基于列線圖構(gòu)建和驗證肝細胞癌伴門靜脈癌栓患者肝切除術(shù)后的預(yù)后評估模型

張雷 趙秀雷 孔德帥 李金超 王振勇 劉汝海 柴偉

肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是一種全球范圍內(nèi)常見的惡性腫瘤，也是癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一［1］。據(jù)統(tǒng)計，超過44%的HCC患者伴門靜脈癌栓（PVTT?HCC）［2］。目前，肝切除術(shù)仍是PVTT?HCC患者的主要治療方法，但肝切除術(shù)難度大，風(fēng)險高，且術(shù)后并發(fā)癥較多，甚至復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移風(fēng)險也較高［3?4］。因此，準(zhǔn)確評估PVTT?HCC患者預(yù)后有重要意義。有學(xué)者基于術(shù)前變量成功建立了PVTT?HCC患者肝切除術(shù)后預(yù)后評估模型［5］，但缺少驗證，準(zhǔn)確度也不理想。列線圖是針對單個患者的預(yù)測統(tǒng)計模型的圖形描述［6］，近年來針對各種類型癌癥的列線圖也已進行開發(fā)并成為可靠的預(yù)測工具［7?8］。已有研究顯示，列線圖在預(yù)測癌癥患者預(yù)后中優(yōu)于傳統(tǒng)分期系統(tǒng)，因而成為指導(dǎo)癌癥患者治療的新標(biāo)準(zhǔn)［9］。本研究擬基于列線圖模型開發(fā)可預(yù)測PVTT?HCC患者預(yù)后的模型并進行驗證，以期通過個性化預(yù)測模型更好地幫助臨床醫(yī)師制定治療決策。

1 資料與方法

1.1 研究設(shè)計及對象

本研究是一項回顧性隊列研究。選擇2008年1月—2017年11月在本院行肝切除術(shù)的PVTT?HCC患者為研究對象，隨訪截至2021年1月。按照7∶3的比例將患者隨機分為訓(xùn)練集和驗證集，遵循TRIPOD報告指南［10］開發(fā)和驗證模型?；颊呒{入標(biāo)準(zhǔn)：⑴經(jīng)病理確診為PVTT?HCC；⑵年齡18～80歲；⑶Child?Pugh分級A～B級；⑷ECOG評分0～2分；⑸首次在本院行肝切除術(shù)及術(shù)前未接受任何腫瘤治療者；⑹門靜脈癌栓分型Ⅰ～Ⅲ型。排除標(biāo)準(zhǔn)：⑴合并其他腫瘤者；⑵伴有其他脈管癌栓者；⑶術(shù)后3個月內(nèi)死亡者。本研究經(jīng)本院倫理委員會審查通過，患者知情同意。

1.2 預(yù)測因素

通過本院電子病歷系統(tǒng)于術(shù)前收集患者的一般資料和臨床資料，包括年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)（BMI）、腫瘤大小、腫瘤數(shù)目、腫瘤包膜、乙肝表面抗原（HBsAg）、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、總膽紅素（TBiL）、甲胎蛋白（AFP）、白蛋白及堿性磷酸酶（ALP）等。

1.3 研究結(jié)局及隨訪

以電話或門診復(fù)查等方式進行隨訪，術(shù)后3個月內(nèi)每個月隨訪1次，之后每3個月隨訪1次，2年后半年隨訪1次，隨訪主要內(nèi)容包括患者身體狀況、是否死亡或復(fù)發(fā)及其原因，隨訪截至2021年1月。本研究將患者總生存期（overall survival，OS）作為研究終點，主要預(yù)測結(jié)局為1、3、5年總生存率。OS定義為患者術(shù)后到死亡或隨訪截止的時間。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用R 3.4.3 軟件（https：//www.r?project.org/）進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；分類數(shù)據(jù)以n（%）表示，組間比較采用χ2檢驗；采用Kaplan?Meier法計算生存率，組間比較采用Log?rank檢驗。在訓(xùn)練集中采用Cox比例風(fēng)險回歸分析影響OS的因素，計算風(fēng)險比（HR）及其對應(yīng)的95%可信區(qū)間（CI），采用Schoenfeld殘差法檢驗等比例假設(shè)。在訓(xùn)練集和驗證集中采用C?index和校準(zhǔn)曲線評價模型的區(qū)分度和校準(zhǔn)度，計算方法采用Bootstrap法，重抽樣次數(shù)為1 000次。以雙側(cè)P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料及生存情況

