增強MRI 紋理分析對于肝內膽管細胞癌患者行肝動脈灌注化療療效及預后的預測價值

楊柏帥，袁 敏，陳天佑，侯毅斌，周 粟，李清濤

肝內膽管細胞癌（intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC）起源于膽管上皮，發病率居原發性肝癌中第二位，初次診斷的ICC 患者，能手術切除的僅占10%［1］；無法手術切除的ICC，未經治療中位生存期小于5 個月［2］，如果接受系統化療，中位生存期約為 1年［3］。肝動脈灌注化療（hepatic arterial infusion，HAI）可以將藥物持續地直接注入肝臟，在提高腫瘤局部藥物濃度的同時，并不增加化療藥物毒性，從而減少全身不良反應。對于病灶局限于肝臟或轉移局限于肝門部淋巴結的不可切除ICC，肝動脈灌注化療必要時聯合系統化療的療效優于單純的系統化療［4］。影像紋理分析，可以無創評估腫瘤內部異質性。研究已經證實，CT 圖像的紋理分析在評估腫瘤治療療效方面具有一定的應用價值［5-6］。已有研究顯示，MRI 圖像特征與ICC 切除術后早期復發具有一定相關性［7-8］。但對于不可切除的 ICC，相關研究尚很缺乏。本研究旨在初步探索增強MRI 紋理分析對于不可切除的ICC 患者行HAI 療效及預后的預測價值。

1 材料與方法

1.1 一般材料

回顧性分析 2014年5月至 2019年5月我中心診治的113 例肝內膽管細胞癌病例。

1.1.1 入組標準 ①組織病理確診為ICC；②術前1周以內接受過肝臟MRI 增強檢查；③之前未接受其他抗腫瘤治療，如手術切除、放療、化療、消融、靶向治療或免疫治療；④KPS 評分≥70 分，PS 評分≤1 分；⑤肝內至少有1 個可評估病灶，最大直徑＞1 cm，初始治療2 個月后進行增強MRI 檢查和療效評價；⑥本研究僅入組腫瘤局限于肝臟的或轉移灶局限于肝門部淋巴結的無法手術切除ICC，其余遠處轉移ICC 均接受常規系統化療。

1.1.2 排除標準 ①合并肝門部淋巴結以外的淋巴結轉移及腫瘤遠處轉移；②合并其他腫瘤；③合并肝臟基礎疾病，如各種原因肝硬化，病毒性肝炎，硬化性膽管炎，自身免疫性肝病等［9］；④無法進行增強MRI 檢查；⑤合并HAI 或系統化療禁忌，包括：白細胞計數＜4.0×109/L、血小板計數＜80×109/L、總膽紅素＞1.5 倍正常值上限、 轉氨酶＞3 倍正常值上限、白蛋白＜28 g/L、凝血酶原時間較正常值延長3 s以上、 肌醉＞115 μmol/L、 合并嚴重心肺腎功能障礙、或存在嚴重感染等。

采集基礎信息，包括現病史，既往史，實驗室檢查結果（血常規、肝腎功能、凝血功能、CEA、CA19-9、CA125、AFP），影像資料（胸部平掃 CT，腹盆腔增強MRI），消化內鏡（胃鏡、腸鏡檢查明確排除胃腸腫瘤肝轉移可能），并按照 AJCC（American Joint Committee on Cancer）2017 版肝內膽管細胞癌分期標準行TNM 分期。所有病例均經肝膽外科評估，確定為無法手術切除的ICC，包括無法重建的血管侵犯；術后殘肝體積可能無法維持正常肝臟功能；高齡或合并心肺功能障礙無法耐受手術切除等。所有患者均針對本治療簽署知情同意書。

1.2 方法

排除在治療過程中因疾病進展而死亡患者6例，因治療不良反應而無法耐受患者5 例，因故未完成2 次MRI 增強檢查患者3 例，無可評估肝內膽管癌病灶22 例，實際完整隨訪患者77 例，其中男性 49 例，女性 28 例，平均年齡（62.4±9.5）歲（30～81 歲），腫瘤分期，T 分期：T1 期 20 例，T2 期 27 例，T3，17 例，T4 期 13 例；N 分期：N0 期 47 例，N1 期30 例。

