局部進(jìn)展期直腸癌新輔助放化療后腫瘤退縮的影響因素分析及預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

劉志昱，徐 棟，陳西昊，李紀(jì)鵬

1.西安醫(yī)學(xué)院研究生處，陜西 西安 710068；

2.空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化外科，陜西 西安 710032

2020年全世界新增約73萬(wàn)例直腸癌新發(fā)病例及34萬(wàn)例死亡病例，分別占癌癥新發(fā)病例和死亡病例的3.8%和3.4%［1］。直腸癌早期無(wú)明顯癥狀，超過(guò)38%的患者確診時(shí)已發(fā)展至局部進(jìn)展期，5年生存率為32.8%～61.4%［2-3］。目前，局部進(jìn)展期直腸癌（locally advanced rectal cancer，LARC）的標(biāo)準(zhǔn)治療策略是新輔助放化療（neoadjuvant chemoradiotherapy，nCRT）聯(lián)合直腸系膜切除術(shù)（total mesorectal excision，TME）［4］，nCRT可以顯著提高局部控制率，使腫瘤降期以達(dá)到R0切除［5-6］，但是LARC存在異質(zhì)性，臨床上不同患者對(duì)nCRT的反應(yīng)差異顯著，只有15%～27%的患者能在nCRT后實(shí)現(xiàn)病理學(xué)完全緩解（pathologic complete response，pCR）［7］，約60%的患者在nCRT后實(shí)現(xiàn)腫瘤退縮可以手術(shù)切除，還有20%對(duì)治療反應(yīng)不敏感或疾病進(jìn)展導(dǎo)致無(wú)法手術(shù)［8-9］。另外接近20%的患者出現(xiàn)治療相關(guān)不良反應(yīng)，如疲勞、放射性直腸炎和骨髓抑制等［10］。因此，準(zhǔn)確地識(shí)別nCRT后腫瘤退縮不良的患者，有助于實(shí)現(xiàn)個(gè)體化精準(zhǔn)治療。本研究回顧性分析接受nCRT的LARC患者的臨床基線指標(biāo)，探討影響LARC患者nCRT后腫瘤退縮的基線因素并構(gòu)建腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型，旨在為臨床精準(zhǔn)化治療提供參考。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性分析2016年1月—2020年12月在空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院接受nCRT且行全直腸系膜切除術(shù)的LARC患者。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：① 腫瘤距肛門距離≤15 cm；② 治療前磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）提示T3/T4期或N+期、無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；③ 患者僅存在直腸癌，無(wú)其他惡性腫瘤；④ 術(shù)前均接受nCRT，無(wú)手術(shù)禁忌證；⑤ 病例資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①依從性差或身體原因未接受完整nCRT的患者；② nCRT期間因急癥（如腸梗阻）行急診手術(shù)的患者；③ 患者治療前存在慢性或急性感染等全身性炎癥；④ 患者有過(guò)敏性疾病、血液系統(tǒng)疾??；⑤ 治療前持續(xù)服用抗凝、抗血小板、升白細(xì)胞等影響血液系統(tǒng)指標(biāo)的藥物；⑥ 患者資料不全或在外院接受nCRT。本研究經(jīng)過(guò)空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批準(zhǔn)文號(hào)：XJLL-KY-20222314），免除受試者知情同意。

1.2 nCRT方案

術(shù)前均進(jìn)行長(zhǎng)程放化療：盆腔照射劑量為45～50 Gy，每周5次，共25次。放療期間同步進(jìn)行化療，44例接受XELOX方案治療（奧沙利鉑130 mg/m2第1天+卡培他濱1 000 mg/m2第1～14天，每天2次，方案每3周1次），114例接受卡培他濱單藥（825 mg/m2，每天2次）治療。

1.3 nCRT后腫瘤退縮程度評(píng)定

通過(guò)對(duì)比患者nCRT前后的MRI資料，根據(jù)實(shí)體瘤療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（Response Evaluation Criteria in Solid Tumors，RECIST）［11］對(duì)nCRT后腫瘤退縮程度進(jìn)行評(píng)價(jià)：

