《Diseases》：Sex-, Age-, and Projection-Related Variability in Pneumothorax and Pulmonary Mass Detection Frequencies on Chest Radiographs: A Retrospective Cross-Sectional Study
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背景：胸部X线摄影仍是最广泛使用的影像学方法之一，用于检测包括气胸与肺肿块在内的胸部异常。然而，这些发现的识别频率可能因人口学特征与X线采集技术而异。理解此类变异性对于解读大规模影像数据集具有重要意义，并可能改善诊断评估与流行病学研究。因此，本研究旨在评估大型
背景：胸部X线摄影仍是最广泛使用的影像学方法之一，用于检测包括气胸与肺肿块在内的胸部异常。然而，这些发现的识别频率可能因人口学特征与X线采集技术而异。理解此类变异性对于解读大规模影像数据集具有重要意义，并可能改善诊断评估与流行病学研究。因此，本研究旨在评估大型胸部X线片数据集中，气胸与肺肿块标注的检测频率在性别、年龄及投照体位(AP：anteroposterior，前后位；PA：posteroanterior，后前位)方面的差异。方法：对来自NIH ChestX-ray14数据集的30,805例成人患者的112,120张正面胸部X线片进行回顾性横断面分析。仅纳入AP与PA投照体位。排除18岁以下患者、缺乏人口学元数据的X线片及侧位投照。气胸与肺肿块标注依据NIH ChestX-ray14中通过自然语言处理(natural language processing, NLP)从放射报告中生成的相应标签定义。按性别与年龄组对患者分层。统计学分析包括卡方检验、校正优势比(adjusted odds ratios, adjusted ORs)、图像水平多变量logistic回归分析及相应的患者水平广义估计方程(generalized estimating equation, GEE)分析，以考虑同一患者的重复摄片。进行了敏感性分析，包括模拟标注误分类场景，以评估所观察关联的稳健性。结果：共识别出4988个气胸标注与5588个肺肿块标注。41–80岁女性气胸检测频率显著更高（adjusted OR范围0.66–0.68；p < 0.0001），而肺肿块标注在男性中更常被检测到，尤其在21–40岁个体中（adjusted OR 1.52；p < 0.0001）。女性患者平均年龄更大，且接受PA成像的频率高于男性患者。AP投照与较低的气胸标注检测频率相关，而与肺肿块标注检测的关联在患者水平分析后减弱。患者水平GEE分析证实了主要图像水平发现的稳健性。结论：气胸与肺肿块标注的检测频率根据性别、年龄及投照体位类型呈现系统性差异，表明大型胸部X线片数据集中存在显著的人口学与技术性变异。这些发现强调了在解读大型胸部X线片数据集时考虑人口学特征与成像采集因素的重要性。由于发现基于NLP衍生的数据集标注而非参考标准诊断，应将其解释为数据集水平的关联，而非疾病患病率估计。提高对人口学与投照体位相关变异性的认识，可能有助于更准确地解读胸部X线片及更可靠的基于影像的流行病学研究。
该研究围绕大型胸部X线影像数据集展开，聚焦气胸（pneumothorax）与肺肿块（pulmonary mass）标注检测频率在性别、年龄及投照体位维度的变异性问题。目前，胸部X线摄影因可及性高、成本低、采集快速，仍是全球最常用的影像学手段，广泛用于急诊与常规临床场景中胸部异常的评估。气胸作为潜在危及生命的状态，由胸膜腔积气导致肺部分或完全塌陷，其发生率受年龄、性别、吸烟状况及基础肺病影响；肺肿块则常需进一步评估以排除恶性或其他严重肺部疾病，其患病率和影像表现也随人群与临床环境变化。影像解读不仅受疾病患病率影响，还受患者相关与技术因素影响：年龄和性别决定许多呼吸道疾病发生及胸部异常影像表现，而投照体位（前后位AP与后前位PA）会影响病灶可见度与诊断信心——AP常用于危重、卧床或重症监护患者，PA多用于门诊个体，由此引入患者选择与成像条件的差异。尽管NIH ChestX-ray14等大型公共影像库为研究人群水平影像发现模式提供机会，但其标注来自放射报告的自然语言处理（NLP），非独立验证的临床诊断，且既往关于性别、年龄、投照体位对气胸与肺肿块发现频率差异的证据有限，多聚焦疾病特异性队列或临床结局而非大规模影像数据集，因此亟需明确人口学与采集因素对这些发现分布的影响，以改善大型影像数据集解读、提升流行病学与诊断评估准确性。