1.2.1 圖像采集與處理

1.2.1.1 MRI 檢查方法：MRI 檢查前 24 h 內不進行對比劑增強的影像學檢查，檢查前4 h 空腹。對患者進行呼吸訓練，在呼氣末屏氣。采用飛利浦公司的 Ingenia3.0T MR 掃描儀，ds Torso Coil 體線圈，呼吸門控。MR 掃描序列包括：屏氣冠狀位T2 SPAIR，呼吸觸發橫軸位T2 SPAIR，自由呼吸橫軸位彌散DWI（b=0、50、800），屏氣橫軸位 mDIXON 四相，增強掃描屏氣橫軸位mDIXON-W（掃描參數：TE=1.13 ms，TR=3.2 ms，層厚 3.5 mm，FOV380×330，采集方式：3D），高壓注射器經手背靜脈注入MR 增強對比劑釓鋇葡胺（Gd-BOPTA），劑量 0.1 mmol/kg，流速 1.2 mL/s，隨后以相同流速注入20 mL 0.9%NaCl 溶液沖管。在注射對比劑后33 s 開始掃描動脈晚期、75 s 掃描門脈期、150 s 掃描延遲期。

1.2.1.2 圖像處理：在PACS 工作站根據患者T2WI及增強掃描序列確定病灶位置及最大層面，選出病灶在動脈期及門脈期與T2WI 相應的最大層面，且動脈期與門脈期為同一層面。對于單發病灶，選擇病灶最大徑層面，對于多發病灶，選擇直徑最大的兩個可重復測量病灶層面，將圖像從PACS 工作站以BMP格式導出，導入紋理分析軟件MaZda（版本 4.6.2），選取2 位有3年以上腹部MRI 影像診斷經驗的高級職稱醫師，且均對于患者臨床資料不知情，分別沿病灶邊緣手動勾畫感興趣區（region of interest，ROI）（圖 1）。

圖1 1 例肝內膽管癌患者感興趣區勾畫圖

1.2.2 紋理分析 本研究選擇文獻普遍報道并常用的一階直方圖中的偏度（skewness）、峰度（kurtosis）與二階灰度共生矩陣中的均值（mean）和熵（entropy）進行分析。

1.2.3 HAI 局麻后穿刺股動脈，引入4～5 F RH導管（美國強生公司），分別行腹腔干、肝總動脈、腸系膜上動脈等造影，明確所有肝臟病灶供血分支后，使用2.7 F 微導管（日本朝日公司）超選肝動脈或其他腫瘤供血分支，行灌注化療。

1.2.4 藥物應用 藥物選擇及劑量參考膽管細胞癌系統化療方案［10-11］，再選取系統化療劑量的60%行HAI，口服化療藥物劑量同系統化療。具體方案如下：吉西他濱600 mg/m2與奧沙利鉑60 mg/m2分別稀釋后，經導管持續滴注2 h，21 d 為1 個周期，治療3 個周期，共44 例患者。吉西他濱600 mg/m2與奧沙利鉑40 mg/m2分別稀釋后，經導管持續滴注2 h，同期口服卡培他濱 1 000 mg/m22 次/d，d1-14，21 d為1 個周期，治療3 個周期，共33 例患者。

1.2.5 隨訪評估 治療2 個月后行全面評估，包括實驗室檢查結果（血常規、肝腎功能、凝血功能、CEA、CA199、CA125），影像資料（胸部平掃 CT，腹盆腔增強MRI），采用RECIST 1.1 標準進行療效評價，分為完全緩解（CR）、部分緩解（PR）、穩定（SD）和進展（PD），將 CR+PR+SD 定為腫瘤控制組，將 PD 定為腫瘤進展組。評估兩組患者靶病灶術前紋理分析參數的差異。

1.2.6 后續治療 治療期間密切患者化療相關不良反應，按照 CTCAE3.0 標準（National Cancer Institute Common Toxicity Criteria version 3.0），如果出現Ⅰ～Ⅱ度不良反應，則按指南減量，出現Ⅲ度以上不良反應則停藥。隨訪評估為腫瘤控制的患者，繼續治療直至進展。出現腫瘤進展，如果患者可以耐受二線治療，則肝內病灶進展，更換二線藥物（白蛋白紫杉醇）繼續行HAI，肝外進展則改為二線藥物（白蛋白紫杉醇）行系統化療。本研究中，二線治療后再次進展患者，均選擇最佳支持治療。

