《MYCOSES》:CT-Based Clinical-Radiomics for Differentiating Talaromyces marneffei Spondylitis From Tuberculous Spondylitis Before Pathogen Confirmation: A Multicentre Diagnostic Study in an Endemic Region
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背景:马尔尼菲篮状菌脊柱炎(Talaromyces marneffei spondylitis, TMS)是地方性流行区中马尔尼菲篮状菌病(talaromycosis)不常见但临床重要的一种形式。在马尔尼菲篮状菌病与结核病重叠地区,TMS可能被按结核性脊柱炎(
背景:马尔尼菲篮状菌脊柱炎(Talaromyces marneffei spondylitis, TMS)是地方性流行区中马尔尼菲篮状菌病(talaromycosis)不常见但临床重要的一种形式。在马尔尼菲篮状菌病与结核病重叠地区,TMS可能被按结核性脊柱炎(tuberculous spondylitis, TBS)进行检查,从而延误真菌学检查和抗真菌治疗。
目的:评估治疗前CT、常规临床变量及影像组学特征是否有助于在初始评估阶段鉴别TMS与TBS。
患者/方法:本回顾性多中心研究纳入263例符合预设复合参考标准的患者(83例TMS和180例TBS)。中心A构成训练队列和内部验证队列;中心B和中心C构成外部队列(n = 50;16例TMS和34例TBS)。研究人员使用6个临床变量和14个CT影像组学特征开发临床模型、影像组学模型及联合模型。
结果:TMS显示更强的全身炎症表型,而TBS通常显示更频繁的椎间盘-终板受累和骨破坏。临床-影像组学模型在训练、内部验证和外部验证队列中达到最高AUCs:0.958(95% CI,0.924–0.992)、0.940(95% CI,0.871–1.000)和0.927(95% CI,0.867–0.987)。外部置信区间较宽,反映外部样本量有限。
结论:在马尔尼菲篮状菌病和结核病重叠地区,基于治疗前CT的临床-影像组学方法可能有助于标记应早期考虑TMS的患者。该方法可在明确微生物学、分子或组织病理学结果待定期间支持更早的真菌学检查。其仅针对TMS与TBS鉴别,并非通用脊柱感染分诊工具;研究结果支持在地方性流行区进一步评估。
研究背景与目的:在包括广西在内的中国南方马尔尼菲篮状菌病地方性流行区,临床可遇到由
Talaromyces marneffei所致的破坏性脊柱感染,即TMS。其早期症状常不特异,且背痛、炎症标志物升高和椎体破坏与TBS高度重叠,易进入疑似脊柱结核的诊断路径,导致真菌学检查延迟。TMS虽不常见,但延迟诊断可致进行性椎体破坏、脊柱不稳和神经损害;TBS需长期抗结核治疗,而TMS需及时抗真菌治疗并在部分患者中需手术,因此早期鉴别具有临床意义。既往研究分别关注马尔尼菲篮状菌感染的流行病学、骨受累和诊断方法,以及结核性、布鲁菌性或化脓性脊柱感染的影像组学,但二者很少衔接;针对TMS与TBS的CT鉴别多中心证据仍缺乏。研究人员因此开展三中心回顾性诊断研究,旨在比较治疗前脊柱CT表现,并判断整合临床变量与CT影像组学能否在病原确认待定阶段提高对TMS的早期怀疑。研究结论为:在地方性流行区,TMS与TBS表现重叠但临床和CT倾向不同;联合常规临床变量与CT影像组学特征的模型在三个队列中显示最高区分度,可能支持病原确认前早期考虑TMS,但仅针对TMS与TBS二分类问题,不能替代病原确认,也不能作为通用脊柱感染分诊工具。
关键技术方法:本研究为回顾性多中心诊断研究,队列来源于中国广西三家医疗中心2010年1月至2026年1月收治的脊柱感染患者;中心A贡献213例并用于模型开发与内部验证,中心B和中心C分别贡献34例和16例并合并为外部验证队列。最终纳入263例(83例TMS、180例TBS),训练队列149例(47例TMS、102例TBS),内部验证队列64例(20例TMS、44例TBS),外部验证队列50例(16例TMS、34例TBS)。研究人员对治疗前脊柱CT行图像预处理,在3D Slicer中手动分割三维感兴趣体积(volume of interest, VOI),以PyRadiomics提取1834个影像组学特征,经组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)≥0.80筛选保留1548个可重复特征;在训练队列中依次行单变量筛选、Pearson相关分析和最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator, LASSO)回归,最终保留14个特征。