基于CT影像特征构建的Logistic回归模型在肺结核耐多药风险评估中的价值

邱立艳，冷少益，刘瑞瑞，赵真真，翟春丽，张景峰，郑建军

目前，中国仍是结核病高负担国家，2020年估算新发患病人数为84.2万，居全球第二[1]。耐药结核病是由耐药结核分枝杆菌（MTB）所引起的结核病。耐多药结核（MDR-TB）是指结核病患者感染的结核分枝杆菌体外药敏试验证实至少同时对异烟肼（INH）和利福平（RFP）耐药。耐药结核病毒株尤其是耐多药结核病株和广泛耐药结核病株的出现和迅速传播，在很大程度上导致结核病的治疗周期延长（长达20～24个月），临床疗效差[2-3]。耐药性是全球结核病控制面临的一项挑战[4]，目前我国接受治疗的耐药结核病患者数仍然不足一半[1]。临床检测MTB耐药性的“金标准”是MTB培养和药物敏感性测试[5-6]，但耗时、影响因素较多及阳性率低，且常在经验性治疗失败后进行。胸部计算机断层扫描是肺结核诊断、随访和治疗疗效评估的主要方法，本研究旨在对比MDR-TB和药物敏感肺结核（DS-TB）的CT影像特征，构建Logistic回归模型，探讨CT在肺结核耐多药风险评估中的价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究为回顾性研究，已获得医院医学伦理委员会的批准。收集2016年9月至2021年7月中国科学院大学宁波华美医院（宁波市第二医院）新发MDR-TB患者77例（耐多药组）和药物敏感肺结核患者73例（药物敏感组），对其临床资料进行回顾性分析。纳入标准：（1）接受胸部CT检查并取得实验室病原学和耐药检测结果；（2）所有CT检查在患者肺结核用药1个月前完成。排除标准：（1）合并肺癌；（2）合并尘肺及石棉沉着病等；（3）合并急性细菌性炎症；（4）合并艾滋病；（5）肺叶切除史；（6）图像伪影严重，影响数据测量。

1.2 方法 采用Apsaras16层螺旋CT，扫描参数：管电压120 kV，自动管电流调制，探测器组合1.25×16，转速0.75 s，扫描层厚5 mm，层距5 mm，将扫描原始数据传至工作站。由两名放射科医师盲法阅片，记录结果，并对病变分析结果和特征的判断达成一致，若不一致，则由更高级别医师判定。CT图像分析包括：（1）病变累及叶数；（2）空洞相关：空洞个数、最大层面长径、最大层面短径、最大层面长短径比值、内壁长径、内壁短径、内壁长短径比值、壁形态及厚度、壁是否均匀；（3）肺部病变：渗出及气道播散病变（磨玻璃影、实变、树芽征）、增殖病变（结核球）、纤维化、钙化、肺毁损；（4）气管支气管病变：支气管扩张、肺气肿；（5）肺门和纵隔淋巴结病变：钙化、肿大；（6）胸膜病变：胸膜增厚粘连、胸腔积液。

1.3 统计方法 采用SPSS 26.0统计软件进行分析，符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，采用t检验；计数资料采用2检验或Fisher确切概率法。通过Logistic回归分析筛选导致耐药性的独立危险因素，建立回归模型。利用受试者工作特性（ROC）曲线和曲线下面积（AUC）评估模型的诊断效能，模型的拟合优度用Hosmer-Lemeshow检验进行评估，MedCalc软件计算预测耐药性的截断值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较 耐多药组77例，男55例，女22例；年龄19～83岁，平均（41.6±15.9）岁。药物敏感组73例，男48例，女25例；年龄19～86岁，平均（49.1±18.3）岁。两组性别差异无统计学意义（2=0.561，P＞0.05），两组年龄分布存在显著差异，有统计学意义（t=2.683，P＜0.05）。

2.2 两组CT图像特征比较 两组空洞个数、树芽征分布差异有统计学意义（均P＜0.05），两组病变累及叶数、渗出病变（磨玻璃影、实变）、结核球、纤维化、钙化、肺毁损、气管支气管病变（支气管扩张、肺气肿）、肺门和纵隔淋巴结病变（钙化、肿大）、胸膜病变（胸膜增厚粘连、胸腔积液）分布差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见表1。