1.3 統計學分析

采用SPSS 22.0 軟件進行統計學分析，符合正態分布的計量資料采用獨立樣本t 檢驗，不符合正態分布的，用Mann-Whitney U 檢驗。對于兩名影像醫師勾畫感興趣區所測量出的MRI 紋理特征參數，應用組內相關系數評價觀察者間一致性，將＞0.8視為一致性較好。對于一致性較好的參數，采用2名醫師測得參數的平均值進行數據分析，再繪制受試者工作特征（ROC）曲線，確定增強MRI 紋理分析預測不可切除ICC 行HAI 療效的菩值及效能（靈敏度、特異度及最大約登指數），并依據紋理分析結果分組，制作Kaplan-Meier 生存曲線，行 Log-Rank 檢驗，再應用Cox 回歸分析對預后影響因素行多因素分析，以P＜0.05 認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 近期療效

完成隨訪患者77 例，治療2 個月后按照RESIST 1.1 標準評估，CR 0 例（0%）、PR 12 例（15.6%）、SD 27 例（35.1%）、PD 38 例（49.3%），腫瘤控制 39 例（50.7%）。治療期間 62 例（80.5%）患者出現化療后Ⅰ、Ⅱ度不良反應，5 例患者因Ⅲ度不良反應而停止治療，故未納入后續研究，治療期間所有患者均未出現嚴重外周神經毒性。

2.2 一致性分析

2 名醫師分別勾畫病灶動脈期與門脈期ROI，提取特征性參數，行一致性分析，其偏度、峰度、均值和熵的組內相關系數均＞0.8，視為一致性較好，故應用2 名醫師測得參數的平均值進行數據分析。

2.3 紋理分析

患者按療效評估分為進展組和控制組，分別計算治療前可評估病灶動脈期、 門脈期各紋理特征參數，評估得出治療前兩組患者動脈期圖像，在偏度、峰度、均值和熵之間無差異，門脈期圖像，在偏度、峰度、均值之間無差異，熵值之間，進展組熵值（1.592±0.137）大于控制組熵值（1.465±0.066），（P＜0.05），兩組差異有統計學意義，提示病灶熵值越高，近期療效越差。

2.4 ROC 曲線

以治療前門脈期圖像病灶熵值與腫瘤控制情況繪制ROC 曲線，測得曲線下面積為（AUC）為0.817，靈敏度為79.5%，特異度為76.3%，最大約登指數為0.558，對應熵值為1.503。提示基于紋理分析得到的熵值結果，預測HAI 近期療效具有較好的診斷效能（圖 2）。

2.5 生存分析

77 例患者，平均隨訪12.3 個月，中位總生存期（mOS）12 個月。以初始治療結果分為進展組（38 例，49.4%）和控制組（39 例，50.6%），繪制 Kaplan-Meier生存曲線，進展組mOS 8 個月，控制組13 個月，行Log-Rank 檢驗，P=0.006，差異有統計學意義，提示初始治療效果好的患者，預后相對較好（圖3）。以MRI 紋理分析得出的門脈期圖像病灶熵值結果作為分組依據，熵值≥1.503 為高熵值組、熵值＜1.503為低熵值組，繪制Kaplan-Meier 生存曲線，高熵值組中位生存期11 個月，低熵值組中位生存期13 個月，行Log-Rank 檢驗，P=0.116，差異無統計學意義，提示熵值結果尚不能作為患者遠期預后預測指標（圖 4）。

圖2 基于門脈期圖像病灶熵值與腫瘤控制情況的ROC 曲線

圖3 兩組患者的生存曲線

2.6 多因素分析

將患者可能影響預后的因素：年齡、性別、T 分期、N 分期、HAI 治療方案、門脈期病灶熵值、初始治療療效分組作為自變量，行Cox 回歸分析。結果顯示，治療前T 分期是獨立預后影響因素（表1）。

