魯夢恬,瞿琦,徐磊,張繼云,劉茂童,姜吉鋒,張濤,張學琴*
肝癌發(fā)病率位居全球惡性腫瘤第六位,死亡率高居第二位[1]。盡管肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的治療方案已經(jīng)取得了很大的進步,但其預后仍然較差[2]。細胞角蛋白19(cytokeratin 19, CK19)陽性表達的HCC 具有多種與增殖、侵襲性相關的基因特征(轉化生長因子-β 途徑和上皮-間充質轉化的相關因子上調等),常表現(xiàn)出浸潤樣外觀、低分化、微血管浸潤等病理特征,臨床上常與較高的血清甲胎蛋白(alpha-fetoprotein, AFP)水平、慢性乙型肝炎、淋巴結轉移相關[3-5]。CK19 陽性HCC 肝切除術及射頻消融術后的預后較差,對經(jīng)動脈化療栓塞術、全身化療也具有治療耐藥性[5-7]。由于其不同分子特征和侵襲性表現(xiàn),治療方案也需進行調整:CK19 陽性HCC 患者行根治性切除術需擴大切除范圍,且患者術后聯(lián)合索拉非尼療效更佳[5];TGFbR1 抑制劑、PDGFRα 抑制劑等被視為其特異性靶向藥物[8-9],目前CK19 的表達狀態(tài)僅能通過活檢或術后病理標本確定,對于不可切除性HCC,通過術前影像學檢查預測其表達可彌補病理穿刺標本的局限性,為臨床治療決策提供重要參考。
釓塞酸二鈉是一種常用的肝細胞特異性對比劑,與傳統(tǒng)的MRI對比劑相比,其增強MRI肝膽期圖像呈現(xiàn)出獨特的信號表現(xiàn),能更準確地檢測HCC 病灶和評估病灶特征[10]。而2018 版肝臟影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Liver Imaging Reporting and Data System,LI-RADS)是規(guī)范HCC 影像診斷的綜合評估系統(tǒng),對影像征象提供標準定義,可根據(jù)征象判斷腫瘤的良惡性及HCC的可能性[11]。
CHOI 等[12]最早發(fā)現(xiàn)不光滑腫瘤邊緣、動脈期環(huán)狀強化、腫瘤-肝臟表觀擴散系數(shù)比值較低、腫瘤-肝臟肝膽期信號比值較低可以預測HCC 的CK19 表達。HU 等[13]、高知玲等[14]研究認為靶環(huán)樣表現(xiàn)(動脈期環(huán)狀強化、DWI 靶征)和AFP 水平升高與CK19 陽性表達HCC 密切相關;陳玉瑩等[15]的研究則表明DWI 靶征是HCC CK19 表達的獨立預測因素。目前已有的研究結論不盡相同,均缺乏驗證步驟;納入的影像征象均較少且征象大多缺乏統(tǒng)一標準定義;此外,鮮有研究同時評估患者預后情況。本研究采用LI-RADS v2018 的MRI 特征及其他有潛在價值的MRI 征象,對HCC 的CK19 表達進行術前風險預測并探討其預后意義,旨在協(xié)助臨床治療決策的優(yōu)化以及改善患者預后。
回顧性分析2015 年5 月至2021 年6 月在本院行根治性肝切除術的HCC患者資料。納入標準:(1)手術病理確認為HCC;(2)具有完整的臨床、病理資料;(3)術前2周內行釓塞酸二鈉增強MRI檢查;(4)病灶直徑≤10 cm。排除標準:(1)術前接受過介入治療、靶向或免疫治療等其他抗腫瘤治療;(2)有肝外原發(fā)惡性腫瘤病史;(3)有大血管癌栓或遠處轉移;(4)圖像不完整或質量不佳;(5)復發(fā)狀態(tài)不明確;(6)隨訪時間<1年且無復發(fā)?;颊吲R床病理資料包括:性別、年齡、乙肝病史、AFP 水平、總膽紅素、國際標準化比值(international normalized ratio, INR)、Edmondson-Steiner分級及微血管侵犯( microvascular invasion, MVI)。所有患者肝切除術后每3~6 個月復查一次,包括超聲、CT 或MRI 增強檢查以及AFP 水平檢查,隨訪時間范圍為1~78 個月。無復發(fā)生存期(recurrence-free survival, RFS)指從手術日期到首次復發(fā)或末次隨訪(若未觀察到復發(fā))的間隔時間。早期復發(fā)定義為患者術后1 年內復發(fā),晚期復發(fā)定義為患者術后1 年后復發(fā)[16]。220 例患者中共103 例復發(fā),其中51 例為早期復發(fā),52例為晚期復發(fā)。
本研究遵守《赫爾辛基宣言》,經(jīng)過南通市第三人民醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審查批準,并免除受試者知情同意,批準文號:EK2021017。