表1 两组CT图像特征比较 例（%）

2.3 两组67例肺结核空洞影像特征比较 对有空洞的67例患者资料进一步分析，结果显示两组空洞数目、最大层面长短径比值差异均有统计学意义（均P＜0.05），两组最大层面长径、最大层面短径、内壁长径、内壁短径、内壁长短径比值、壁形态是否均匀差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见表2。

表2 两组67例肺结核空洞影像特征比较

2.4 Logistic回归模型构建及效能评估 将上述单因素分析中差异有统计学意义的影像特征作为自变量，行多因素Logistic回归分析，最终树芽征、空洞数目、空洞最大层面长短径比值进入模型，分步构建耐多药肺结核胸部影像特征模型（模型1，表3）和空洞量化特征模型（模型2，表4）。多因素分析结果显示，树芽征、空洞数目、空洞最大层面长短径比值是发生耐多药肺结核的危险因素（均P＜0.05），其诊断耐多药肺结核的曲线下面积分别为0.620（P=0.011）（封三彩图3）、0.670（P=0.000）（封三彩图4）、0.678（P=0.019）（封三彩图5）。对Logistic回归模型进行H-L检验显示拟合优度好（模型1，P=0.900；模型2，P=0.732）。

表3 耐多药肺结核胸部影像特征的多因素Logistic回归分析（模型1）

表4 耐多药肺结核空洞影像特征的多因素Logistic回归分析（模型2）

MedCalc软件计算空洞数目预测耐药性的最佳截断值为＞0，此时诊断敏感度为58.44%，特异度为69.86%；当截断值为3时，诊断敏感度为16.88%，特异度为95.89%。空洞最大层面长短径比值预测耐药性的最佳截断值为1.42，此时诊断敏感度为48.89%，特异度为86.36%；当截断值为1.69时，诊断敏感度为28.89%，特异度为95.45%。

3 讨论

树芽征被认为是病理过程活动性的标志[7]，反映了结核杆菌支气管腔内播散，病理为干酪样坏死和炎性肉芽肿填充了终末细支气管、呼吸性细支气管和肺泡管及其周围[8-9]。耐药肺结核通常伴随着高MTB负载，因此，其很容易进展并形成具有显著活动性支气管播散性病变[8，10]。

本研究通过分析耐多药肺结核和药物敏感肺结核的CT影像学差异，结果显示耐多药肺结核对比药物敏感肺结核更容易出现树芽征、空洞，且耐多药组空洞长短径比值往往大于药物敏感组。这说明树芽征是耐多药肺结核的独立危险因子，这与文献[10]一致。空洞是传播结核分枝杆菌的重要途径，同时也是结核分枝杆菌耐药的生物学基础。空洞壁，尤其是周围血管稀少的厚壁，是耐药的有利屏障。药物难以在空洞中达到有效浓度，因此导致高细菌负荷以及持续排菌，这可增加自发基因突变的可能性。最终，耐药性是通过产生耐药菌群而形成的[8，11]。本研究结果显示空洞是耐多药的独立危险因子，空洞在MDR-TB更多见，且当空洞个数为3时，诊断MDRTB的敏感度为16.88%，特异度为95.89%。也就是说，当空洞数目≥3时，尽管敏感度较低，但对于耐多药组和药物敏感组的鉴别具有高特异度。这与既往研究认为MDR-TB发生空洞患者中平均空洞数目可能≥3的结果基本一致[6，8]。

有研究指出，厚壁多空洞病变是提示耐多药肺结核最有希望的影像学征象[8]。大部分研究并没有描述和量化空洞病变的充分细节，本研究将有空洞的67例患者资料进一步分析提取影像特征，并进行量化分析。本研究结果显示空洞长短径比值是耐多药的独立危险因子，在耐多药组往往大于药物敏感组。笔者推测可能是因为在长期慢性病程中，广泛的纤维组织增生或邻近胸膜粘连产生机械牵拉，重塑空洞，使空洞的长短径比值增大。这在以往的文献未被提及，需要进一步扩大样本量来证实。

此外，有研究报道，与DS-TB比较，支气管扩张等在MDR-TB中更常见[10，12]。有研究认为，耐药组更易观察到肺内钙化，钙化是耐药的独立危险因素[10]。而本研究结果显示上述征象在MDR-TB与DS-TB分布差异均无统计学意义（均P＞0.05），与既往研究不符。本研究有一定局限性：（1）本文为回顾性研究，研究对象可能存在选择偏倚，基线CT扫描往往在症状和体征较严重的患者中进行；（2）样本量不足，未来应开展大样本、多中心研究。