研究人员基于公开NIH ChestX-ray14数据集开展回顾性横断面分析，最终纳入106,879张AP与PA正面胸片来自29,366例唯一成人患者，识别4,988个气胸标注与5,588个肺肿块标注。核心结论为：气胸标注在41–80岁女性中检测频率显著更高（男性vs女性adjusted OR 0.66–0.68，p < 0.0001），肺肿块标注在男性尤其21–40岁中更常见（adjusted OR 1.52，p < 0.0001）；女性平均年龄更大且更多接受PA成像；AP投照与较低气胸标注检测频率独立相关（adjusted OR 0.83，p < 0.0001），其与肺肿块标注的关联在患者水平广义估计方程（GEE）分析后减弱至无统计学意义（adjusted OR 0.93，p = 0.097）；患者水平GEE与仅选每患者一张片的敏感性分析均证实图像水平发现稳健。研究表明人口学与投照体位是胸部X线解读的重要变异来源，解读大型数据集需考量这些因素，但发现基于NLP衍生标注、缺乏详细临床变量且无外部验证，应视为数据集水平关联而非疾病患病率或因果估计，对未来整合专家验证标注、临床元数据与外部验证提出需求。论文发表于《Diseases》。
为开展研究，关键技术方法与队列来源如下：采用公开NIH ChestX-ray14数据集，含112,120张正面胸部X线片来自30,805例成人患者，筛选后保留≥18岁、具年龄性别元数据、AP或PA投照的正面片，排除侧位与元数据缺失者；主要结局为NLP从放射报告生成的气胸与肺肿块二值标注；按性别与五年龄组（18–20、21–40、41–60、61–80、≥81岁）分层；统计上用独立样本t检验比较连续变量、卡方检验分析分类变量，计算adjusted OR与95%置信区间（CI）；建立图像水平多变量logistic回归评估性别、年龄、投照体位与标注检测的独立关联；用患者水平广义估计方程（GEE）logistic回归以患者ID为聚类变量、可交换工作相关结构，校正同一患者重复摄片；敏感性分析包括±20%模拟标注误分类及每患者随机选一张片重跑模型，以评估关联稳健性；所有分析用R 4.3.2，双侧p < 0.05为显著。
3. Results
年龄分层分析显示气胸标注检测频率存在显著性别差异：41–60岁与61–80岁女性频率更高（男性vs女性adjusted OR分别为0.68与0.66，均p < 0.0001），18–40岁与≥81岁无显著性别差异。女性气胸患者平均年龄显著大于男性（49.4 ± 14.5 vs 47.7 ± 16.4年，p < 0.0001），且女性更多接受PA成像（p < 0.0001）。多变量GEE logistic回归中，男性（adjusted OR 0.81，95% CI 0.76–0.85，p < 0.0001）与AP投照（adjusted OR 0.83，95% CI 0.79–0.88，p < 0.0001）与较低气胸标注检测几率独立相关，年龄增加呈边缘关联（adjusted OR 0.998/年，95%0.996–1.000，p = 0.059）。患者水平GEE效应估计与图像水平一致，表明重复摄片未实质影响关联，所有发现为数据集水平描述，非患者水平估计或患病率。
肺肿块标注男性（n=3412）多于女性（n=2176），男女平均年龄无显著差异（50.0 ± 16.7 vs 50.2 ± 14.0年，p = 0.59）。年龄分层中21–40岁性别差异最强（adjusted OR 1.52，p < 0.0001），41–60与61–80岁仍有显著差异，18–20与≥81岁无显著差别。多变量GEE中男性（adjusted OR 1.22，95% CI 1.08–1.37，p = 0.001）与年龄增加（adjusted OR 1.006/年，95% 1.003–1.010，p < 0.001）与较高肺肿块标注检测几率独立相关；AP投照关联在患者水平GEE后减弱且无统计学意义（adjusted OR 0.93，95% 0.85–1.01，p = 0.097）。患者水平GEE效应估计与图像水平可比，重复摄片未实质影响结论，标注为NLP衍生非确诊诊断，应解释为数据集水平关联。
