顧萃華，潘仕文，邱 玨，王進(jìn)進(jìn)

目前，經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）已成為治療局限性進(jìn)展性肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）的重要選擇，其操作簡(jiǎn)單、并發(fā)癥少、療效確切，可降低腫瘤負(fù)荷，獲取手術(shù)切除機(jī)會(huì)，提高患者生存率［1-2］。然而，由于HCC 的生物學(xué)行為具有高度的細(xì)胞異質(zhì)性，對(duì)TACE 的療效差異很大，TACE 反應(yīng)的異質(zhì)性也導(dǎo)致局部腫瘤的高復(fù)發(fā)率，治療后2 年、3 年和5年的復(fù)發(fā)率高達(dá)46%、58%和63%［3-4］。因此，臨床需要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)HCC 對(duì)TACE 的反應(yīng)性，篩選最佳適應(yīng)證患者以提高臨床療效，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)個(gè)性化診療。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）對(duì)HCC診斷、臨床分期、療效評(píng)估以及預(yù)后隨訪發(fā)揮重要作用［5］。但是，臨床上主要依賴放射科醫(yī)師對(duì)MRI圖像的人工分析，經(jīng)驗(yàn)依賴性較高，耗時(shí)較長(zhǎng)，變異度較大；尤其對(duì)于HCC 較高的腫瘤異質(zhì)性更難以得出客觀、 準(zhǔn)確的分析，從而影響診療過(guò)程［6］。MRI 具有較高的時(shí)間和空間分辨率，尤其對(duì)軟組織分辨率較高，具有動(dòng)態(tài)對(duì)比劑增強(qiáng)（dynamic contrast enhancement，DCE）和彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）等多個(gè)序列［7-8］，能夠提供腫瘤更多的組織學(xué)和功能學(xué)信息。目前，放射組學(xué)越來(lái)越受到關(guān)注，軟件通過(guò)圖像自動(dòng)提取定量特征來(lái)表征不同疾病的表型，發(fā)現(xiàn)人工無(wú)法識(shí)別的微小變化，從而實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或者自動(dòng)化的疾病診斷，加快分析過(guò)程，提高診斷準(zhǔn)確率［9］。Wang 等［10］研究開(kāi)發(fā)了一款基于MRI 的放射組學(xué)列線圖模型，但是MRI 成像僅包含常規(guī)序列和對(duì)比增強(qiáng)兩種；而且臨床因素只納入了C 反應(yīng)蛋白和治療方法，未納入與腫瘤特征密切相關(guān)的臨床分期和肝功能分級(jí)等。因此，本研究主要基于臨床特征和多模態(tài)MRI 成像的放射組學(xué)紋理分析技術(shù)開(kāi)發(fā)一款列線圖模型，指導(dǎo)評(píng)估預(yù)測(cè)中晚期HCC 患者TACE 后3 個(gè)月的腫瘤反應(yīng)，為臨床個(gè)性化制定TACE 策略和評(píng)估臨床療效提供便捷化的工具。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

納入2017 年1 月至2021 年12 月蘇州市第九人民醫(yī)院病理確診中晚期HCC 患者105 例，男性61 例，女性44 例，年齡（56.2±5.9）歲。根據(jù)巴塞羅那臨床肝癌（Barcelona clinical liver cancer，BCLC）分期系統(tǒng)B 期61 例，C 期44 例；TACE 常規(guī)藥物49 例，藥物洗脫珠56 例。本研究經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（WJYY-2017003）。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡大于18 歲，KPS 大于75 分；②符合HCC 的診斷標(biāo)準(zhǔn)； ③符合TACE 適應(yīng)證，化療順利完成，患者康復(fù)出院；④MRI 圖像清晰；⑤至少完成3 個(gè)月的臨床隨訪，資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①肝轉(zhuǎn)移瘤，肝癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；②化療前應(yīng)用放療或者免疫治療；③對(duì)化療藥物和造影劑過(guò)敏；④嚴(yán)重心肺腎等功能障礙。