所有患者的HCC切片由2名均具有15年病理診斷經(jīng)驗的病理科副主任醫(yī)師評估,使用單克隆抗體對標本行CK19 免疫組化染色,在400 倍光鏡下觀察5 個獨立視野,CK19 陽性定義為瘤內≥5%的區(qū)域有中等-明顯程度的細胞染色[17]。
使用3.0 T MRI 掃描儀(Achieva 3.0 T,飛利浦醫(yī)療公司)、16 通道腹部相控陣線圈進行掃描。平掃序列包括:軸位T1WI 同相位和反相位序列、軸位和冠狀位T2WI 脂肪抑制序列、b 值為0、800 s/mm2的軸位擴散加權成像序列(diffusion-weighted imaging,DWI)。以0.025 mmol/kg 的劑量、1.0 mL/s 的速率靜脈注射對比劑釓塞酸二鈉。采用T1高分辨力各向同性容積激發(fā)序列在注射對比劑前及注射后第20~25 s、60 s、3 min、20 min 采集軸位平掃、動脈期(arterial phase, AP)、門靜脈期(portal phase, PP)、移行期(transitional phase, TP)、軸位及冠狀位肝膽期(hepatobiliary phase, HBP)圖像。各序列掃描參數(shù)如下:(1)T1WI序列,TR 100 ms,TE 2.3 ms,層厚5 mm,翻轉角10°,矩陣240×140,F(xiàn)OV 380 mm×330 mm;(2)T2WI 抑脂序列,TR 2 000 ms,TE 70 ms,層厚7 mm,翻轉角90°,矩陣240×140,F(xiàn)OV 360 mm×300 mm;(3)DWI 序列,TR 3 200 ms,TE 55 ms,層厚7 mm,翻轉角90°,矩陣240×140,F(xiàn)OV 375 mm×305 mm,以b 值=800 s/mm2的圖像重建表觀擴散系數(shù)圖。
由具有10 年與15 年工作經(jīng)驗的兩名放射科副主任醫(yī)師在對病理結果不知情的情況下閱片并達成一致意見,若有分歧則咨詢第三位具有20 年腹部影像診斷經(jīng)驗的主任醫(yī)師意見。當患者病灶數(shù)目≥2時,選擇最大者進行評估及測量。
根據(jù)LI-RADS v2018[18]對病灶進行評價。(1)HCC 主要征象包括:動脈期明顯強化、非周邊廓清、包膜強化、大??;(2)惡性腫瘤的輔助征象包括:結中結、馬賽克征、瘤內脂肪、瘤內出血、輕中度T2 高信號、暈狀強化;(3)LR-M(可能或確定的非HCC 惡性腫瘤)類征象包括:環(huán)形動脈期高強化、靶樣擴散受限、中央延遲強化、移行期靶征、肝膽期靶征。
其他MRI 定性特征:瘤內壞死或囊變(腫瘤內長T2信號且無強化的區(qū)域)[19],肝膽期瘤周低信號(腫瘤周邊的不規(guī)則低信號區(qū)域)[20],不光滑腫瘤邊緣(腫瘤邊緣結節(jié)狀突起伸入肝實質或邊界不清晰)[21]。定量特征:腫瘤-肝實質相對增強比(the relative enhancement ratio, RER)[22]。在平掃和增強動脈期、肝膽期圖像上選取腫瘤最大層面手工勾畫感興趣區(qū)(region of interest, ROI),避開血管、壞死等區(qū)域,測量腫瘤和鄰近肝實質的信號(signal intensity, SI),RER=(增強SI腫瘤/增強SI肝實質)/(平掃SI腫瘤/平掃SI肝實質)。
使用SPSS 22.0、Medcalc15.0 及R 軟件進行統(tǒng)計分析。分別比較訓練集、驗證集資料的組間差異,符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差(±s)描述并采用獨立樣本t檢驗,非正態(tài)分布的計量資料以中位(上下四分位數(shù))M(P25,P75)描述并采用Mann-WhitneyU檢驗;計數(shù)資料組間差異的比較采用卡方檢驗或Fisher 精確檢驗。將訓練集存在組間差異的臨床資料、影像特征納入單因素logistic 回歸分析,并將P<0.1的變量進一步納入多因素logistic回歸分析。根據(jù)多因素分析結果構建列線圖并繪制校準曲線,使用Hosmer-Lemeshow 檢驗校準曲線擬合度,繪制臨床決策曲線評估預測模型的臨床適用性。計算所有患者的列線圖評分,采用受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線評估預測評分的診斷效能,計算曲線下面積(area under the curve,AUC)、敏感度、特異度、準確度、陽性預測值及陰性預測值。當約登指數(shù)最大時取評分截斷值將患者分為高、低風險亞組。采用Kaplan-Meier 生存曲線及l(fā)og-rank 檢驗比較CK19 表達陽性、陰性組患者的總體無復發(fā)生存率;并比較模型預測高、低風險組患者的總體、早期及晚期無復發(fā)生存率。P<0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。
