012）］，研究方案遵循该机构关于人类受试者保护的指导原则。所有接受检查的胰腺病变 通过 2018年至2023年期间在上海瑞金医院进行的内镜超声（EUS）检查被回顾性分析。数据从电子病历数据库中提取。

纳入标准为：（1）EUS 影像显示存在明确病灶；（2）获得胰管腺癌（PDAC）或胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）的组织学诊断。排除标准如下：（1）资料不完整或部分缺失；（2）肿瘤包绕门静脉、脾静脉、肠系膜动静脉结构、壶腹及空腔组织，可能影响影像分析；（3）胆道或胰管内支架植入影响超声成像；（4）医院无法提供内镜超声检查的数字图像；（5）术后病理检查结果不明确，或结果不符合 PNEN 或 PDAC；（6）EUS 影像显示为非实性胰腺病变，如囊性或囊实性病变。所有 EUS 检查均由两名经验丰富的内镜超声医师使用线性扫描超声内镜完成，工作频率为 5 MHz 或 7.5 MHz。记录目标区域的 EUS 特征，并在对整个胰腺及邻近器官进行全面检查时，至少采集五张相应图像。所有患者均签署知情同意书，并接受肌内注射地西泮进行清醒镇静。本研究所用试剂与设备详见材料表。

1. 术前准备

1. 确保患者在手术前至少禁食 12 小时。
2. 在开始手术前给予全身静脉麻醉（遵循机构批准的方案）。

2. 胃镜检查

1. 将内窥镜经患者口腔插入，并用气体充盈胃腔。
2. 沿食管逐步推进内窥镜，直至到达十二指肠乳头开口处。
3. 将超声探头插入内窥镜，并将其置于目标器官附近进行成像。
   注意：内镜超声检查应由两名具有5年以上经验的资深消化科医生共同完成。

3. 胰腺的十二指肠扫描

1. 将内镜超声探头置于十二指肠乳头水平，并调节弯曲旋钮以使探头伸直。
2. 清除十二指肠内的气体和黏液。向水囊中注入 5–15 mL 水，以确保水囊壁与十二指肠壁紧密接触。
3. 调节内镜的左右和上下控制按钮。从外部仔细操作超声内镜，以维持最佳成像效果。
   注意：若超声图像显示后在肠腔内观察到气体干扰，可通过活检钳通道注入脱气水，并调整探头位置以消除气体干扰。

4. 胰腺的胃肠道扫描

1. 完成十二指肠扫描后，从水囊中吸除脱气水，并将内镜回撤至胃窦。
2. 向水囊内注入脱气水，同时显示超声图像，逐步回撤超声内镜。
3. 当内镜到达胃体和胃底时，观察胰腺体部和尾部。
4. 向胃内注入 200-300 mL 脱气水，以增强胰腺体部和尾部的可见性。

5. 术后恢复

1. 在操作过程中采集满意的图像数据，并将图像保存至服务器以供日后参考。
2. 从患者体内移除超声探头和内窥镜。

6. 图像分析

1. 将数字图像以8位、768 × 576像素分辨率存储在影像归档和通信系统（Picture Archiving and Communication Systems, PACS）中。
2. 使用图像编辑软件进行影像分析。
3. 手动勾画明确的肿瘤区域，用于感兴趣区域（Region of Interest, ROI）的选择。
4. 使用魔术棒工具自动选择ROI。
5. 利用直方图与分析工具分析并记录影像参数，包括面积、周长、宽度、高度、长径和短径、圆形度（反映肿瘤大小和形状）、平均灰度值和灰度比（表示回声强度），以及灰度标准差（评估回声均匀性）。
6. 勾画三个环形ROI，每个ROI具有相同的像素数量且表现为正常的EUS影像特征，用于在标准操作条件下计算平均背景密度。
7. 通过将肿瘤的灰度值除以背景灰度值得到灰度比。圆形度定义为面积与周长的比值，计算公式如下¹⁰：
   圆形度 = 4π × 面积 / (周长²)
   注意：EUS图像的灰度可能因检查过程中对比度和增益设置的不同而有所变化。这些步骤的流程图见图1。

