日本全国腹部CT的器官体积分布及横断面年龄相关差异

《Japanese Journal of Radiology》：Nationwide organ volume distributions and cross-sectional age-associated differences in abdominal CT from Japan

　　

目的：基于CT的大规模腹部器官体积参考分布，需纳入年龄、性别和体型，此类数据目前有限。为建立一个全国性日本队列中非增强腹盆腔CT（non-contrast abdominopelvic CT）上主要腹部器官体积的性别和年龄特异性参考分布，为自动化临床评估提供基础。
材料与方法：在这项回顾性、多中心研究中，研究人员使用日本医学影像数据库（Japan Medical Image Database, J-MID）识别2024年进行的所有非增强腹盆腔CT检查。纳入具有年龄、性别、身高和体重数据的独立成年人。最终样本包括来自9个不同机构的49,764次检查（男性26,456名，女性23,308名）。使用自动分割（TotalSegmentator v2.10.0）生成器官体积，排除中空脏器。计算了性别特异性的第10、25、50、75和90百分位数。使用自然三次样条（4个自由度）分别对每个性别建立了体表面积（BSA）归一化体积（mL/m²）的年龄-体积关系模型。
结果：男性与女性的中位体积（mL）如下：肝脏1,194.7 vs 1,024.0；胰腺63.7 vs 52.3；脾脏118.7 vs 95.4；肾脏（总和）268.3 vs 221.2；肾上腺（总和）6.7 vs 4.2；髂腰肌（总和）483.4 vs 317.7；前列腺25.5（仅男性）。BSA归一化体积的年龄-体积关系显示：肝脏、胰腺和肾脏在两种性别中以及男性肾上腺呈凸型模式；脾脏和髂腰肌在两种性别中老年组数值较低；前列腺和女性肾上腺在老年组数值较高。
结论：这一全国性日本CT队列提供了性别和年龄分辨的器官体积参考分布。这些分布可作为临床解读和基于人群的影像学研究的定量参考。

**器官体积分布与年龄关联：日本全国腹部CT研究解读**

**研究背景**
随着计算机视觉和数据科学的发展，医学图像分析已从主观视觉判读扩展至标准化定量输出，包括器官体积、CT衰减值、影像组学描述符及人工智能（artificial intelligence, AI）衍生指标。器官体积测量与功能评估、疾病进程及预后密切相关，例如总肾体积可预测常染色体显性多囊肾病的功能预后、术前肝体积可预测肝切除术后结局、胰腺体积变化与糖尿病相关，凸显其作为影像生物标志物的价值。然而，既往基于CT的腹部器官体积研究通常样本量较小（数百至数千例），且多依赖手动或半自动分割方法，可重复性和跨研究可比性受限。更重要的是，目前缺乏大规模、全国性的多器官体积参考分布，尤其缺少同时纳入年龄、性别和体型的标准化数据。为此，研究人员利用日本医学影像数据库（Japan Medical Image Database, J-MID），该平台持续汇集日本11家主要大学医院的常规CT和磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）影像，旨在提取非增强腹盆腔CT，应用全自动深度学习分割框架TotalSegmentator计算多器官体积，建立性别和年龄特异性参考分布，为临床解读、流行病学研究和AI应用提供定量基准。该论文发表在《Japanese Journal of Radiology》。

**主要关键技术方法**
研究人员采用全自动、公开可用的深度学习分割框架TotalSegmentator（版本v2.10.0）处理所有CT数据集，并使用“--fast”选项将输入图像重采样至3 mm各向同性分辨率以加速计算。器官体积计算排除中空脏器，涵盖肝脏、胰腺、脾脏、双侧肾脏、双侧肾上腺、前列腺及双侧髂腰肌。样本队列来源于J-MID中的9家机构，最终纳入49,764次非增强腹盆腔CT检查（男性26,456名，女性23,308名）。统计方法包括：计算性别特异性第10、25、50、75和90百分位数；使用自然三次样条（4个自由度）分别对男性和女性拟合体表面积（body surface area, BSA）归一化体积（mL/m²）与年龄的关系，并绘制参考曲线；通过嵌套模型F检验评估性别×年龄交互作用。