单独GEE logistic回归分析投照体位预测因素显示：男性（adjusted OR 1.15，95% CI 1.13–1.18，p < 0.0001）与较年轻年龄（adjusted OR 0.996/年，95% 0.996–0.997，p < 0.0001）与更高AP成像几率独立相关；气胸标注（adjusted OR 0.83，95% 0.79–0.88，p < 0.0001）与肺肿块标注（adjusted OR 0.94，95% 0.89–0.99，p = 0.017）与较低AP投照几率相关。因缺乏患者活动度、疾病严重程度、住院状态、ICU入住、吸烟史、慢阻肺、既往恶性肿瘤及摄片临床指征等变量，残差混杂不能排除，关联反映技术与临床背景综合影响，标注为NLP衍生非参考标准诊断。
4. Discussion
讨论部分总结：大规模胸片分析识别出气胸与肺肿块标注检测频率的显著年龄、性别与投照体位差异，凸显人口学特征与采集技术对胸片解读的影响及大型影像数据集变异来源。气胸总体男女近乎均等，但41–80岁女性标注频率更高，与传统自发气胸年轻男性为主的流行病学不同，可能反映数据集人群、转诊模式、基础肺病与成像利用特征差异，且为NLP标注分布非真实流行病学。多变量分析示男性与AP投照与较低气胸标注检测几率独立相关，符合AP在卧位危重患者中细微胸膜异常难识别的技术局限，但因缺临床变量，关联非纯技术效应，而是成像与临床因素共同影响投照选择与标注可见度。肺肿块标注多在男性尤其中青年，与胸恶性肿瘤等肿块疾病人口学模式大致平行，但因非病理确诊标注，慎直接流行病比较；图像水平AP与较低肺肿块标注相关，患者水平GEE后无统计学意义，与既往成像参数及解读变异性影响胸部异常评估一致。投照体位是重要决定因素：男性、较年轻、无胸部异常与更多AP成像相关，气胸与肺肿块标注更少见于AP片，提示投照选择反映临床环境与工作流程非纯技术偏好。敏感性分析示关联在模拟误分类下稳定，图像与患者水平GEE一致支持稳健性，但报告衍生标注非专家复核仍需注意。实践意义包括解读大型数据集与跨研究比较需考量人口学与采集参数，年龄性别投照分层分析可改善胸部成像变异性理解与标注模式刻画，未来需整合临床元数据、专家验证标注、外部验证与确诊结局以提升可靠性。大型影像库提供研究胸部成像与肺病检测变异的机会，人口学与采集相关变异可能影响研究数据集构成，解读基于影像的流行病学需考量。尽管患者水平GEE证实发现稳健，仍需在若干局限下解读。
5. Limitations
局限部分总结：标注为NLP衍生非临床诊断，缺吸烟史、慢阻肺、既往恶性肿瘤、住院状态、ICU、疾病严重程度、摄片指征等临床变量，残差混杂不能排除，关联为描述性数据集水平非因果或患病率；标注非独立专家复核，虽既往验证部分标签如气胸性能尚可但仍可能误分类影响关联，敏感性分析评估误差影响但需CT参考标准与放射专家验证数据集进一步确认；基于单一公开数据集无外部验证，推广至其他人群、系统与库受限；主要分析在图像水平，虽患者水平GEE效应可比且重复摄片未实质影响结论，但含重复检查故仍为描述性；NIH ChestX-ray14标注质量、人群结构与采集协议变异可能影响发现迁移性，但大样本、分析一致与系统方法仍提供有价值变异性见解。
6. Conclusions
结论部分翻译：本研究在大型胸部X线片数据集中识别出气胸与肺肿块标注检测频率的显著年龄、性别及投照体位相关差异。气胸标注在中老年年龄组女性中更常被识别，而肺肿块标注在大多数年龄类别男性中更常见。此外，前后位（AP）投照仍与较低气胸标注检测频率独立相关，而其与肺肿块标注的关联在患者水平广义估计方程（GEE）分析后减弱且不再具有统计学显著性。这些发现表明人口学特征与成像采集参数是胸部X线片解读中的重要变异来源。考虑此类因素可能改善大型成像数据集的解读，并有助于开展更准确的涉及胸部疾病的基于影像的流行病学与诊断研究。使用NLP衍生的数据集标注、缺乏详细临床信息以及缺少外部验证队列仍是重要局限，并强调未来研究需要整合专家验证标签、全面临床元数据及独立验证数据集的必要性。尽管主要分析在图像水平进行，但针对同一患者重复摄片的额外患者水平广义估计方程（GEE）分析产生了可比的效应估计，支持了主要发现的稳健性。总体而言，本研究表明年龄、性别与放射学投照体位显著影响大型胸部X线片数据集中气胸与肺肿块标注的分布。尽管这些发现应解释为数据集水平的关联而非临床确诊诊断或疾病患病率估计，但它们强调了在解读大规模胸部X线片数据集及开展基于影像的流行病学与诊断研究时，考虑人口学特征与放射学采集参数的重要性。
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