7. 数据分析

1. 以均值 ± 标准差（m ± SD）表示定量数据（面积、周长、圆形度、灰度比、长径、灰度标准差及年龄）。采用独立样本 t 检验或 Mann-Whitney U 检验进行比较。
2. 将定性数据（阶段和性别）以频数形式表示。使用Fisher精确检验或Pearson卡方检验进行比较。认为当 p值 小于0.05 被认为具有统计学意义。
3. 为最大直径、圆形度、灰度比和灰度标准差生成受试者工作特征（ROC）曲线。计算每个参数的截断值。
4. 通过计算敏感性、特异性、阳性预测值（PPV）、阴性预测值（NPV）和准确率来评估诊断价值。若任一参数为阴性，则将联合结果分类为阴性。

结果

患者特征
共有119例患者接受了EUS穿刺及组织学诊断，其中包括63例胰腺导管腺癌（PDAC）患者和54例胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）患者。参与者的平均年龄为55.4年 ± 14.10年，男性占47.86%。根据EUS影像特征，59例病变位于胰头，58例位于胰体或胰尾，3例累及全胰腺。依据WHO分期系统，超过一半的PNEN病例被归为I期（62.96%，34/54）。对于PDAC，则采用UICC TNM分期系统，其中多数病例为II期（36.51%，23/63），其次为IV期（25.40%，16/63）（见表1）。

两组之间的男女比例差异无统计学意义（p = 0.153）。PNEN 的平均灰度比显著高于 PDAC（0.57 vs. 0.37，p < 0.001）。同样，PNEN 的平均圆形度大于 PDAC（0.78 vs. 0.67，p < 0.001）。此外，PNEN 的灰度标准差低于 PDAC（10.77...

讨论

超声内镜（EUS）是评估胰腺肿块最重要的影像学方法之一，因其能够对胰腺进行高分辨率成像，并可通过细针穿刺抽吸术（FNA）获取足够的细胞学样本。在过去几十年中，大多数研究集中于提高FNA的性能，而对EUS成像回声特征的研究仍较为有限。迄今为止，单独评估EUS在鉴别实性胰腺肿瘤中胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）的诊断价值的研究尚不多见。近年来，数字图像分析（DIA）在医学诊断中的兴起似乎有助于弥补这一空白。本研究采用简单且相对自动化的程序，基于EUS图像对PNEN与胰腺导管腺癌（PDAC）进行区分。三项计算参数——圆形度、灰度比和灰阶标准差——在PDAC与PNEN之间显示出显著差异，且该差异独立于年龄和性别。

回声强度是超声和超声内镜（EUS）中一个关键的影像学特征，反映了目标区域的组织构成。显著高回声通常见于脂肪性胰腺或胰腺炎，均匀低回声模式常与恶性胰腺肿瘤相关，而囊性病变通常表现为无回声。作为恶性胰腺肿瘤的主要类型，胰腺导管腺癌（PDAC）和胰腺神经内分泌肿瘤（PNEN）通常均表现为低回声^11,

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
22G 柔性内镜超声引导下细针穿刺抽吸针（EUS FNA）	Boston Scientific International Medical Trading (Shanghai) Co., Ltd.	M00550010 (单支), M00550011 (5支装)
IBM SPSS Statistics 22.0 版	IBM Corp, Armonk, NY	CRNP3ML, CIP2XML, CRNM6ML (不同版本)
线性扫描超声内镜 EG-530UT	Fujifilm (China) Investment Co., Ltd	EG-530UT；球囊套装编号：B20UT
生理盐水（0.9% NaCl）	晨兴制药有限公司	未列出（标准药品供应）
西甲硅油	Berlin-Chemie AG, 德国	Espumisan 100 mg/mL（无公开目录编号）
透明质酸钠	上海昊海生物科技有限公司	Matrifill（无公开目录编号）