① 完全緩解（complete response，CR）：所有靶病灶消失，無(wú)新病灶出現(xiàn)，且腫瘤標(biāo)志物正常，至少維持4周。② 部分緩解（partial response，PR）：靶病灶最大徑之和減少≥30%，至少維持4周。③ 疾病穩(wěn)定（stable disease，SD）：靶病灶最大徑之和縮小未達(dá)PR，或增大但未達(dá)PD。④ 疾病進(jìn)展（progressive disease，PD）：靶病灶最大徑之和至少增加≥20%，或出現(xiàn)新病灶。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)采用R 4.1.2軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。分類變量采用χ2檢驗(yàn)或Fisher精確檢驗(yàn)，連續(xù)變量采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。計(jì)量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布用±s表示；非正態(tài)分布的計(jì)量數(shù)據(jù)用M（P25，P75）表示；計(jì)數(shù)資料用n（%）表示。進(jìn)行單因素logistic回歸和多因素logistic回歸分析篩選與腫瘤退縮相關(guān)的基線特征。采用R軟件“pROC”包確定基線資料的最佳截?cái)嘀担瑢⑦B續(xù)性變量轉(zhuǎn)化為二分類變量；采用R軟件“rms”包進(jìn)行列線圖繪制。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 臨床病理學(xué)特征

本研究共入組158例LARC患者，分為退縮良好組（CR+PR，n=98）和退縮不良組（SD+PD，n=60），兩組的臨床基線指標(biāo)見表1。nCRT后降期的患者，退縮良好組61例（62.2%），退縮不良組29例（48.3%），兩組的pCR率分別為15.3%和1.6%，R0切除率分別為99.0%和96.7%（表2）。單因素logistic回歸分析顯示，兩組間在治療前腫瘤直徑、癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、預(yù)后營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（prognostic nutrition index，PNI）、白蛋白、D-二聚體、纖維蛋白原、纖維蛋白原/白蛋白比值（fibrinogen/albumin ratio，F(xiàn)AR）、壁外血管侵犯（extramural vascular invasion，EMVI）及nCRT后距離手術(shù)的時(shí)間方面差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。多因素logistic回歸分析顯示，治療前腫瘤直徑（P＜0.001）、nCRT后距離手術(shù)的時(shí)間（P=0.006）、D-二聚體（P=0.010）、PNI（P=0.035）、CEA（P=0.004）、EMVI（P=0.026）與nCRT后腫瘤退縮顯著相關(guān)（表3）。

表1 LARC患者的臨床基線指標(biāo)Tab.1 Clinical baseline characteristics of patients with LARC ［n （%）］

表2 LARC患者nCRT及手術(shù)情況Tab.2 nCRT and surgery in patients with LARC

表3 LARC患者nCRT后腫瘤退縮的多因素logistic分析Tab.3 Multivariable logistic analysis of tumor regression after nCRT in patients with LARC

2.2 預(yù)測(cè)模型的效能

基于多因素logistic回歸分析的結(jié)果，使用R軟件構(gòu)建LARC nCRT后腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型。受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線的曲線下面積（area under curve，AUC）為0.84（95% CI：0.780～0.899），靈敏度為85.0%，特異度為72.4%（圖1），提示腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)效能良好。

圖1 腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型的ROC曲線Fig.1 ROC curves for tumor regression prediction model

2.3 預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證

本研究采用了十折交叉驗(yàn)證的方法來(lái)驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的性能，其準(zhǔn)確度為0.73，一致度為0.42，具有良好的預(yù)測(cè)能力。在校準(zhǔn)曲線中，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果吻合良好，表明預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)nCRT后腫瘤退縮與實(shí)際差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，圖2）；決策曲線分析（decision curve analysis，DCA）表明，隨著風(fēng)險(xiǎn)閾值升高，模型均可以獲益，預(yù)測(cè)模型可以為診斷帶來(lái)臨床凈收益（圖3）。

圖2 腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型的校準(zhǔn)曲線Fig.2 Calibration curve of tumor regression prediction model

圖3 腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型的DCAFig.3 DCA for tumor regression prediction model

2.4 亞組分析

本研究的術(shù)前nCRT方案主要為卡培他濱單藥方案（n=114）和XELOX方案（n=44），腫瘤退縮分析見表4。利用兩組患者分別對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證，卡培他濱單藥方案組的AUC為0.825（95% CI：0.751 2～0.899 6），XELOX方案組的AUC為0.921（95% CI：0.845 3～0.996 6），均得到可靠的AUC（圖4）。在本研究的數(shù)據(jù)集中，nCRT方案并不會(huì)影響預(yù)測(cè)模型的效能。