共納入HCC 患者病例220 例,其中男156 例,女64 例,年齡(58.6±9.1)歲。按7∶3 的比例隨機分為訓練集和驗證集,訓練集包括CK19 陽性組43 例、CK19 陰性組111 例,驗證集包括CK19 陽性組16 例、CK19 陰性組50 例。訓練集與驗證集HCC 患者的臨床病理資料如表1所示,組間比較顯示訓練集隊列的男性患者更少(P=0.008),其余資料差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。
表1 HCC患者的臨床病理資料的比較Tab.1 Comparison of clinical and pathological data of HCC patients
訓練集、驗證集CK19 陽性組與CK19 陰性組HCC 患者的臨床影像資料如表2所示。在訓練集中,CK19陽性組患者AFP水平更高,LR-M 分類、動脈期明顯強化、暈狀強化、環(huán)形動脈期高強化、靶樣擴散受限、瘤內壞死或囊變、不光滑腫瘤邊緣比例更高,肝膽期RER更低(P均<0.05);在驗證集中,CK19陽性組患者的LR-M 分類、動脈期明顯強化、環(huán)形動脈期高強化、靶樣擴散受限、不光滑腫瘤邊緣比例更高(P均<0.05)。
表2 CK19陽性組與CK19陰性組HCC患者的臨床影像資料比較Tab.2 Comparison of clinical and imaging features between CK19-positive and CK19-negative HCC patients
單因素logistic 回歸分析結果顯示,動脈期明顯強化、暈狀強化、環(huán)形動脈期高強化、靶樣擴散受限、瘤內壞死或囊變、不光滑腫瘤邊緣、肝膽期RER 與CK19 陽性表達HCC 之間存在潛在相關性(P均<0.05)。上述變量共同納入多因素logistic 回歸分析發(fā)現(xiàn):暈狀強化(OR=3.432,95%CI:1.029~11.447;P=0.045)、環(huán)形動脈期高強化(OR=32.073,95%CI:1.874~549.040;P=0.017)、靶樣擴散受限(OR=12.941,95%CI:2.068~80.988;P=0.006)、不光滑腫瘤邊緣(OR=4.590,95%CI:1.359~15.505;P=0.014)及肝膽期RER(OR=0.014,95%CI:0.001~0.549;P=0.023)為CK19 陽性表達HCC 的獨立預測因素(表3)。典型病例的影像、病理表現(xiàn)見圖1。
表3 訓練集CK19陽性表達HCC的單因素及多因素logistic回歸分析Tab.3 Univariate and multivariate logistic regression analysis of CK19-positive expression in HCC in the training set
基于logistic 回歸分析構建預測CK19 陽性表達HCC 的列線圖(圖2)并對各變量賦分,暈狀強化=23 分,環(huán)形動脈期高強化=50 分,靶樣擴散受限=57 分,不光滑腫瘤邊緣=26 分,肝膽期RER=-91 分×數(shù)值,各變量的分值總和即為每位患者的預測評分。當約登指數(shù)最大時,ROC 曲線分析得出的預測模型各項指標如表4所示,提示模型診斷效能較高。預測模型在訓練集、驗證集的AUC分別為0.884(95%CI:0.823~0.930)、0.748(95%CI:0.625~0.846),顯示模型的區(qū)分度較高;訓練集、驗證集的校準曲線(圖3)均顯示模型預測概率與實際概率之間一致性較好,Hosmer-Lemeshow 檢驗顯示擬合度較高;訓練集、驗證集的決策曲線(圖4)均顯示預測模型有較好的臨床適用性。
圖2 預測角蛋白19 陽性表達肝細胞癌(HCC)的列線圖。RER:腫瘤-肝實質相對增強比。Fig.2 Nomogram for predicting cytokeratin 19 positive expression in hepatocellular carcinoma (HCC).RER: the relative enhancement ratio.
