血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE對(duì)肝癌的療效和CT紋理特征的影響

呂銀章，羅彥，胡學(xué)梅，王南

肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)在我國(guó)發(fā)病率和致死率均較高，我國(guó)肝癌死亡病例數(shù)常年居全球第一[1]。經(jīng)動(dòng)脈導(dǎo)管化療栓塞術(shù)(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)是HCC非根治性治療中的主要方法，近期療效明確、創(chuàng)傷小且應(yīng)用廣泛。但TACE術(shù)后常發(fā)生殘留、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移等，TACE術(shù)后殘存的腫瘤細(xì)胞和誘導(dǎo)的腫瘤新生血管可能是腫瘤復(fù)發(fā)的影響因素。TACE后腫瘤組織缺血、缺氧導(dǎo)致相關(guān)促血管生長(zhǎng)因子增多，其中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的升高可促進(jìn)HCC組織微血管生長(zhǎng)，致使HCC侵襲性和轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)[2]。血管內(nèi)皮抑制素是抗血管生成的靶向藥物，是VEGF受體的抑制劑。很多研究表明血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE治療HCC的療效更好，且不良反應(yīng)并不增加[3]。

紋理分析采用統(tǒng)計(jì)、模型和變換等方法對(duì)醫(yī)學(xué)影像圖像中的紋理基元信息進(jìn)行處理，計(jì)算出特征參數(shù)，探索其蘊(yùn)含的規(guī)律，從而量化分析腫瘤的異質(zhì)性[4]。本研究試圖分析血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE對(duì)腫瘤組織紋理特征的影響，通過(guò)對(duì)血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE和單純TACE兩種方法治療HCC后CT增強(qiáng)門(mén)靜脈期圖像進(jìn)行紋理分析，對(duì)比兩組中HCC病灶的紋理參數(shù)，以明確不同的治療方法對(duì)腫瘤異質(zhì)性的影響。

材料與方法

1.一般材料

將2012年9月-2020年1月在本院初診為HCC且隨后采用血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE治療的37例患者作為觀察組。納入標(biāo)準(zhǔn)：①按照2019年版《原發(fā)性肝癌診療規(guī)范》(后文簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》)中臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)明確診斷或肝穿刺活檢病理檢查證實(shí)為HCC；②符合《規(guī)范》中TACE治療適應(yīng)證，且不符合外科手術(shù)治療適應(yīng)證，或者患者及其代理人不愿意接受手術(shù)治療；③采用美國(guó)東部腫瘤協(xié)作組(Eastern Cooperative Oncology Group,ECOG)提出的功能狀態(tài)評(píng)分來(lái)評(píng)估患者的全身情況，體能評(píng)分為0～2分，肝功能Child-Pugh評(píng)分為A或B級(jí)；④初次治療方案為血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE治療；⑤TACE治療的靶病灶中有最長(zhǎng)徑≥5 cm的病灶；⑥TACE治療前4周內(nèi)和治療后4～8周內(nèi)均完成了CT三期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，有治療前和治療后1.25 mm層厚的薄層CT圖像。排除標(biāo)準(zhǔn)：①在治療前CT動(dòng)脈期圖像上HCC病灶無(wú)明顯強(qiáng)化；②確診HCC時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，如肺轉(zhuǎn)移、骨轉(zhuǎn)移等；③TACE治療的所有靶病灶最長(zhǎng)徑小于5 cm；④從發(fā)病至CT復(fù)查的這段時(shí)間內(nèi)，接受了除TACE之外的其它抗腫瘤治療方法，包括口服靶向藥物、外科切除術(shù)、肝移植手術(shù)、局部消融治療和放療等；⑤治療前、后無(wú)CT檢查圖像，或僅為平掃圖像，或CT圖像質(zhì)量不佳，或?qū)雍癫环弦蟆?/p>

將同期在本院初診為HCC、初次主要治療方法為T(mén)ACE但未聯(lián)合血管內(nèi)皮抑制素的52例患者作為對(duì)照組納入本研究。除第④條納入標(biāo)準(zhǔn)外，其它納入和排除標(biāo)準(zhǔn)與觀察組相同。