圖4 卡培他濱單藥方案組（A）和XELOX方案組（B）的ROC曲線Fig.4 ROC curves of capecitabine monotherapy regimen group (A) and XELOX regimen group (B)

2.5 列線圖構(gòu)建

通過(guò)列線圖的構(gòu)建，使預(yù)測(cè)模型可視化，綜合體現(xiàn)模型中變量對(duì)nCRT后腫瘤退縮的預(yù)測(cè)價(jià)值（圖5）。圖中左側(cè)變量有相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，即該變量的得分，將所有變量得分相加得到總分，總分相對(duì)應(yīng)的概率即nCRT后腫瘤退縮不良的預(yù)測(cè)概率。

3 討 論

本研究基于臨床基線指標(biāo)構(gòu)建了一個(gè)LARC nCRT后腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型。nCRT可以顯著地提高LARC的局部控制率，但因?yàn)槟[瘤的異質(zhì)性，并不是所有患者都對(duì)nCRT反應(yīng)良好［12］。對(duì)于腫瘤退縮不良的部分患者，繼續(xù)進(jìn)行nCRT意味著不必要的藥物毒性和治療延誤。本研究提出的模型可以對(duì)LARC患者的治療反應(yīng)進(jìn)行較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，對(duì)作出臨床決策和明確治療方向有重要意義。

本研究對(duì)nCRT后腫瘤退縮的臨床病理學(xué)特征的分析結(jié)果與既往研究一致。腫瘤大小、CEA及EMVI與直腸癌的預(yù)后及nCRT效果顯著相關(guān)［13-14］。直腸癌中約有80%為腺癌，直腸黏液腺癌也被視為術(shù)前放化療反應(yīng)不良的生物標(biāo)志物［15］，而本研究中超過(guò)95%的患者為直腸腺癌，所以本研究中的組織學(xué)分類并未顯示出與腫瘤退縮的相關(guān)性；關(guān)于T分期及N分期與腫瘤退縮預(yù)測(cè)效能的研究報(bào)道不一，可能由于樣本量較小，本研究中T分期及N分期并不能作為預(yù)測(cè)腫瘤退縮的因素［16-18］。另外，國(guó)外一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)［19］結(jié)果顯示，術(shù)前nCRT后距離手術(shù)的時(shí)間與腫瘤退縮有關(guān)，表現(xiàn)為在手術(shù)間隔為0～15周，隨著間隔時(shí)間延長(zhǎng)，達(dá)到pCR的機(jī)會(huì)明顯增加，這與本研究結(jié)果一致；在一定的范圍內(nèi)，可以通過(guò)延長(zhǎng)治療后距離手術(shù)的時(shí)間，期待腫瘤的進(jìn)一步消退甚至達(dá)到pCR。另外，本研究還確定了幾個(gè)與nCRT后腫瘤退縮相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)炎癥因素，包括PNI、D-二聚體。近年來(lái)，多項(xiàng)研究［20-21］證明，癌癥與高凝狀態(tài)有關(guān)。D-二聚體是纖維蛋白的降解產(chǎn)物，同時(shí)也是凝血激活的信號(hào)。D-二聚體升高也可以作為化療耐藥性的預(yù)測(cè)因子［22］。臨床實(shí)踐中，超過(guò)一半的結(jié)直腸癌患者都有營(yíng)養(yǎng)不良或有營(yíng)養(yǎng)不良的風(fēng)險(xiǎn)，并存在營(yíng)養(yǎng)與炎癥狀態(tài)之間的失衡［23］，從而導(dǎo)致nCRT效果差。PNI被認(rèn)為是反映治療前營(yíng)養(yǎng)與炎癥的一個(gè)簡(jiǎn)單有效的指標(biāo)，可以作為結(jié)直腸癌手術(shù)的預(yù)后預(yù)測(cè)因素［24］，在開展nCRT之前，對(duì)存在營(yíng)養(yǎng)失衡的患者進(jìn)行治療前的營(yíng)養(yǎng)支持，改善患者的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，可以在一定程度上增強(qiáng)患者對(duì)放化療的耐受。COX-2抑制劑塞來(lái)昔布聯(lián)合特瑞普利單抗相較于單用特瑞普利單抗可以顯著提高pCR率［25］，這或許可以為nCRT前的抗炎治療提供新思路。