表4 預測模型對CK19陽性HCC的診斷效能Tab.4 Diagnostic efficiency of predictive models for CK19-positive HCC
CK19 表達陽性、陰性組患者的中位生存期分別為27.1(95%CI:23.1~31.1)個月、49.7(95%CI:37.7~61.6)個月;模型預測高、低風險組患者的中位生存期分別為26.1(95%CI:20.0~32.2)個月、52.1(95%CI:35.8~68.3)個月。Kaplan-Meier 生存曲線及l(fā)og-rank檢驗結果顯示:CK19 陽性組患者的總無復發(fā)生存率顯著差于CK19 陰性組(P=0.019)(圖5A),高風險組患者的總無復發(fā)生存率顯著差于低風險組(P=0.010)(圖5B);高風險組患者的早期、晚期無復發(fā)生存率均顯著差于低風險組(P=0.035,P=0.017)(圖5C、5D)。
圖5 Kaplan-Meier生存曲線分別比較CK19陽性與陰性組的總體無復發(fā)生存率(5A),高風險與低風險組的總體(5B)、早期(5C)及晚期(5D)無復發(fā)生存率。Fig.5 Kaplan-Meier survival curves comparing overall recurrence-free survival rates between the CK19-positive and negative groups (5A), as well as overall (5B),early (5C) and late(5D) recurrence-free survival rates between high-risk and low-risk groups.
本研究發(fā)現(xiàn)暈狀強化、環(huán)形動脈期高強化、靶樣擴散受限、不光滑腫瘤邊緣、肝膽期RER 較低是HCC CK19表達的獨立預測因素,并根據(jù)列線圖對因素的危險程度量化賦分、對HCC 的CK19 表達風險進行分層。我們首次將LI-RADS v2018 及其他常用MRI 征象同時納入研究構建預測模型,并且討論了模型的預后價值,模型在驗證集的ROC 曲線下面積(0.748)、校準曲線及決策曲線分析結果體現(xiàn)了其在臨床上具有一定普適性和推廣性,有助于臨床制訂更合理的治療決策及改善患者預后。
本研究發(fā)現(xiàn)暈狀強化是HCC CK19 表達的獨立預測因素。暈狀強化屬于LI-RADS 中支持惡性腫瘤的輔助征象,其生物學基礎是腫瘤細胞增殖阻塞病灶內的肝靜脈,導致血液流入腫瘤周圍的竇狀動脈或門靜脈,從而瘤周肝實質在動脈晚期或者門靜脈期強化[23]。既往有研究得出暈狀強化是預測HCC CK19 陽性表達的關鍵因素[24],這與本研究的發(fā)現(xiàn)一致。此外,暈狀強化還被證實與HCC低分化、MVI密切相關[25-26],提示該征象對于預測HCC的侵襲性方面具有重要價值,而CK19 陽性表達HCC 往往被歸為一種侵襲性表型。本研究發(fā)現(xiàn)環(huán)形動脈期高強化、靶樣擴散受限是HCC CK19 表達的獨立預測因素,這與先前研究結論一致[13-14,27]。動脈期環(huán)狀強化、靶樣擴散受限屬于LR-M 類靶樣征象,常見于膽管細胞癌(intrahepatic cholangiocarcinoma, ICC)、混合型肝細胞-膽管細胞癌(combined hepatocellular carcinoma and cholangiocarcinoma, cHCC-CC)及 不 典 型HCC[28]。這兩個征象可能是病灶邊緣腫瘤細胞豐富、中央纖維成分較多所致[29],類似于ICC和cHCC-CC的病理學特征[30]。CK19表達易促進纖維間質增生[4],預示HCC 有膽管細胞表型分化傾向,因此該類HCC 的組織學特征可介于典型HCC 與ICC 之間[15],從而在影像學上表現(xiàn)為靶樣征象。在本研究中,訓練集CK19 陽性表達HCC 表現(xiàn)為LR-M 的發(fā)生率遠高于CK19 陰性表達HCC,這可能也是由于CK19 陽性表達HCC 的病理組織學特點所致,靶樣征象的出現(xiàn)使病灶更容易被判定為LR-M類。
