預(yù)測DEB-TACE治療肝細胞肝癌術(shù)后生存率的放射組學(xué)列線圖

于 翔，謝 坪，李金澤，曹 磊，顧 露，尚 蘭

在原發(fā)性肝癌中，肝細胞癌（HCC）是主要的病理類型。目前肝癌治療方式有外科手術(shù)，局部區(qū)域治療如TACE、消融，靶向治療、免疫治療等，其中TACE治療是肝癌中期（巴塞羅那肝癌臨床分期B 期，BCLC-B）的推薦治療方法，在我國已成為目前治療肝癌的主要方式，隨著材料學(xué)發(fā)展，藥物洗脫微球-經(jīng)導(dǎo)管動脈栓塞（DEB-TACE）已在臨床廣泛使用。近年來，雖然醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和治療手段不斷提高，肝癌的總體生存率仍然較低，患者的預(yù)后除與年齡、病灶大小、血管侵犯、治療手段、病灶數(shù)目等相關(guān)，還與病灶內(nèi)部特征密切相關(guān)［1］。放射組學(xué)是采用無創(chuàng)的方法從醫(yī)學(xué)圖像中提取定量特征，這在腫瘤學(xué)實踐中顯示出巨大的潛力，包括鑒別診斷、肝外轉(zhuǎn)移、治療反應(yīng)和預(yù)后等，有作為新的影像生物標(biāo)志的潛能［2］。本研究分析了HCC 臨床危險因素和影像組學(xué)特征（包括動脈期和靜脈期），并建立一個列線圖模型，用于預(yù)測DEB-TACE 治療BCLC-B 期HCC 生存期的價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料收集

本研究納入100 例HCC 患者，所有患者均于2016年1月至2018年12月在四川省人民醫(yī)院行CalliSpheres 藥物洗脫微球-經(jīng)導(dǎo)管動脈栓塞術(shù)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①巴塞羅那肝癌臨床分期為B 期；②TACE治療使用CalliSpheres 藥物洗脫微球；③有完整的臨床及實驗室檢查資料、影像資料以及隨訪資料；④DEB-TACE 治療前2 周內(nèi)行CT 平掃及增強掃描；⑤TACE 治療前無外科手術(shù)、消融、靶向、免疫治療史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重肝、腎功能障礙；②凝血功能嚴(yán)重障礙且無法糾正；③門靜脈癌栓形成、肝外轉(zhuǎn)移；④資料不完全者。

1.2 方法

1.2.1 分組 100 例BCLC-B 期HCC 患者按3∶2的比例隨機分配，60 例作為訓(xùn)練組，40 例作為驗證組。

1.2.2 DEB-TACE 治療 造影確定腫瘤血管后，使用2.5 F 微導(dǎo)管（Cook，美國）超選，利用100～300 μm CalliSpheres 藥物洗脫微球加載表柔比星80 mg 行腫瘤栓塞，用明膠海綿顆粒與對比劑混合栓塞供血動脈主干，直至血供完全阻斷。利用mRECIST 標(biāo)準(zhǔn)評估病灶變化情況，若無活性病灶，則每3 個月復(fù)查1 次增強CT，如有活性病灶，繼續(xù)行TACE 治療。本研究中TACE 治療次數(shù)為1～5 次。

1.2.3 圖像采集 所有患者在DEB-TACE 前2 周均行肝臟動態(tài)CT 檢查，包括平掃期、動脈期、門靜脈期和2 分鐘延遲期。采用Sensation 64 CT 掃描儀（德國Siemens 公司）進行CT 檢查，成像參數(shù)如下：管電壓120 kV，管電流200 mAs，重建間隔3 mm，平掃后，經(jīng)肘靜脈以3 mL/s 的速度注入對比劑100 mL（碘海醇350 mgI/mL），分別在延遲15 s 和40～50 s時獲得動脈期和門靜脈期圖像。對比劑注射后120 s獲得2 分鐘延遲相圖像。