2004年報(bào)道的德國(guó)CAO/ARO/AIO-94研究［26］顯示，nCRT比傳統(tǒng)的輔助放化療具有更高的局部控制率和更少的不良反應(yīng)，因此確立了nCRT作為新的標(biāo)準(zhǔn)治療策略。對(duì)于nCRT效果的預(yù)測(cè)，也有多項(xiàng)研究［16-17，27］相繼進(jìn)行過(guò)探索。無(wú)論是臨床基線指標(biāo)、影像學(xué)數(shù)據(jù)還是病理學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)nCRT效果的預(yù)測(cè)能力都得到證實(shí)，但大多數(shù)研究側(cè)重于預(yù)測(cè)患者的pCR率，而忽視了nCRT的客觀緩解率。nCRT的根本目的是使腫塊縮小，及早殺滅潛在的轉(zhuǎn)移細(xì)胞，增加R0切除率和器官保存率。所以本研究的重點(diǎn)是nCRT后患者的腫瘤是否退縮和降期，能否獲得手術(shù)機(jī)會(huì)及更高的R0切除率。在對(duì)比卡培他濱單藥及XELOX兩種化療方案時(shí)，兩組化療方案并未顯示出療效差異，化療方案的選擇可能更多地取決于患者放化療前的狀態(tài)，雙藥方案更適合于治療前狀態(tài)好且能耐受更高化療強(qiáng)度的患者?？傮w而言，nCRT后腫瘤均有不同程度的降期及可觀的R0切除率。退縮不良組還有3例患者發(fā)生了遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，兩組的腫瘤降期率和pCR率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。通過(guò)本研究的分類模型可以對(duì)nCRT后的腫瘤退縮程度進(jìn)行有效的分類，對(duì)于預(yù)測(cè)nCRT后退縮不良的患者，可以根據(jù)臨床實(shí)際情況調(diào)整放化療方案或直接手術(shù)，避免或降低nCRT帶來(lái)的不良反應(yīng)，以達(dá)到最佳療效。既往研究［28-29］的結(jié)果促進(jìn)了全程新輔助治療（total neoadjuvant therapy，TNT）研究設(shè)計(jì)，TNT是指在術(shù)前同步放化療的基礎(chǔ)上，將部分或全部的術(shù)后化療前移到TME術(shù)前，期望通過(guò)增加化療強(qiáng)度、延長(zhǎng)手術(shù)等待時(shí)間，使得腫瘤退縮更為顯著，這或許可以成為nCRT后退縮不良的局部進(jìn)展期直腸癌患者的強(qiáng)化治療方案，但目前尚未見相關(guān)報(bào)道。

本研究為nCRT后腫瘤退縮預(yù)測(cè)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單有效的預(yù)測(cè)方案，但仍存在一定缺陷。首先，本研究是單中心回顧性研究，研究樣本量較小，未進(jìn)行前瞻性的驗(yàn)證；其次，研究觀察的重點(diǎn)是腫瘤退縮程度，而腫瘤內(nèi)部的生長(zhǎng)和增殖情況未知，不能對(duì)遠(yuǎn)期預(yù)后進(jìn)行評(píng)價(jià)。未來(lái)仍需要更大的樣本量進(jìn)行更深入的研究。

綜上所述，治療前腫瘤直徑、nCRT后距離手術(shù)的時(shí)間、D-二聚體、PNI、CEA、EMVI是LARC患者nCRT后腫瘤退縮的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，基于上述因素構(gòu)建的腫瘤退縮預(yù)測(cè)模型對(duì)LARC患者的nCRT后腫瘤退縮具有較好的預(yù)測(cè)效能。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：

劉志昱：劉志昱完成了數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行了文獻(xiàn)回顧和初稿撰寫。

徐 棟：徐棟收集并完成了數(shù)據(jù)分析。

陳西昊：陳西昊參與了數(shù)據(jù)的收集。

李紀(jì)鵬：李紀(jì)鵬設(shè)計(jì)并指導(dǎo)了這項(xiàng)研究，對(duì)初稿進(jìn)行了審核。