鄭鑫 徐運(yùn)軍 黃京城 陳迪 葛亞瓊

近年來(lái)多項(xiàng)研究顯示，微血管侵犯（microvascular invasion，MVI）是肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）血管侵犯的早期階段，也是根治手術(shù)、肝移植后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移重要危險(xiǎn)因素之一［1］。鑒于MVI在HCC預(yù)后的重要作用，在綜合了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展后，中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)肝癌專業(yè)委員會(huì)發(fā)布了《原發(fā)性肝癌標(biāo)準(zhǔn)化病理診斷指南（2015年版）》，首次統(tǒng)一了國(guó)內(nèi)的MVI定義及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，采取3層MVI分級(jí)方案（three-tiered MVI grading，MVI-TTG），并被納入《原發(fā)性肝癌診療指南（2022年版）》［2］。同時(shí)，一項(xiàng)多中心研究［3］分析了2 573例接受根治性肝切除術(shù)HCC患者的預(yù)后，發(fā)現(xiàn)MVI高危（M2）組相較于低危 （M1） 組和陰性（M0）組，術(shù)后復(fù)發(fā)率更高，且3年總生存率明顯降低，僅達(dá)到67.0%；并且M1級(jí)與早期復(fù)發(fā)相關(guān)，M2級(jí)與早期、晚期復(fù)發(fā)均相關(guān)。目前對(duì)于MVI的診斷始終停留在術(shù)后的病理診斷，大多數(shù)對(duì)MVI的研究也只局限于陰性或陽(yáng)性的預(yù)測(cè)，并未對(duì)MVI的程度、數(shù)量、分布范圍進(jìn)行細(xì)分。因此，本研究的目的是運(yùn)用增強(qiáng)CT圖像結(jié)合臨床指標(biāo)建立臨床-影像模型預(yù)測(cè)MVI的發(fā)生及其分級(jí)。

方 法

1. 研究對(duì)象

本研究通過(guò)安徽省立醫(yī)院倫理管理委員會(huì)批準(zhǔn)（批準(zhǔn)文號(hào)：2022-RE-120），免除患者知情同意書?；仡櫺苑治?019年6月—2022年3月符合以下標(biāo)準(zhǔn)的患者資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)后病理證實(shí)為HCC，且明確有無(wú)MVI及其分級(jí)；②術(shù)前2周內(nèi)進(jìn)行過(guò)腹部增強(qiáng)CT檢查，且圖像質(zhì)量滿足要求；③腫瘤均為單發(fā)，無(wú)大血管侵犯和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；④術(shù)前未接受過(guò)相關(guān)抗腫瘤治療（肝切除、化療栓塞、放療等）；⑤手術(shù)前肝功能為Child-Pugh分級(jí)A或B級(jí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患者臨床資料不完整；②影像學(xué)資料不完整，圖像質(zhì)量差。

收集患者術(shù)前2周的臨床資料：主要包括性別、年齡、甲胎蛋白（AFP）、乙肝表面抗原、總膽紅素、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、血小板、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞以及肝硬化情況。

2. MVI的分級(jí)

MVI分級(jí)根據(jù)《原發(fā)性肝癌診療指南》［2］，采用“7點(diǎn)”基線取材法進(jìn)行分級(jí)：未發(fā)現(xiàn)MVI為M0；≤5個(gè)MVI，且發(fā)生于近癌旁肝組織為M1（低危）組；＞5個(gè)MVI，或MVI發(fā)生于遠(yuǎn)癌旁肝組織為M2（高危）組。當(dāng)癌旁肝組織內(nèi)的衛(wèi)星灶與MVI難以區(qū)分時(shí)，可一并計(jì)入MVI分級(jí)。

3. CT成像方法

所有檢查均使用GE DiscoveryHD750多排螺旋CT掃描儀。所有患者均行常規(guī)CT平掃，以確定病變的范圍。腹部CT參數(shù)：管電壓120 kV，管電流250～350 mA，層厚5 mm，層間距5 mm，視野35～50 cm，矩陣512×512，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.7 s，螺距1.375∶1。在獲得非增強(qiáng)CT掃描后，每位患者注射非離子型碘造影劑，劑量為1.5 mL/kg，使用高壓注射器以3.0 mL/s的速率注射。使用自動(dòng)掃描觸發(fā)軟件，監(jiān)測(cè)掃描降主動(dòng)脈密度達(dá)到95 HU后35 s自動(dòng)開(kāi)始動(dòng)脈期（arterial phase， AP）掃描。在AP掃描后35 s和3 min，分別開(kāi)始獲得門靜脈期（portal veinous phase， PVP）和延遲期（delayed phase， DP）影像。