所有病人在接受治療前簽署知情同意書(shū)。

2.TACE操作步驟

用導(dǎo)管或微導(dǎo)管超選擇性插管至腫瘤每一支供血?jiǎng)用}內(nèi)，緩慢推注超液化碘油和洛鉑混合成的乳劑進(jìn)行化療栓塞，超液化碘油用量不超過(guò)20 mL，洛鉑用量不超過(guò)50 mg?；熕幬锿谱⑼瓿珊?，將導(dǎo)管或微導(dǎo)管置于腫瘤供血?jiǎng)用}主干，觀察組給予適量的明膠海綿顆粒和15 mg血管內(nèi)皮抑制素的混懸液進(jìn)行栓塞，對(duì)照組僅給予適量明膠海綿顆粒進(jìn)行栓塞。

3.CT掃描方法

使用GE LightSpeed VCT型CT掃描儀，治療前和治療后均在屏氣狀態(tài)下行三期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)CT掃描，掃描范圍自膈頂至肝下緣水平。掃描參數(shù)：20 kV，250 mA，層厚5.00 mm，層距5.00 mm，矩陣512×512。使用碘普羅胺注射液(370 mg I/mL)作為對(duì)比劑，總量按[身高(cm)-100+體重(kg)]/2的公式計(jì)算，使用高壓注射器經(jīng)肘靜脈留置針給藥， 再給予生理鹽水25 mL，對(duì)比劑和生理鹽水的注射流率均為3.0 mL/s。采用智能追蹤技術(shù)，監(jiān)測(cè)ROI置于腹主動(dòng)脈管腔內(nèi)，當(dāng)ROI的CT值達(dá)120 HU時(shí)立即啟動(dòng)動(dòng)脈期掃描，30 s后掃描門(mén)靜脈期，200 s后掃描延遲期。掃描結(jié)束后采用1.25 mm層厚進(jìn)行薄層重建。

4.圖像紋理分析及評(píng)價(jià)

采用FireVoxel軟件(Build 257A-362；https://wp.nyu.edu/firevoxel/或https://firevoxel.org/)對(duì)治療前、后CT增強(qiáng)門(mén)靜脈期1.25 mm薄層圖像進(jìn)行紋理分析。ROI的勾畫(huà)由兩位放射科醫(yī)師協(xié)商一致后完成，兩位醫(yī)師均具有3年以上腹部放射診斷工作經(jīng)驗(yàn)且對(duì)患者的預(yù)后情況不知情。在最大靶病灶的所有層面勾畫(huà)ROI，經(jīng)后處理融合形成病灶的容積ROI(圖1a～b)。在勾畫(huà)ROI過(guò)程中，手動(dòng)剔除病灶中的大片狀液化壞死區(qū)域和明確的大血管。治療后圖像在ROI勾畫(huà)完成后，基于CT值分割ROI(軟件操作工具： Split ROI with Threshold)，取CT值低于200 HU的體素值，舍棄CT值大于200 HU的體素，以剔除碘油沉積的影響(圖1c～d)?；谥委熐?、后的CT圖像，分別獲得16個(gè)灰度直方圖參數(shù)：平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、不均一性、偏度、峰度、熵、最小值、最大值、中位數(shù)及第 5、10、25、50、75、90和95百分位數(shù)(percentile，Pk)。FireVoxel軟件為運(yùn)算方便，在原始CT值的基礎(chǔ)上相應(yīng)增加1024 HU，故本論文結(jié)果中所有統(tǒng)計(jì)圖表，均為增加了1024 HU后的數(shù)值。

圖1 HCC患者，男，55歲，丙肝，治療前AFP陰性。a)TACE治療前門(mén)靜脈期薄層CT圖像，顯示肝右葉類(lèi)圓形低密度病灶；b)圖a上勾畫(huà)ROI后的圖像，ROI為紅色；c)血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE治療后CT增強(qiáng)門(mén)靜脈期圖像，病灶內(nèi)可見(jiàn)碘油沉積的致密高密度影，僅部分中心區(qū)域無(wú)碘油沉積；d)在圖c上勾畫(huà)ROI后，基于CT值分割ROI，CT值大于200HU的白色區(qū)域?yàn)榈庥统练e區(qū)，小于200HU的紅色區(qū)域?yàn)樽罱KROI，對(duì)最終ROI進(jìn)行紋理分析。

5.TACE治療的療效評(píng)價(jià)