共231例患者符合納入排除標(biāo)準(zhǔn)納入分析，其中訓(xùn)練集162例，驗證集69例。截至隨訪時間，訓(xùn)練集中死亡134例，存活28例，中位OS為18.0個月，1、3、5年總生存率為50.9%、25.3%、17.3%；驗證集中死亡55例，存活14例，中位OS為17.0個月，1、3、5年總生存率為51.3%、29.9%、17.9%。訓(xùn)練集和驗證集一般資料比較見表1。

表1 訓(xùn)練集和驗證集一般資料比較［n（%）］Tab.1 Comparison of baseline characteristc of training cohort and validation cohort［n(%)］

2.2 影響PVTT?HCC患者預(yù)后的Cox比例風(fēng)險回歸分析

將單因素Cox比例風(fēng)險回歸分析結(jié)果P＜0.15的因素納入多因素Cox比例風(fēng)險回歸并執(zhí)行逐步回歸，結(jié)果顯示AFP≥400 μg/L、AST≥40 U/L、ALP≥80 U/L、腫瘤個數(shù)＞1個及腫瘤包膜不完整是影響PVTT?HCC患者預(yù)后的危險因素（均P＜0.05），見表2。

表2 訓(xùn)練集中影響PVTT?HCC患者預(yù)后的Cox比例風(fēng)險回歸分析Tab.2 Cox proportional hazards regression analysis for the prognosis in patients with PVTT?HCC in training cohort

2.3 列線圖模型的構(gòu)建

基于AFP、AST、ALP、腫瘤個數(shù)及腫瘤包膜是否完整等5個因素建立PVTT?HCC患者肝切除術(shù)后的個體化預(yù)后列線圖預(yù)測模型，根據(jù)列線圖可以得到每個預(yù)測指標(biāo)對應(yīng)的分?jǐn)?shù)值，這些分?jǐn)?shù)值之和被記錄為總分，與總分相對應(yīng)的則為1、3、5年總生存概率。見圖1。

圖1 PVTT?HCC患者肝切除術(shù)后預(yù)測1、3、5年總生存率的列線圖模型Fig.1 Nomogram model for predicting 1?,3?,and 5?year survival rates of patients with PVTT?HCC after hepatectomy

2.4 列線圖模型的預(yù)測價值

ROC曲線分析顯示，在訓(xùn)練集中，列線圖模型預(yù)測1、3、5年總生存率的C?index分別為0.826（95%CI：0.791～0.861）、0.818（95%CI：0.782～0.854）、0.781（95%CI：0.742～0.820），在驗證集中分別為 0.814（95%CI：0.777～0.851）、0.798（95%CI：0.758～0.837）、0.769（95%CI：0.728～0.810），見圖2，其余評價指標(biāo)見表3。校準(zhǔn)曲線亦表明，本研究建立的列線圖模型預(yù)測1、3、5年生存率亦有較好的校準(zhǔn)度，見圖3。

圖2 列線圖模型預(yù)測1、3、5年總生存率的ROC曲線Fig.2 ROC curve of the nomogram model to predict the overall survival rate of 1?,3?,and 5?year

表3 訓(xùn)練集和驗證集中列線圖模型預(yù)測1、3、5年總生存率的評價Tab.3 Performance of the nomogram model in the training cohort and validation cohort to predict 1?,3?,and 5?year overall survival rates

圖3 列線圖模型預(yù)測1、3、5年總生存率的校準(zhǔn)曲線Fig.3 Calibration curve of the nomogram model to predict the overall survival rate of 1?,3?,and 5?year

