基于CT的影像組學信息預測局部晚期食管鱗癌新輔助同期放化療療效的初步研究△

周 超 侯利橋 許韻宇 周蘇娜 楊海華 李文峰

(溫州醫科大學附屬臺州醫院放療科 臺州 317000)

食管癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，居惡性腫瘤發病率的第6位，居惡性腫瘤死亡率的第4位[1]。局部晚期食管癌單純手術的療效較差，單純手術的5年生存率僅20.6%～34%[2]，新輔助同期放化療聯合根治性手術可提高局部晚期食管癌的療效[3]。新輔助同期放化療后病理完全緩解(pathological complete response，pCR)是食管癌獲得長期生存的一個獨立預后因素[4]。因此，如何去預測新輔助同期放化療后是否獲得pCR顯得極為重要。

影像組學(radiomics)采用自動化算法將感興趣區域(Region Of Intrest，ROI)的影像數據轉化為可發掘的高維特征，并將其用于指導疾病治療和預測轉歸[5]。基于CT的影像組學信息能否預測食管鱗癌新輔助同期放化療后的療效仍未知，因此筆者進行了一項回顧性分析，收集整理新輔助同期放化療聯合根治性手術的局部晚期食管鱗癌患者的CT圖像，探討CT相關影像組學特征能否預測新輔助同期放化療療效。

1 材料與方法

1.1 入排標準

入組標準：(1)胸段食管鱗癌，臨床分期為T3-4N1M0或T4N0M患者(UICC2002 分期)；(2)未行抗腫瘤治療的初治患者；(3)年齡18～70 歲；(4)血象能耐受放化療，肝腎功能無異常；(5)體力狀況評分(KPS) ≥80 分。

排除標準:(1)有其他惡性腫瘤病史，非惡性黑素瘤的皮膚癌、原位子宮頸癌除外；(2)無法耐受放化療及手術的患者。

1.2 臨床資料

從2013年9月～2018年4月總共有32例符合入組標準的食管鱗癌初治患者進入研究，年齡48～70 歲(中位年齡為61歲)。32例患者均為Ⅲ期，其中T3期16例、T4期有16例，N0有15例，N1有17例。

1.3 治療方法

CT模擬定位圖像采用GEDisvovery RT-590 CT采集。放療采用瓦里安Trilogy直線加速器均為6MV-X線調強適形放射治療[6]。

1.4 療效評價

術后病理評價食管及淋巴結腫瘤細胞完全消退，病理標本中僅見纖維組織為病理完全緩解(pCR)，反之則為非pCR。

1.5 影像組學特征提取

本研究中影像特征均提取自放療前CT圖像，使用基于IBEX軟件進行提取。本研究中的ROI為GTV，所提取的影像組學特征包括：一階統計信息，二維灰度統計特征，三維灰度統計特征。

1.6 特征篩選

采用R語言平臺進行特征篩選，篩選分為兩步：(1)檢驗并剔除高相關的變量；(2)采用隨機森林方法進行自變量的排序，利用交叉驗證的方法進行抽樣篩選。

1.7 統計方法

采用SPSS22.0軟件進行統計分析。對臨床資料的組間構成及比率的比較行χ2檢驗，單因素分析采用獨立樣本t檢驗，利用二元Logistic回歸分析行多因素分析。以P<0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 放化療療效

新輔助放化療后12例病人獲得pCR，pT0為14例，pT1為4例，pT2為4例，pT3為10例，pN0為21例，pN1為6例，pN2為4例，pN3為1例。pCR組及非pCR組病人的臨床特征均無統計學差異，見表1。

表1 32例局部晚期食管鱗癌患者的臨床資料分布與比較[n(%)]

合計pCRnpCRP值性別男23(71.9)8(66.7)15(75.0)女9(28.1)4(33.3)5(25.0)0.696t316(50.0)3(25.0)13(65.0)416(50.0)9(75.0)7(35.0)0.066n015(46.9)7(58.3)8(40.0)117(53.1)5(41.7)12(60.0)0.467腫瘤分期Ⅱb6(18.8)2(16.7)4(20.0)Ⅲ26(81.2)10(83.3)16(80.0)1.000腫瘤部位胸上段1(3.1)0(0)1(5.0)胸中段25(78.1)11(91.7)14(70.0)胸下段6(18.8)1(8.3)5(25.0)0.476

2.2 影像學特征值的提取及特征篩選

通過IBEX軟件從CT圖像的ROI區域共提取5大類70個圖像特征，通過R語言平臺最后篩選出共30個特征。其中三維灰度共生矩陣特征17個，強度直方圖特征9個，二維灰度游程矩陣特征1個，形狀特征1個，鄰域灰度差異特征2個。

2.3 預測因素分析

在單因素分析中，兩組間三維灰度共生矩陣特征-3-7相關性(Correlation)的差異具有統計學意義。多因素分析顯示，該特征的差異具有統計學意義，見表2。

表2 影像組學特征統計分析結果

影像組學特征pCR非pCR單因素分析多因素分析t值P值ORP值3-7Correlation0.3300.940-2.2460.0323.133(1.039,9.443)0.042-333-7Correlation0.2930.508-1.5460.1283-1 Auto Correlation2547.9542534.4580.5150.611-333 Short Run High Gray LevelEmpha1548.4671500.9950.9260.362Max 3D Diameter7.3158.6141.5850.1244-7 Contrast47.05127.1461.5030.143

3 討論

食管癌是我國常見的惡性腫瘤，由于早期食管癌癥狀不明顯，確診時往往為局部晚期，單純手術治療效果差[7]。新輔助同步放化療聯合根治性手術在多個臨床研究中被證實可提高生存率[3, 8]，目前多個指南均推薦新輔助同期放化療聯合根治性手術作為局部晚期食管癌的標準治療。

影像組學作為一種能夠提供定量信息的新的影像學方法，其通過高通量的方法提取和分析大量的影像組學特征，并應用于臨床。影像組學具有幾個優勢[9]：(1)能夠在在體的情況下反映整個腫瘤時間和空間異質性； (2)是一種非侵入式的監測基因一蛋白表型的方法；(3)可實現精準診斷及評估模式。本研究提取了CT圖像的影像組學特征，發現三維灰度共生矩陣特征-3-7相關性可用于新輔助同期放化療療效的預測，本研究具有一定的參考價值。

綜上所述，基于CT的影像組學特征三維灰度共生矩陣特征-3-7相關性可以用于局部晚期食管鱗癌患者新輔助同期放化療療效預測。