療效判定由兩位具有3年以上腹部放射診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師按照修訂版實(shí)體瘤療效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)(the modified response evaluation criteria in solid tumors,mRECIST)標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立完成，結(jié)果不一致時(shí)請(qǐng)一位具有10年以上腹部放射診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師參與會(huì)診，協(xié)商達(dá)成一致意見(jiàn)。這3位醫(yī)師均未參與ROI勾畫(huà)過(guò)程，且對(duì)患者的預(yù)后情況不知情。mRECIST 將腫瘤對(duì)治療的反應(yīng)分為完全緩解(complete response,CR)、部分緩解(partial response,PR)、疾病進(jìn)展(progressive disease,PD)和疾病穩(wěn)定(stable disease,SD)。有效率(response rate，RR)為在復(fù)查時(shí)間點(diǎn)CR和PR患者占患者總數(shù)的比例。

6.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。對(duì)治療前、后兩組之間各項(xiàng)灰度直方圖參數(shù)進(jìn)行比較。計(jì)數(shù)資料的組間比較采用卡方檢驗(yàn)；對(duì)計(jì)量資料，先采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)分析各項(xiàng)參數(shù)的正態(tài)性，符合正態(tài)分布者用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，不符合正態(tài)分布者采用中位數(shù)表示，符合正態(tài)分布者組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不符合者采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)，采用受試者工作特征(ROC)曲線分析其診斷效能，計(jì)算曲線下面積(AUC)和最大約登指數(shù)(Youden's index)。

結(jié) 果

1.兩組患者一般特征的比較

觀察組37例，其中男36例，女1例；年齡15～74歲，平均(50.19±13.05)歲。對(duì)照組52例，其中男46例，女6例；年齡34～81歲，平均(53.13±11.42)歲。兩組共89例，男82例，女7例；年齡15～81歲，平均(51.91±12.14)歲。兩組患者在接受TACE治療前一般特征的比較結(jié)果見(jiàn)表1。兩組之間性別、肝炎情況、AFP、病灶數(shù)目、門(mén)靜脈瘤栓和肝硬化的比較采用卡方檢驗(yàn)；兩組的年齡均符合正態(tài)分布，組間采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；兩組的病灶體積均不符合正態(tài)分布，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。兩組患者一般情況的差別均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 兩組患者TACE治療前一般特征的比較

2.兩組患者療效的比較

兩組患者療效的對(duì)比見(jiàn)表2。觀察組有效率為48.65%(18/37)，對(duì)照組為26.92%(14/52)，兩組間療效的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-2.045，P=0.041<0.05)。

表2 兩組患者治療效果的比較 /例

3.兩組灰度直方圖參數(shù)的比較

治療前、后觀察組和對(duì)照組紋理參數(shù)的比較結(jié)果見(jiàn)表3。治療前兩組之間僅最大值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.006)，其它參數(shù)的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。治療后兩組之間標(biāo)準(zhǔn)差、不均一性、峰度、熵、P90和P95值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表3 治療前、后兩組灰度直方圖參數(shù)的比較

4.ROC曲線分析

對(duì)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的7個(gè)直方圖參數(shù)采用ROC曲線分析其診斷效能，結(jié)果見(jiàn)表4和圖2～3。治療前直方圖參數(shù)中最大值的AUC為0.671，當(dāng)截?cái)嘀禐?210.000時(shí)，約登指數(shù)最大，為0.478，對(duì)應(yīng)的敏感度和特異度分別為0.784和0.694。治療后的6個(gè)直方圖參數(shù)中，以熵的AUC最大(為0.701)，其閾值為3.945時(shí)，約登指數(shù)最大(為0.369)，對(duì)應(yīng)的敏感度和特異度分別為0.811和0.558。

圖2 治療前直方圖參數(shù)中最大值的ROC曲線，AUC為0.671。圖3 TACE治療后的組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的有6項(xiàng)灰度直方圖參數(shù)的ROC曲線，以熵的AUC最大，為0.701。

表4 有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的直方圖參數(shù)的診斷效能指標(biāo)值

討 論

TACE除了是中晚期HCC的標(biāo)準(zhǔn)治療方法之一[5]，還適用于多種情況，如等待肝移植期、降期使部分患者重獲手術(shù)機(jī)會(huì)、外科切除術(shù)后的輔助治療、外科切除術(shù)后復(fù)發(fā)灶以及門(mén)靜脈癌栓但無(wú)其它療效明確的方法可選擇等情況[6-10]。TACE治療HCC的主要機(jī)制是栓塞血管使腫瘤細(xì)胞缺血壞死和化療藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺滅效果。TACE治療后發(fā)生腫瘤殘留或復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移可能與HCC供血?jiǎng)用}栓塞后腫瘤組織缺血、缺氧導(dǎo)致相關(guān)促血管生長(zhǎng)因子增多有關(guān)。TACE應(yīng)用廣泛但仍有許多不足之處，提高TACE療效意義重大。有研究者將抗血管生成藥物和TAE聯(lián)合，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上取得了提高療效的結(jié)果[11]。多項(xiàng)研究將索拉非尼聯(lián)合TACE用于治療肝癌患者，取得了延長(zhǎng)疾病進(jìn)展時(shí)間和提高生存獲益的效果[12-13]。本研究中觀察組患者的早期療效優(yōu)于單純TACE治療的對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，這一結(jié)果與國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究結(jié)果基本一致[3,14,15]，這些研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE在提高療效的同時(shí)，還能降低術(shù)后復(fù)發(fā)率，且術(shù)后不良反應(yīng)并不增加。