將增強CT 圖像導(dǎo)入A.K.分析軟件（美國GE公司），分別對術(shù)前CT 動脈期及門靜脈期圖像逐層勾畫靶病灶（最大病灶）邊緣，并融合成三維感興趣區(qū)（region of interest，ROI）。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS17.0 進行統(tǒng)計學(xué)分析。正態(tài)分布的計量資料用x±s 表示，比較采用t 檢驗；計數(shù)資料比較采用卡方檢驗，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

利用A.K.分析軟件，使用LASSO 回歸對影像組學(xué)特征進行篩選，共計獲得動脈期及靜脈期共7個影像組學(xué)特征（動脈期2 個，靜脈期5 個）。通過將選定的特征與相應(yīng)的非零系數(shù)相乘的線性組合來計算每例患者的Rad-score。通過KM 曲線風(fēng)險分層，分別得出動脈期及靜脈期的Rad-score 最佳截止值。采用Cox 回歸對可能影響OS 的變量進行單因素分析，對單因素分析結(jié)果有差異的變量進行多因素分析。利用A.K.分析軟件共建立5 個預(yù)測模型，包括1 個臨床模型（腫瘤數(shù)目-GGT）、2 個影像組學(xué)模型（動脈期影像組學(xué)模型和靜脈期影像組學(xué)模型）及2 個組合模型（臨床-動脈期影像組學(xué)模型、臨床-靜脈期影像組學(xué)模型。采用曲線下面積（area under curve，AUC）進行量化并進行模型間比較，選出最佳預(yù)測模型，以最優(yōu)模型生成影像組學(xué)列線圖，用校準(zhǔn)圖形法直觀表示其預(yù)測符合度。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料比較

2020年6 月隨訪結(jié)束時，共存活52 例，死亡48 例。至隨訪截止日期，訓(xùn)練組中位生存期為19.3個月，驗證組中位生存期為19.8 個月。

在存活組和死亡組及訓(xùn)練組和驗證組中，患者的年齡、性別、病因、腫瘤大小、腫瘤數(shù)目、Child 分級、總膽紅素、白蛋白、甲胎蛋白、AST、ALT、GGT 的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），見表1。

2.2 影像特征參數(shù)篩選

應(yīng)用A.K.軟件于動脈期和門靜脈期CT 圖像上提取定量影像特征參數(shù)，再應(yīng)用LASSO 回歸分別對訓(xùn)練組60 例患者動脈期及門靜脈期CT 圖像進行特征參數(shù)的選擇。LASSO 回歸在動脈期選擇了2 個紋理參數(shù)（圖1①②），門靜脈期選擇了5 個紋理參數(shù)（圖1③④），具體特征參數(shù)及其對應(yīng)的相應(yīng)系數(shù)值見表2。

表2 動脈期及靜脈期特征參數(shù)及對應(yīng)系數(shù)

2.3 放射組學(xué)評分

利用訓(xùn)練組中60 例患者的LASSO 回歸篩選的動脈期2 個特征，門靜脈期5 個特征，將選定的特征與相應(yīng)的非零系數(shù)相乘的線性組合來計算每例患者的Rad-score 值。通過KM 曲線風(fēng)險分層，分別得出動脈期Rad-score 的最佳截止值為1.39，靜脈期Rad-score 的最佳截止值為-0.53。動脈期Radscore 值敏感度為79.2%，特異度為68.6%；靜脈期Rad-score 值敏感度為80.9%，特異度為71.6%。

2.4 DEB-TACE 術(shù)后OS 相關(guān)風(fēng)險的單因素與多因素分析

單因素分析訓(xùn)練組腫瘤大小、數(shù)目、AST、ALT、GGT、AFP、Rad-score 等指標(biāo)，結(jié)果顯示腫瘤數(shù)目、GGT、Radscore 與術(shù)后總生存率（OS）密切相關(guān)（P＜0.05）。將單因素分析結(jié)果中P＜0.05 的因素在訓(xùn)練組及驗證組進行多因素分析，顯示GGT、腫瘤數(shù)目及Rad-score 是影響生存的獨立危險因素（P＜0.05），見表3。