1.2 研究方法

化療后3 個(gè)月根據(jù)改良的實(shí)體瘤反應(yīng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)（modified response evaluation criteria in solid tumors，mRECIST）分為反應(yīng)組63 例（包括完全緩解和部分緩解），無(wú)反應(yīng)組42 例（包括疾病穩(wěn)定和腫瘤進(jìn)展）。其中完全緩解為腫瘤完全消失，部分緩解為殘余腫瘤直徑總和至少減少30%，腫瘤進(jìn)展為殘余腫瘤直徑總和至少增加20%，疾病穩(wěn)定介于部分緩解和腫瘤進(jìn)展之間。105 例隨機(jī)分為訓(xùn)練組63 例和驗(yàn)證組42 例，訓(xùn)練組40 例出現(xiàn)腫瘤反應(yīng)，23 例為無(wú)反應(yīng)；驗(yàn)證組23 例出現(xiàn)腫瘤反應(yīng)，19 例為無(wú)反應(yīng)。

記錄性別、年齡、化療前Child-Pugh 分級(jí)、BCLC分期、HBsAg 陽(yáng)性、腫瘤最大直徑、血清TBil、AFP、ALT 和白蛋白水平以及TACE 治療方式。

1.3 TACE 流程

根據(jù)患者身體狀況、腫瘤特征、醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)以及患者意愿等綜合評(píng)估后，選擇TACE 藥物。參照相關(guān)指南意見(jiàn)進(jìn)行操作，確保治療過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化。常規(guī)藥物有碘油、明膠海綿顆粒和聚乙烯醇，DEB（江蘇恒瑞醫(yī)藥有限公司）直徑為100～300 μm，裝載60～80 mg 表柔比星、吡柔比星或多柔比星。在數(shù)字減影血管造影監(jiān)測(cè)下，通過(guò)導(dǎo)管將栓塞劑注入肝動(dòng)脈血管系統(tǒng)，復(fù)查造影未發(fā)現(xiàn)腫瘤中對(duì)比劑染色時(shí)，確定栓塞成功?；熀蟪Ｒ?guī)管理，包括水合、止吐、疼痛控制和監(jiān)測(cè)肝功能變化等。

1.4 MRI 掃描和放射組學(xué)分析

化療前使用3.0T MRI 采集T1WI、T2WI、DCE和DWI 多個(gè)序列，A.K.軟件提取紋理特征。儀器使用Philips ENGENIA 型3.0T MR 掃描儀，序列和參數(shù)設(shè)置：①頻譜預(yù)飽和，反轉(zhuǎn)恢復(fù)T2 加權(quán)序列，重復(fù)時(shí)間/回波時(shí)間=3 000/200 ms，層厚7 mm，層間隙1 mm，矩陣200×195；②屏息未增強(qiáng)和對(duì)比增強(qiáng)的DIXON-T1WI（水）序列，每千克體重注射0.1 mmol 釓噴酸二甲葡胺（廣州康晨制藥有限公司），重復(fù)時(shí)間/回波時(shí)間1/回波時(shí)間2=3.6/1.31/2.2 ms，視野400～314 mm，厚度5 mm，間隙2.5 mm，矩陣224×166，掃描4 個(gè)動(dòng)態(tài)期，即肝動(dòng)脈期15 s、門靜脈期50 s、實(shí)質(zhì)期90 s 和延遲期180 s； ③屏氣擴(kuò)散加權(quán)回波平面序列，視野400～343 mm，矩陣116×97，重復(fù)時(shí)間/回波時(shí)間=2 500/64 ms，厚度7 mm，間隙1 mm，b 值取0 和800 s/mm2。