紋理分析可以用于HCC的篩查、診斷、鑒別診斷及臨床分級(jí)、分期和決策，可以用于預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)外科切除術(shù)、TACE治療及靶向藥物等的療效和預(yù)后[16-23]。本研究中對(duì)比分析了血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE與單純TACE治療后門(mén)靜脈期CT圖像上HCC病灶的灰度直方圖紋理參數(shù)，以觀察在TACE治療中使用血管內(nèi)皮抑制素對(duì)HCC腫瘤組織異質(zhì)性的影響，結(jié)果顯示兩組之間多個(gè)灰度直方圖參數(shù)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，表明血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE能改變腫瘤異質(zhì)性，這些改變可以表現(xiàn)為紋理特征的變化，從而被灰度直方圖參數(shù)所反映。洪之海等[24]進(jìn)行的一組單臂研究表明，基于治療后CT紋理分析建立的影像組學(xué)模型是可以評(píng)價(jià)血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合其他藥物治療非小細(xì)胞肺癌的療效的。

本研究選取CT門(mén)靜脈期圖像進(jìn)行紋理分析。多項(xiàng)研究的結(jié)論表明增強(qiáng)CT門(mén)靜脈期圖像的紋理分析，可以反映HCC的腫瘤異質(zhì)性，為預(yù)測(cè)療效、預(yù)測(cè)手術(shù)切除術(shù)后生存期、預(yù)測(cè)早期復(fù)發(fā)等方面提供幫助[22,25-28]。黃燕琪等[29]的研究表明，紋理分析在鑒別肝內(nèi)病灶的良、惡性方面，增強(qiáng)圖像優(yōu)于平掃圖像，門(mén)靜脈期圖像優(yōu)于動(dòng)脈期和延遲期圖像。Ng等[30]認(rèn)為，全體積數(shù)據(jù)的紋理分析能能更準(zhǔn)確地反映腫瘤的異質(zhì)性。故本研究中選擇全體積數(shù)據(jù) 進(jìn)行紋理分析。Echegaray等研究[31]發(fā)現(xiàn)最大內(nèi)切圓法與人工手動(dòng)分割病灶獲得的紋理參數(shù)值具有很好的相關(guān)性，勾畫(huà)ROI時(shí)不納入病灶邊緣(不能確定為病灶部分)是通用的做法，但TACE術(shù)后病灶復(fù)發(fā)或進(jìn)展以及殘留的腫瘤中反而可能是病灶邊緣的血供更豐富，這一矛盾及其對(duì)ROI勾畫(huà)的影響有待進(jìn)一步研究。此前幾乎沒(méi)有關(guān)于傳統(tǒng)碘油栓塞TACE治療后CT圖像紋理分析的報(bào)道。高密度的碘油會(huì)干擾灰度直方圖參數(shù)值，本研究選擇通過(guò)CT值的方法剔除碘油沉積的影響。采用200 HU的CT值作為閾值是否準(zhǔn)確，是否存在更好的剔除碘油沉積的方法，有待進(jìn)一步的探索和研究。本研究采用的紋理分析方法是灰度直方圖，后續(xù)研究中倘若能使用更多的紋理分析方法，提取二階、高階或其它基于變換和模型的紋理特征，可能可以獲得更多、診斷效能更高的信息。

本研究的不足之處：①僅為回顧性研究；②病例數(shù)有限，肝癌患者的個(gè)體異質(zhì)性和腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性都很大，但病例篩選和病灶ROI的手動(dòng)勾畫(huà)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，后續(xù)研究將開(kāi)展大樣本影像組學(xué)研究?？傊?，血管內(nèi)皮抑制素聯(lián)合TACE治療，可以提高療效，可以改變治療后HCC病灶的紋理特征。