表3 DEB-TACE 術(shù)后OS 相關(guān)風(fēng)險的單因素與多因素分析

2.5 預(yù)測模型建立及比較

根據(jù)多因素分析結(jié)果，共建立5 個預(yù)測模型，包括1 個臨床模型（腫瘤數(shù)目-GGT）、2 個影像組學(xué)模型（動脈期影像組學(xué)模型和靜脈期影像組學(xué)模型）及2 個組合模型（臨床-動脈期影像組學(xué)模型、臨床-靜脈期影像組學(xué)模型）。通過對5 個模型進行比較，發(fā)現(xiàn)臨床-靜脈期影像組學(xué)模型無論在訓(xùn)練組還是驗證組均具有最高AUC（訓(xùn)練組AUC=0.921；驗證組AUC=0.904）和最高準(zhǔn)確率（訓(xùn)練組準(zhǔn)確率=0.844，驗證組準(zhǔn)確率=0.815），因此被確定為結(jié)最佳預(yù)測模型，提示臨床-門靜脈期所建立預(yù)測模型更加能夠反映肝癌患者病灶內(nèi)部的異質(zhì)性。見表4。

表4 5 種預(yù)測模型比較

2.6 列線圖建立

依據(jù)最佳模型生成列線圖實現(xiàn)模型可視化（圖2），圖中每一個預(yù)測指標(biāo)刻度線上的數(shù)值與分?jǐn)?shù)刻度線（points）對應(yīng)得分，所有指標(biāo)的分?jǐn)?shù)相加獲得總得分（total points），總得分對應(yīng)風(fēng)險預(yù)測值。通過該列線圖可以實現(xiàn)DEB-TACE 術(shù)后肝細胞肝癌患者個體化預(yù)測，計算得出的總得分越高，患者術(shù)后生存概率越低。

至隨訪截止日期，總體中位生存期為19.5 個月，訓(xùn)練組中位生存期為19.3 個月，驗證組中位生存期為19.8 個月。故本文只對術(shù)后18 個月生存率的列線圖利用校準(zhǔn)圖形法對其預(yù)測符合度進行驗證。訓(xùn)練組及驗證組校正圖形中標(biāo)準(zhǔn)曲線與校準(zhǔn)預(yù)測曲線貼合良好（圖3），表示根據(jù)該模型得出的術(shù)后18 個月生存期的預(yù)測值與觀察值符合度良好。

3 討論

對于多結(jié)節(jié)且無大血管侵犯及遠處轉(zhuǎn)移的BCLC-B 期HCC 患者，優(yōu)先考慮行肝動脈化療栓塞術(shù)。紋理分析是定量圖像處理的一種形式，用于評估像素強度的空間相關(guān)性［3］，放射組學(xué)是由紋理分析構(gòu)成的一類更大的定量成像分析，它包含了更多有價值的信息，被認為是醫(yī)學(xué)成像和個性化醫(yī)療之間的潛在橋梁［4-5］。放射組學(xué)采用先進的計算方法深入挖掘醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為定量參數(shù)，可用于癌癥診斷、分期、預(yù)后、治療反應(yīng)預(yù)測和監(jiān)測［6-7］。隨著DEB-TACE 臨床應(yīng)用廣泛且肝癌放射組學(xué)研究不斷深入，本研究構(gòu)建了預(yù)測DEB-TACE治療BCLC-B 期HCC 生存期的CT 影像組學(xué)列線圖模型。