临床模型采用多层感知机(multilayer perceptron, MLP),影像组学模型和临床-影像组学模型采用径向基函数支持向量机(support vector machine, SVM);通过嵌套交叉验证、受试者工作特征曲线下面积(area under the curve, AUC)、DeLong检验、校准曲线和决策曲线分析(decision curve analysis, DCA)评价模型。
研究结果:
3.1 患者入组与临床特征:共筛查512例疑似脊柱感染患者,按预设标准排除249例后纳入263例。通过队列分配和基线比较,研究人员发现年龄和性别在TMS与TBS组间无显著差异;训练队列中TMS表现为白细胞计数、C反应蛋白(C-reactive protein, CRP)和球蛋白更高,血红蛋白和白蛋白更低,内部和外部验证队列呈现大致相似模式,视觉模拟评分(visual analogue scale, VAS)和脊柱压痛亦在两组间持续不同。
3.2 TMS与TBS的临床和CT表型:通过比较常规临床变量和关键CT征象,研究人员得出TMS倾向更强的全身炎症表型,而TBS更常见椎间盘-终板受累和更广泛骨破坏;TBS在训练队列更常见骨破坏、椎间隙变窄、椎旁脓肿、多节段受累、椎体塌陷、终板破坏和椎旁钙化,内部验证队列中骨破坏、椎间隙变窄、椎体塌陷和终板破坏仍更常见,外部验证队列中椎间隙变窄和椎旁脓肿仍有显著差异,提示单个CT征象跨队列稳定性不足。
3.3 影像组学特征提取与选择:共提取1834个特征,包括360个一阶特征、14个形状特征和1460个纹理特征;经可重复性筛选,1548个特征达到ICC≥0.80;在可重复特征中,单变量筛选保留1032个差异特征,Pearson相关分析降至20个,LASSO回归保留14个特征用于基于SVM的影像组学模型。
3.4 三种模型的诊断性能:通过训练、内部验证和外部验证比较,临床-影像组学模型在三个队列中AUC最高,分别为0.958(95% CI,0.924–0.992)、0.940(95% CI,0.871–1.000)和0.927(95% CI,0.867–0.987);影像组学模型AUC分别为0.941、0.899和0.877,临床模型分别为0.860、0.863和0.843。外部队列仅50例(16例TMS),置信区间较宽,外部区分度应视为支持性但不精确。训练队列中DeLong检验显示影像组学模型和联合模型AUC显著高于临床模型;外部验证队列中联合模型仍显著优于临床模型;内部验证队列未达统计学显著,但受样本量限制不能解释为等效。严格参考标准敏感性分析排除33例仅组织病理学病例后,联合模型AUC分别为0.960、0.944和0.932,与主分析大致相似。外部验证中,联合模型将16例TMS中的14例正确标记为非TBS(TMS敏感度87.5%),将34例TBS中的4例误标为TMS(TMS假阳性率11.8%;TMS特异度88.2%)。
讨论总结:讨论指出,在地方性流行区,TMS在仅有症状、实验室检查和CT图像时可被误作TBS;常规CT征象单独不足以可靠区分,但TMS与更强全身炎症相关,TBS更常见椎间盘-终板受累和广泛骨破坏。模型输出应按结局编码解释:较高预测概率倾向TBS,较低预测概率或非TBS互补概率应提示在相应地方性流行背景下考虑TMS,并可能促使更早进行真菌培养、特殊染色、分子检测或宏基因组测序;但模型仅支持诊断规划,不替代微生物学、分子或组织病理学确认。研究局限包括回顾性设计可能致选择偏倚、TMS:TBS比例不平衡(83:180)、中心分布不均且外部队列仅50例(16例TMS)、CT协议跨中心和长研究期不完全一致、诊断检查可用性不统一、HIV状态及抗干扰素-γ自身抗体和免疫抑制治疗史等免疫状态变量不完整、VAS和脊柱压痛依赖患者和检查者且未做预设排除敏感性分析、研究仅针对TMS与TBS鉴别、主模型使用不同分类器家族、需前瞻性评估。
研究结论(翻译):在该地方性流行区的多中心队列中,TMS与TBS表现重叠但临床和CT倾向不同。联合常规临床变量与CT影像组学特征的模型在三个队列中显示最高区分度,可能支持在病原确认前早期考虑TMS。该模型仅针对地方性流行区TMS与TBS的二分类问题设计,不应作为通用脊柱感染分诊工具,也不应替代微生物学、分子或组织病理学确认。研究结果支持在地方性流行区进一步评估。