術(shù)前T2 加權(quán)圖像導(dǎo)入ITK-SNAP （www.ITKSNAP.org）描繪腫瘤區(qū)域的感興趣體積（VOI），由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)生獨(dú)立完成，確保觀察者內(nèi)和觀察者間分割的再現(xiàn)性（見(jiàn)圖1）。然后，利用人工智能工具包軟件（A.K.軟件，GE Healthcare）計(jì)算VOI的定量特征［11］，對(duì)提取的特征進(jìn)一步降維處理，使用Z 分?jǐn)?shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，消除每個(gè)特征數(shù)據(jù)的單位限制，將所有異常值替換為中位數(shù)。采用LASSO 邏輯回歸算法進(jìn)行特征選擇，篩選出高度相關(guān)的特征。最后計(jì)算Rad-score。隨機(jī)挑選10 例患者（5 例腫瘤反應(yīng)和5 例未反應(yīng)）分別由2 名放射科醫(yī)師獨(dú)立進(jìn)行放射組學(xué)分析，計(jì)算Rad-score，評(píng)估觀察者間的一致性；每例患者間隔1 個(gè)月后由同一名放射科醫(yī)師重新分析并計(jì)算Rad-score，評(píng)估觀察者內(nèi)的一致性，以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）表示。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件。正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例（%）表示，比較采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。LASSO 回歸篩選放射組學(xué)的最優(yōu)預(yù)測(cè)因子，并計(jì)算Rad-score； ROC 計(jì)算腫瘤無(wú)反應(yīng)的AUC，比較采用Z檢驗(yàn)；多因素logistic 回歸模型篩選腫瘤無(wú)反應(yīng)的危險(xiǎn)因素，采用逐步后退法；R 軟件建立列線圖模型，校正曲線進(jìn)行吻合度驗(yàn)證。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料比較

訓(xùn)練組與驗(yàn)證組患者的臨床資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）； 無(wú)反應(yīng)組比反應(yīng)組Child-Pugh 分級(jí)B 和BCLC 分期C 增多，血清AFP 水平升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 患者一般資料比較

2.2 影像特征參數(shù)篩選

A.K.軟件共提取MRI 紋理特征396 個(gè)，這些特征分為5 類，包括直方圖、形狀因子、灰度大小區(qū)域矩陣（GLSZM）、灰度共生矩陣（GLCM）和游程矩陣（RLM）。利用LASSO 回歸篩選最優(yōu)預(yù)測(cè)因子6 個(gè)，根據(jù)各因子對(duì)應(yīng)的非零系數(shù)相乘的線性組合計(jì)算放射組學(xué)評(píng)分（Rad-score），見(jiàn)表2 和圖2。

表2 放射組學(xué)特征參數(shù)及對(duì)應(yīng)系數(shù)

圖2 中晚期肝癌多模態(tài)MRI 的放射組學(xué)紋理分析LASSO 回歸

2.3 放射組學(xué)評(píng)分

ROC 計(jì)算Rad-score 預(yù)測(cè)TACE 后腫瘤無(wú)反應(yīng)的AUC 分別為0.842 和0.803，見(jiàn)表3。

表3 各模型預(yù)測(cè)TACE 后腫瘤無(wú)反應(yīng)的ROC

2.4 logistic 回歸分析腫瘤無(wú)反應(yīng)的危險(xiǎn)因素

多因素logistic 回歸模型顯示，AFP≥50 ng/mL、Child-Pugh 分級(jí)B、BCLC 分期C 和Rad-score 是腫瘤無(wú)反應(yīng)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P＜0.05），見(jiàn)表4。

表4 logistic 回歸分析腫瘤無(wú)反應(yīng)的危險(xiǎn)因素

2.5 預(yù)測(cè)模型建立及比較

ROC 顯示，臨床-放射組學(xué)結(jié)合預(yù)測(cè)腫瘤無(wú)反應(yīng)的AUC 最高（Z＞3.659，P＜0.01）。

2.6 列線圖的建立

R 軟件開(kāi)發(fā)基于臨床-放射組學(xué)的列線圖模型，總分110 分，見(jiàn)圖3。

圖3 預(yù)測(cè)TACE 后腫瘤無(wú)反應(yīng)的列線圖

2.7 列線圖的驗(yàn)證

校正曲線顯示列線圖的吻合度較好，見(jiàn)圖4。

圖4 列線圖的校正曲線

3 討論

HCC 是我國(guó)主要的原發(fā)性肝癌類型，有較高的發(fā)病率和病死率，且呈年輕化趨勢(shì)［12］。50%～80%患者確診時(shí)已處于中晚期，無(wú)手術(shù)根治機(jī)會(huì)。Cezanne 和細(xì)胞因子信號(hào)3 甲基化被證實(shí)與TACE 腫瘤反應(yīng)的高度異質(zhì)性相關(guān)［13-14］，但是預(yù)測(cè)TACE 腫瘤反應(yīng)和患者預(yù)后的效能依然有限。TACE 是一種局部姑息性介入治療，通過(guò)阻塞腫瘤供血?jiǎng)用}導(dǎo)致廣泛壞死和抑制腫瘤進(jìn)展，在中晚期肝癌治療中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，肝癌患者對(duì)TACE 的臨床反應(yīng)往往表現(xiàn)出很大的個(gè)體差異性，因此TACE 前準(zhǔn)確評(píng)估腫瘤反應(yīng)尤為重要。