單因素及多因素回歸分析顯示，影響DEB-TACE術(shù)后生存期的主要因素為術(shù)前腫瘤數(shù)目、GGT、Radscore。分析原因如下：術(shù)前腫瘤數(shù)目已被廣泛認為是TACE 治療后腫瘤反應(yīng)的主要預(yù)測因素。肝癌主要由肝動脈供血，腫瘤數(shù)目越多血液供應(yīng)越豐富，生長越快，更容易滲透到周圍肝組織，也更容易引起門靜脈的侵犯［8］，增加TACE 術(shù)后肝內(nèi)復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移的可能性。由于腫瘤數(shù)目較多，TACE 治療后腫瘤殘留率較高，在治療中常需要較大劑量的化療栓塞藥物，術(shù)后會加重肝功能的損傷，進而影響患者的遠期生存率。有研究認為肝臟多發(fā)性腫瘤大多由于肝內(nèi)轉(zhuǎn)移引起，腫瘤數(shù)目的增加通常意味著轉(zhuǎn)移更快，復(fù)發(fā)風(fēng)險更高，對于這些患者即使術(shù)中可見腫瘤完全栓塞，肝臟也可能存在小轉(zhuǎn)移，預(yù)后較差［9］。GGT 主要是由肝臟產(chǎn)生，當(dāng)人體受到癌組織或者炎癥等刺激時，肝細胞膜通透性增加，GGT 分泌增加，進而使肝臟合成功能受損，嚴(yán)重影響患者生存［10］。有文獻證實GGT 是影響患者生存的因素，血清GGT 水平與肝硬化、Child-Pugh 分級和腫瘤大小等因素有關(guān)［11］。因肝癌患者多數(shù)存在病毒性肝炎且肝癌細胞自身也可產(chǎn)生GGT［12］，從而導(dǎo)致血清中的GGT 明顯升高，患者預(yù)后較差。

為了建立Rad-score 系統(tǒng)，采用LASSO 回歸，因為它是連續(xù)模型的有效選擇策略，特別是對于預(yù)測因子數(shù)量遠遠超過觀察值數(shù)量的模型。在LASSO回歸后，7 個選定的特征（包括動脈期2 個特征，靜脈期5 個特征） 被合并到Rad-score 中作為預(yù)測因子，多個預(yù)后因素的組合可以顯示出比單一因素更好的預(yù)測性能［13］。本研究得到動脈期及靜脈期Rad-score后，根據(jù)KM 風(fēng)險分層獲得最佳截止值，將放射組學(xué)特征及術(shù)前臨床檢查資料進行單因素及多因素回歸分析，結(jié)果顯示GGT、腫瘤數(shù)目、動脈期及靜脈期Rad-score 是影響DEB-TACE 術(shù)后OS 的獨立危險因素。

根據(jù)多因素分析結(jié)果，共建立了5 個預(yù)測模型，包括1 個臨床模型、2 個影像組學(xué)模型及2 個組合模型。模型進行比較后發(fā)現(xiàn)臨床-靜脈期影像組學(xué)模型無論在訓(xùn)練組還是驗證組均具有最高AUC和最高準(zhǔn)確率，因此被確定為最佳預(yù)測模型并建立列線圖。在列線圖的組成部分中，Rad-score 是決定HCC 患者OS 的重要參考指標(biāo)。患者GGT 數(shù)值越高，腫瘤數(shù)目越多，Rad-score 值越高，列線圖中計算得出的總得分越高，患者術(shù)后生存期越短，此結(jié)論在訓(xùn)練和驗證隊列中也顯示出良好的校準(zhǔn)和辨別能力。

本研究存在以下局限性：①是回顧性分析，樣本量有限。②由于樣本量和患者選擇標(biāo)準(zhǔn)的不同，不同研究的Rad-Score 值存在差異，導(dǎo)致其值存在偏倚。

綜上所述CT 影像組學(xué)列線圖模型對預(yù)測DEB-TACE 治療BCLC-B 期HCC 生存期具有價值。