4. 圖像分析

CT圖像分別由一名具有5年放射診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師和一名具有20年腹部診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師獨(dú)立審查。如有異議，經(jīng)討論達(dá)成共識(shí)。兩名放射科醫(yī)生都知道病變是HCC，但對(duì)其他所有臨床、實(shí)驗(yàn)室和組織病理學(xué)信息并不知情。兩位放射科醫(yī)師評(píng)估了HCC的以下圖像特征。①腫瘤最大徑：軸位CT圖像上測(cè)量的最大直徑；②腫瘤邊緣：在CT圖像上看到的腫瘤與正常肝實(shí)質(zhì)之間的界面，將腫瘤邊緣分為光整和不光整，腫瘤邊緣光滑表現(xiàn)為結(jié)節(jié)狀腫瘤，腫瘤包膜完整，無(wú)結(jié)節(jié)外生長(zhǎng)進(jìn)入周圍肝組織，腫瘤邊緣不光滑表現(xiàn)為邊緣模糊、多結(jié)節(jié)腫塊或結(jié)節(jié)外生長(zhǎng)型；③瘤周低密度環(huán)：門脈期腫瘤周圍環(huán)形或楔形低密度影包繞；④瘤內(nèi)動(dòng)脈：瘤內(nèi)可看到肝動(dòng)脈分支血管供血；⑤瘤周強(qiáng)化：動(dòng)脈期晚期或門靜脈期早期病灶周圍的片狀強(qiáng)化；⑥強(qiáng)化方式：是否為典型的“快進(jìn)快出”；⑦瘤內(nèi)壞死：圖像上腫瘤內(nèi)是否存在各期均未見(jiàn)強(qiáng)化的低密度區(qū)域。部分圖像在圖1～3中顯示。

圖1 典型病例1影像

5. 統(tǒng)計(jì)分析與臨床-影像模型建立

使用SPSS 26.0、R 3.5.1和Python 3.5.6進(jìn)行對(duì)臨床資料及影像學(xué)特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料若符合正態(tài)分布以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多組之間比較采用單因素ANOVA分析，非正態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)和四分位數(shù)間距［M（P25，P75）］表示，多組之間的比較采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)；定性參數(shù)以病例數(shù)（%）表示，并采用χ2檢驗(yàn)或Fisher精確檢驗(yàn)。將單因素分析差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.10）的因素納入下一步分析。使用遞歸式特征消除（recursive feature elimination，RFE）進(jìn)一步篩選特征，在特征集合上不斷的重復(fù)遞歸這個(gè)步驟，直到最終達(dá)到所需要的特征數(shù)量為止。使用svmLinear建立預(yù)測(cè)模型，并使用ROC曲線、準(zhǔn)確度、靈敏度、特異度等評(píng)估模型性能。流程圖見(jiàn)圖4。

圖2 典型病例2影像

圖3 典型病例3影像

圖4 統(tǒng)計(jì)分析流程圖

結(jié) 果

1. 一般臨床資料及影像學(xué)特征單因素分析結(jié)果

回顧性分析2019年6月—2022年3月入院的肝細(xì)胞肝癌患者共計(jì)931例，經(jīng)納入及排除標(biāo)準(zhǔn)篩選后，最終共計(jì)167例患者納入研究，通過(guò)7∶3將數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練組（n=118）和測(cè)試組（n=49），其中訓(xùn)練組男性103例（87.3%），女性15例（12.7%），平均年齡（56.6±11.3）歲。根據(jù)組織病理學(xué)結(jié)果，將患者分為MVI陰性（M0）組（50例）、MVI低危（M1）組（41例）和MVI高危（M2）組（27例）。分化程度、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST）、血小板與淋巴細(xì)胞比值（PLR）、腫瘤最大徑、腫瘤邊緣、瘤周強(qiáng)化、瘤內(nèi)壞死、瘤內(nèi)動(dòng)脈、瘤周低密度環(huán)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。詳見(jiàn)表1。