本研究顯示，中晚期肝癌TACE 后3 個(gè)月腫瘤無(wú)反應(yīng)率為40.0%。MRI 放射組學(xué)的紋理分析共篩選出396 個(gè)組學(xué)特征，包括42 個(gè)直方圖特征、9 個(gè)形狀因子特征、11 個(gè)GLSZM 特征、180 個(gè)RLM 特征和154 個(gè)GLCM 特征?；谥狈綀D特征能夠反映腫瘤的強(qiáng)度信息，形狀因子特征可以描述腫瘤區(qū)域的三維大小和形狀，GLSZM 特征反映具有特定灰度級(jí)別的像素與灰度值的另一個(gè)像素發(fā)生的次數(shù)，表示特定像素的聯(lián)合概率，RLM 特征為具有不同灰度像素的運(yùn)行次數(shù)和給定方向的運(yùn)行長(zhǎng)度［15-16］。這些特征在人工分析中往往無(wú)法被識(shí)別，體現(xiàn)出放射組學(xué)的優(yōu)越性。LASSO 縮小回歸系數(shù)進(jìn)一步整合形成Rad-score，包含有效的生物學(xué)信息，反映腫瘤的異質(zhì)性。Rad-score 與腫瘤的生物學(xué)特性高度相關(guān)，可以有效預(yù)測(cè)患者的預(yù)后，與Kong 等［17］的研究結(jié)果一致。

本研究顯示，無(wú)反應(yīng)組Child-Pugh 分級(jí)B 和BCLC 分期C 增多，血清AFP 水平升高。BCLC 分期和Child Pugh 分級(jí)被多個(gè)指南推薦作為HCC 患者預(yù)后和治療的分層依據(jù)［18］，實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)（如AFP、HBsAg）與HCC 預(yù)后也有重要聯(lián)系［19］。多因素logistic回歸顯示，AFP ≥50 ng/mL、Child- Pugh 分級(jí)B、BCLC 分期C 和Rad-score 是腫瘤無(wú)反應(yīng)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。臨床Rad-score 預(yù)測(cè)腫瘤無(wú)反應(yīng)有更高的效能。ROC 證實(shí)，臨床-放射組學(xué)結(jié)合預(yù)測(cè)腫瘤無(wú)反應(yīng)的AUC 最高。列線圖將模型可視化，方便臨床實(shí)踐。校正曲線顯示列線圖預(yù)測(cè)概率與實(shí)際無(wú)反應(yīng)發(fā)生率有較好的吻合度，提示列線圖能夠?yàn)榕R床早期準(zhǔn)確篩選腫瘤無(wú)反應(yīng)患者，調(diào)整治療方案，改善臨床療效。目前，尚缺乏關(guān)于常規(guī)藥物與DEB 在化療療效差異性方面的強(qiáng)效循證醫(yī)學(xué)證據(jù)［20］。

本研究仍有一些局限性：首先，是單中心回顧性研究，選擇偏差不可避免；其次，樣本量相對(duì)較小，需要外部驗(yàn)證和較大的數(shù)據(jù)集來(lái)完善結(jié)果。未來(lái)，應(yīng)進(jìn)行大樣本、多中心隊(duì)列和多模式研究，驗(yàn)證該放射組學(xué)特征的預(yù)測(cè)價(jià)值。

綜上所述，多模態(tài)MRI 的放射組學(xué)紋理分析量化評(píng)分對(duì)預(yù)測(cè)中晚期HCC 患者TACE 后3 個(gè)月的腫瘤無(wú)反應(yīng)有一定價(jià)值，結(jié)合臨床因素構(gòu)建的列線圖模型有較好的可視化效果和臨床實(shí)踐潛能。