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基于DCE-MRI多参数影像组学模型分析中轴型脊柱关节炎炎症活动性的初步研究

Preliminary study on analyzing inflammatory activity in axial spondyloarthritis using DCE-MRI-based multiparametric radiomics models

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摘要目的探索利用动态对比增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)多参数及影像组学数据,构建中轴型脊柱关节炎炎症活动性评估模型,为临床诊治提供参考.材料与方法纳入93例经临床诊断的中轴型脊柱关节炎患者,依据强直性脊柱炎疾病活动评价积分(ankylosing spondylitis disease activity score,ASDAS)分为炎症活动性组和非炎症活动性组.所有患者均行骶髂关节DCE-MRI扫描.利用Omni-Kinetics后处理软件测量骶髂关节感兴趣区域定量渗透参数、定量灌注参数和半定量参数.使用ITK-SNAP软件勾画双侧骶骨、髂骨面的感兴趣体积(volume of interest,VOI),利用Artificial Intelligent Kit(A.K.)软件提取影像组学特征,然后通过交叉验证、LASSO等方法构建了不同中轴型脊柱关节炎炎症活动性的预测模型,包括加拿大脊柱炎研究联盟(Spondyloarthritis Research Consortium of Canada,SPARCC)评分模型、DCE-MRI多参数联合模型、DCE-MRI影像组学综合模型,通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析进行验证,并通过曲线下面积(area under the curve,AUC)、准确率、敏感度、特异度判别模型效能.结果 (1)SPARCC的AUC(95%CI)为0.697(0.589～0.805);(2)反流速率常数(efflux rate constant,Kep)、达峰时间(time to peak,TTP)、血管外细胞外容积分数(extravascular extracellular volume fraction,Ve)参数t检验或U检验P值<0.05,AUC(95%CI)分别为0.628(0.505～0.751)、0.648(0.535～0.761)、0.630(0.511～0.749),DCE-MRI多参数联合模型的AUC为0.712(0.600～0.823);(3)DCE-MRI影像组学的AUC(95%CI)为 0.617(0.489～0.746)至 0.889(0.826～0.953),DCE-MRI影像组学综合模型的AUC(95%CI)为0.951(0.910～0.992);(4)DCE-MRI影像组学综合模型的诊断效能优于DCE-MRI多参数联合模型及SPARCC评分模型(AUC:0.951 vs.0.712,0.951 vs.0.697;P均<0.001).结论 DCE-MRI影像组学综合模型在中轴型脊柱关节炎炎症活动性评估中优于DCE-MRI参数联合模型及SPARCC评分模型,为中轴型脊柱关节炎临床诊治提供了新的参考依据.