3 討論

PVTT?HCC患者肝切除術(shù)難度大，術(shù)后并發(fā)癥較多，且復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移風(fēng)險較高［11］。此類患者往往難以獲取準(zhǔn)確的預(yù)后信息，易錯過治療或轉(zhuǎn)診的最佳時間［12?13］。本研究基于PVTT?HCC 患者肝切除術(shù)后預(yù)后影響因素AFP、AST、ALP、腫瘤個數(shù)及腫瘤包膜是否完整等，采用列線圖模型構(gòu)建了可預(yù)測1、3、5年總生存率的模型。該列線圖模型不僅可以幫助臨床醫(yī)師做出關(guān)鍵的治療決策，還可為患者提供非常重要的生存信息。

本研究分析了影響PVTT?HCC患者預(yù)后的因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AFP≥400 μg/L、AST≥40 U/L、ALP≥80 U/L、腫瘤個數(shù)＞1個及腫瘤包膜不完整是影響預(yù)后的危險因素。其中AFP是HCC的特異性標(biāo)志物，可用于評估腫瘤負荷的嚴(yán)重程度，也是HCC診斷及預(yù)后預(yù)測的指標(biāo)［14］。AST是反映肝炎及肝硬化程度的重要指標(biāo)，存在于肝細胞線粒體內(nèi)，當(dāng)肝細胞嚴(yán)重損傷時，可導(dǎo)致AST升高，而AST升高可能與肝病毒激活有關(guān)，進一步影響預(yù)后［15?16］。ALP是反映肝外膽道梗阻、肝內(nèi)占位性病變的重要指標(biāo)。多項研究亦表明ALP升高可提示患者預(yù)后不良［17?18］。而多個腫瘤和腫瘤包膜不完整是HCC患者預(yù)后的危險因素［19］。綜上認為本研究基于以上因素構(gòu)建的預(yù)測模型具有一定的臨床可解釋性。

基于Cox回歸模型，本研究從接受肝切除術(shù)的預(yù)后隊列中開發(fā)了可評估患者1、3、5年生存率的列線圖模型。該列線圖的優(yōu)點是所有變量都是常見的臨床特征，不需要高級數(shù)學(xué)計算。在隨訪期間，訓(xùn)練集中有134例患者，該數(shù)字是列線圖中使用的預(yù)測變量數(shù)量（5個）的26倍，表明Cox回歸模型具有足夠的統(tǒng)計效能預(yù)測生存概率［18］。基于獨立的預(yù)后因素，本研究建立的列線圖在預(yù)測生存率方面表現(xiàn)良好。訓(xùn)練集和驗證集在1年、3年和5年的C?index均在0.8左右。OS在1年、3年和5年的校準(zhǔn)曲線與理想的45°曲線非常吻合，證明了列線圖具有較高的校準(zhǔn)度。結(jié)合C?index和校準(zhǔn)曲線結(jié)果，證明了列線圖的高性能。綜合以上證據(jù)，認為該列線圖模型是預(yù)測接受肝切除術(shù)的HCC患者1年、3年和5年生存率的可行工具。

本研究也存在局限性：⑴本研究為回顧性研究，無法避免回顧性偏倚及隨訪依從性等造成的偏倚。⑵本研究的研究集來源于同一個中心，未能采用多項外部隊列進行驗證，模型可能存在一定的過擬合。⑶本研究雖然構(gòu)建了預(yù)測模型，但是未對其進行部署。臨床環(huán)境中使用預(yù)測模型的方式有很多種，可以在網(wǎng)站上發(fā)布預(yù)測模型的界面，臨床醫(yī)師可以將患者數(shù)據(jù)輸入基于Web的表單中以預(yù)測HCC患者1、3、5年總生存率。此外，可將訓(xùn)練好的模型直接集成到電子病歷系統(tǒng)中，這是最有效和最難實現(xiàn)的方法［20］。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)AFP≥400μg/L、AST≥40U/L、ALP≥80 U/L、腫瘤個數(shù)＞1個及腫瘤包膜不完整是影響PVTT?HCC患者肝切除術(shù)后預(yù)后的危險因素，基于這些因素采用列線圖構(gòu)建的預(yù)后預(yù)測模型可準(zhǔn)確評估患者預(yù)后。