**研究结果**
**样本特征与器官体积百分位数**
研究纳入的49,764次CT检查中，年龄、身高、体重及BSA等基本人口学和人体测量学特征按机构和性别汇总。CT设备厂家以Toshiba为主，其次为Canon、Siemens、GE和Philips。性别特异性器官体积百分位数显示：男性肝脏中位体积1,194.7 mL，女性1,024.0 mL；男性胰腺63.7 mL，女性52.3 mL；男性脾脏118.7 mL，女性95.4 mL；男性肾脏（总和）268.3 mL，女性221.2 mL；男性肾上腺（总和）6.7 mL，女性4.2 mL；男性髂腰肌（总和）483.4 mL，女性317.7 mL；前列腺（仅男性）中位体积25.5 mL。

**年龄与BSA归一化器官体积的关系**
通过自然三次样条拟合的参考曲线显示，肝脏、胰腺和肾脏在男女两性中均呈凸型（mountain-shaped）模式，且男女分布大致重叠。肾上腺体积在男性中呈凸型，在女性中呈单调递增。髂腰肌体积在男女两性中均随年龄增长而降低，但下降模式存在性别差异。前列腺体积在老年组变异范围较大。脾脏体积随年龄下降，两性曲线大致平行。

**性别×年龄交互检验**
对BSA归一化体积的正式交互检验提供了定量度量：脾脏的交互效应极小（形状相关差异占拟合中位体积的1.3%，p=0.93）；肝脏、胰腺和肾脏的交互效应中等（形状相关差异4–7%）；肾上腺和髂腰肌的交互效应较大（形状相关差异13–16%）。视觉解读与正式检验结果总体一致。

**讨论与结论**
**讨论总结**
本研究的讨论部分指出，肝脏、胰腺和肾脏的年龄-体积关系与既往横断面观察一致，包括老年时肝体积和灌注降低、体型校正后肾皮质体积减少、胰腺体积在早至中年达峰后下降。肾上腺体积的性别和年龄特异性差异与基于数百例的研究相符。脾脏体积随年龄轻度下降且反映体态，而骨骼肌（包括腰大肌）体积的年龄相关变化具有明显性别效应。前列腺体积在60岁后变异增大，可能反映良性前列腺增生及治疗后体积缩小。这些发现提示参考曲线与既往研究模式一致，不太可能主要由测量伪影驱动。女性盆腔器官（子宫、卵巢）因未被TotalSegmentator预定义类别覆盖而未能分析，是未来研究方向。文章强调，全国性参考分布的建立具有重要临床意义：整合深度学习分割与参考分布，可实现常规CT的自动器官体积报告，提升诊断准确性和观察者间一致性；还可支持基于影像的衰老标志物研究、早期或亚临床器官萎缩识别、个体化风险分层及纵向监测。本研究提供了亚洲特异性参考值，弥补了西方中心数据集中种族和体型差异的代表性不足，尽管聚焦日本，但可能适用于其他具有相似体型的东亚人群。局限性包括：队列为接受常规临床影像检查的个体而非健康志愿者，特定疾病（如肝硬化、脾肿大）可能引入偏倚；报告值特定于所用分割流程（TotalSegmentator的“--fast”模式），与其他版本或模型比较需谨慎；非增强CT可能对边界不清结构引入测量变异；缺乏疾病特异性和地区亚组分析；种族构成不平衡（外籍居民约占日本人口的3%）；横断面设计仅捕捉2024年跨年龄组的人群差异，不反映个体纵向衰老。

**研究结论翻译**
总之，利用全国性日本CT数据集，研究人员建立了腹部器官体积的性别和年龄特异性参考分布，并识别了横断面年龄相关差异。这些基于CT的参考为临床解读、流行病学和人工智能发展提供了实用资源。