本研究發(fā)現(xiàn)腫瘤邊緣不光滑是HCC CK19 表達的獨立預測因素,這一結論與CHOI 等發(fā)現(xiàn)一致[12]。腫瘤邊緣不光滑反映了腫瘤的病理生長模式,包括局灶性結節(jié)突起型、多結節(jié)突起型或浸潤型,還可能提示包膜破裂或腫瘤細胞浸潤到肝實質中,代表腫瘤細胞的侵襲能力[31]。既往研究數(shù)據(jù)表明,CK19 陽性表達HCC 的大體病理更多表現(xiàn)為多結節(jié)突起融合、浸潤樣生長外觀,這也解釋了不光滑腫瘤邊緣在CK19 陽性表達HCC 出現(xiàn)更頻繁的組織學基礎[32]。本研究發(fā)現(xiàn)肝膽期RER 降低是HCC CK19 表達的獨立預測因素。正常肝實質在HBP表現(xiàn)為高信號是由于有機陰離子轉運多肽(OATP1B3)促進肝細胞對釓塞酸二鈉的攝取,而腫瘤細胞中OATP1B3 表達減少導致其在HBP 表現(xiàn)為低信號[33]。筆者認為,CK19 陽性表達HCC 的侵襲性生物行為可能使腫瘤細胞中OATP1B3 的表達進一步下調,細胞攝取功能不足造成腫瘤HBP信號更低,從而導致肝膽期RER減低。
本研究發(fā)現(xiàn),模型預測高低風險分組的總體復發(fā)、早期及晚期復發(fā)均存在顯著差異,提示HCC CK19表達的風險預測模型有助于評估HCC術后復發(fā)。先前研究已指出CK19陽性表達是HCC術后復發(fā)、轉移的危險因素[34-35],本研究中CK19表達陽性組與模型預測高風險組患者的中位生存期相似,這一結果也提示預測模型與病理在評估預后方面具有相似作用。既往研究表明,不光滑腫瘤邊緣、暈狀強化與HCC術后侵襲、復發(fā)密切相關[36-37]。MOON等[38]發(fā)現(xiàn),LR-M類靶樣征象(包括靶樣擴散受限、環(huán)形動脈期高強化)高度提示HCC患者預后不良。這與本研究結論類似,以上4個影像特征聯(lián)合肝膽期RER構建的CK19風險預測模型在評估HCC術后復發(fā)方面具有一定價值。
本研究具有以下局限性:首先,本研究為單中心回顧性研究,后續(xù)需進行進一步的多中心前瞻性研究以完善預測模型的構建與驗證;其次,本研究僅納入手術切除后的患者,可能存在一定選擇偏倚;最后,納入病例多有乙肝病毒感染病史,后期研究將納入更多其他肝病背景的HCC患者。
綜上所述,基于LI-RADS v2018 及其他MRI 征象構建的預測模型可對HCC 的CK19 表達風險進行量化分層,將HCC 患者分為CK19 表達高風險和低風險人群,并可評估HCC患者術后復發(fā),為臨床精準治療提供有效參考。
作者利益沖突聲明:全體作者均聲明無利益沖突。
作者貢獻聲明:張學琴設計本研究的方案,對稿件重要的智力內容進行了修改,獲得南通市科技計劃項目基金資助;魯夢恬起草和撰寫稿件,獲取、分析及解釋本研究的數(shù)據(jù);瞿琦、徐磊、張繼云、劉茂童、姜吉鋒、張濤獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù),對稿件重要的智力內容進行了修改;徐磊獲得南通市衛(wèi)生健康委科研課題基金資助;全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿,同意對本研究的所有方面負責,確保本研究的準確性和誠信。