表1 肝細(xì)胞肝癌患者臨床特征及增強(qiáng)CT影像學(xué)特征的單因素分析

續(xù)表

2. 特征篩選結(jié)果

使用RFE將單因素分析中有意義的特征進(jìn)一步篩選，通過(guò)學(xué)習(xí)器返回的coef_屬性或者feature_importances_屬性來(lái)獲得每個(gè)特征的重要程度。然后從當(dāng)前的特征集合中移除最不重要的特征。在特征集合上不斷地重復(fù)遞歸這個(gè)步驟，直到最終達(dá)到所需要的特征數(shù)量為止。如圖5所示，最終共保留了7個(gè)特征，x軸表示特征的權(quán)重，y軸表示最后保留的特征，權(quán)重越大，特征預(yù)測(cè)性越強(qiáng)。

圖5 各組（M0組、M1組、M2組）最后保留的特征及其權(quán)重

3. 模型建立及模型效能結(jié)果

使用svmLinear建立預(yù)測(cè)模型。臨床-影像模型在訓(xùn)練組中診斷MVI各級(jí)的ROC曲線下面積值分別為0.87、0.68、0.88，在測(cè)試組中，對(duì)MVI各級(jí)的ROC曲線下面積值分別為0.81、0.59、0.79，詳見(jiàn)圖6。無(wú)論在測(cè)試組還是在訓(xùn)練組中，臨床-影像模型對(duì)M0、M2均具有良好的預(yù)測(cè)價(jià)值，靈敏度及特異度也均較高，但對(duì)M1的預(yù)測(cè)價(jià)值相對(duì)一般，詳見(jiàn)表2。

表2 臨床-影像模型對(duì)HCC MVI分級(jí)的診斷效能

圖6 訓(xùn)練組（A）與測(cè)試組（B）ROC曲線

討 論

MVI是HCC患者術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)的重要危險(xiǎn)因素。有研究表明，M1級(jí)患者術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的可能性較M2級(jí)明顯減小，M2級(jí)是肝癌切除術(shù)后腫瘤殘留、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的高危因素，且極有可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的R0手術(shù)切除［3］，因此準(zhǔn)確預(yù)測(cè)MVI的發(fā)生和分級(jí)尤為重要。新版《原發(fā)性肝癌診療指南》［2］雖然明確指出了MVI定義及其分級(jí)方法，但由于病理研究相對(duì)困難，主要集中在較大的研究型醫(yī)院，且病例數(shù)相對(duì)較少，多數(shù)研究者側(cè)重于術(shù)前MVI臨床預(yù)測(cè)模型的建立，而忽視了對(duì)MVI分級(jí)的預(yù)測(cè)。

本研究結(jié)果顯示，AST、PLR、腫瘤最大徑、腫瘤邊緣、瘤周強(qiáng)化、瘤內(nèi)壞死、瘤內(nèi)動(dòng)脈、瘤周低密度環(huán)均是MVI相關(guān)的危險(xiǎn)因素，在特征篩選中排除了瘤內(nèi)壞死，共納入2個(gè)臨床指標(biāo)和5個(gè)影像學(xué)指標(biāo)。

在影像學(xué)指標(biāo)中，低密度環(huán)和瘤內(nèi)動(dòng)脈是最具預(yù)測(cè)價(jià)值的特征，已有學(xué)者發(fā)現(xiàn)其與某些特征基因有關(guān)，先后提出了靜脈侵犯放射基因組特征（radiogenomic venous invasion，RVI）和靜脈侵犯雙特征預(yù)測(cè)因子（two-trait predictor of venous invasion，TTPVI），并證實(shí)其能較好的預(yù)測(cè)MVI的發(fā)生［4-6］。Renzulli等［6］的研究得出腫瘤大小、腫瘤邊緣不光滑、動(dòng)脈期瘤周強(qiáng)化以及TTPVI在MVI的預(yù)測(cè)中具有很高的準(zhǔn)確性，這與我們的結(jié)果一致。腫瘤邊緣不光滑被認(rèn)為是肝癌侵襲腫瘤包膜并突出到非腫瘤實(shí)質(zhì)的侵襲性生物學(xué)傾向，一項(xiàng)薈萃分析［7］顯示，腫瘤邊緣不光滑是術(shù)前評(píng)估MVI的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，且由于CT具有比MRI更好的空間分辨率，對(duì)于區(qū)分非光滑和光滑的腫瘤邊緣更為敏感。根據(jù)國(guó)際米蘭分期標(biāo)準(zhǔn)，我們將腫瘤大小分為＜5 cm和＞5 cm，結(jié)果表明腫瘤大小能夠預(yù)測(cè)MVI的存在，這與大多數(shù)研究結(jié)果相一致［8-10］。同時(shí)我們的研究發(fā)現(xiàn)，＞5 cm腫瘤的MVI發(fā)生率（75.5%）是＜5 cm腫瘤（44.9%）的1.68倍。有學(xué)者認(rèn)為動(dòng)脈期瘤周強(qiáng)化的出現(xiàn)可能是腫瘤侵犯微小門脈分支導(dǎo)致門脈血流較少區(qū)域出現(xiàn)代償性動(dòng)脈高灌注［11］。

在臨床指標(biāo)中，AST和PLR對(duì)MVI具有預(yù)測(cè)價(jià)值。一些研究［10，12］發(fā)現(xiàn)MVI與AST水平相關(guān)，相較于無(wú)MVI肝癌患者，有MVI的患者AST更高，無(wú)進(jìn)展生存期（PFS）和總生存期（OS）更差。PLR的升高是由于血小板水平增加和/或淋巴細(xì)胞水平下降導(dǎo)致，我們的研究結(jié)果顯示，相較于淋巴細(xì)胞水平下降，血小板水平升高更為明顯。血小板可以通過(guò)釋放血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子促進(jìn)血管生成，保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受自然殺傷細(xì)胞的細(xì)胞溶解作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)移［10］，已有研究證實(shí)PLR可以作為MVI的預(yù)測(cè)因素［13］。

最后，本研究所構(gòu)建的臨床-影像模型預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，M0級(jí)、M1級(jí)和M2級(jí)訓(xùn)練組AUC分別為0.87、0.68、0.88，測(cè)試組AUC分別為0.81、0.59、0.79。M1組的AUC明顯低于M0、M2組，我們認(rèn)為這與腫瘤的影像表現(xiàn)有著直接的關(guān)系，因?yàn)镸1級(jí)在影像上的特征可能與M0級(jí)和M1級(jí)存在部分重疊，這在之前所給的特征重要性（圖5）中也可以看出，從而導(dǎo)致模型出現(xiàn)誤判、漏判的情況。但總體來(lái)說(shuō)，該模型對(duì)MVI的發(fā)生（M0）以及MVI是否高危（M2）具有良好的預(yù)測(cè)能力，可以輔助臨床采取合適的治療方案，提高HCC患者無(wú)復(fù)發(fā)生存期（RFS）和OS。

本研究存在一定的局限性：①本研究為單中心回顧性分析，針對(duì)三分類，具有MVI病理分級(jí)的病例數(shù)較少，可能會(huì)對(duì)參數(shù)的實(shí)測(cè)值存在偏差，今后將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量。②現(xiàn)階段本研究?jī)H利用臨床、影像特征對(duì)MVI發(fā)生和分級(jí)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并未將組學(xué)特征納入。已有研究證實(shí)影像組學(xué)可以預(yù)測(cè)MVI的發(fā)生［8-9，14］，我們下一步同樣會(huì)將組學(xué)納入，構(gòu)建聯(lián)合模型，進(jìn)一步挖掘影像對(duì)臨床診斷的價(jià)值。

綜上所述，本研究通過(guò)將增強(qiáng)CT圖像特征與臨床指標(biāo)聯(lián)合所構(gòu)建的模型能夠無(wú)創(chuàng)、有效地預(yù)測(cè)肝癌微血管的發(fā)生和M2級(jí)的存在，從而可為HCC患者的術(shù)前臨床診斷、治療方案的選擇以及術(shù)后的預(yù)期提供依據(jù)。