3 討論

圖4 不同熵值患者的生存曲線

表1 多因素Cox 回歸分析結果

ICC 起源于膽管上皮，最常見的病理類型為腺癌，近年來發病率在全球范圍內不斷上升，目前在原發性肝癌中排第二，占原發性肝癌的5%～15%，唯一的治愈方式是手術切除。但是，由于疾病缺乏早期癥狀，臨床也無有效的篩查手段，同時ICC 極易肝內播散、淋巴結轉移，血管侵犯以及血行遠處轉移，因此，絕大多數患者確診時已經無法手術切除［12］。進展期 ICC 預后不良，相對傳統的吉西他濱單藥治療，吉西他濱聯合順鉑、5-FU、奧沙利鉑或卡培他濱的方案，生存期改善有限，尚無一種方案具有絕對優勢，生存期也不超過1年，目前已有的靶向治療藥物，對于患者的生存期也沒有延長［13-14］，因此亟待更加有效的治療方式。

HAI 對于ICC 是一種有效的治療方式，將高劑量化療藥物直接經動脈灌注入腫瘤區域，在提高腫瘤局部藥物濃度的同時，不增加化療毒性，減少了全身不良反應［15］。Konstantinidis 等［4］的研究顯示，對于局限于肝臟的不可手術切除的ICC，系統化療聯合HAI 的療效明顯優于單純系統化療，治療后腫瘤控制率更高，生存時間也更長（30.8 個月比18.4 個月），對于局限性淋巴結轉移的患者，HAI 也有著更好的總生存期（29.6 個月比 15.9 個月），HAI 聯合系統化療可以最大限度提高肝臟病灶療效，同時對于肝外微小轉移灶也有一定的療效。本研究，也得出類似的結果，本研究中患者近期 PR、SD、DCR 及中位OS 均不亞于既往系統化療的結果［10-11］。提示 HAI 對于局限于肝臟不可切除的ICC 患者療效滿意。

盡管大量文獻已經證實HAI 治療ICC 患者的有效性，并提示其能顯著改善預后，但是，仍有約50% ICC 患者一線治療后腫瘤持續進展，由于ICC進展迅速，這部分患者幾乎沒有機會接受二線治療。因此，早期預測化療反應對于臨床治療決策和患者篩選就顯得尤為重要。傳統上，僅基于腫瘤大小的測量對于治療效果評估及預測存在一定的局限性［16］。而紋理分析，作為一種生物影像標志物，可以無創評估腫瘤內部異質性，反映腫瘤亞型、 細胞增殖或凋亡、代謝活性、血管結構等。通過分析圖像中像素、灰階等特征參數，紋理分析比形態學分析更為詳細且能定量地評價病變特征，是一種非常有前途的生物影像標志物［17］。同時，近期研究顯示，腫瘤內部的異質性與治療后不良反應和生存期密切相關。理論上，通過紋理分析量化腫瘤異質性，對于腫瘤的診斷、分級、隨訪監測、預測療效及預后具有重要價值［18］。已有大量的文獻證實，腫瘤影像的紋理特征與臨床療效及預后之間存在密切關聯［19-20］，CT 圖像紋理分析已被證實有助于預測結直腸癌肝轉移患者療效及預后［6，21-22］。同時，相較于普通 CT 圖像，增強 MRI 采集的信息更多，對于血流、血管通透性和細胞外間隙的變化更加敏感［23］。因此，MRI 圖像紋理分析可以更好地評估腫瘤特征，鑒別病理類型，區分惡性程度，并能預測治療效果［16，24-25］。本研究也得出類似結果，證實了MRI 圖像紋理分析對于患者行HAI 的近期療效具有良好的預測價值。

Zhang 等［26］的研究結果提示，腫瘤異質性越高，對于治療有更好的反應，考慮與這些腫瘤低氧微環境、不規則血管新生和細胞外血管通透性等特征相關，異質性越高的腫瘤往往具有更高的代謝水平和更豐富的血管分布［19-20］。而化療的效果很大程度取決于化療藥物的輸送，也就與腫瘤的血供和代謝密切相關。理論上，異質性越高的腫瘤，能更多地將化療藥物輸送到病變區域，相對提高了藥物吸收和生物利用度，從而得到相對更好的療效。與之相反，也有文獻提示，腫瘤異質性與腫瘤生物學特征密切相關，異質性越高，相對惡性程度越大，預后也較差［27］。本研究提示，熵值較高的病灶，對應較高的異質性與較大的腫瘤惡性程度，這部分病灶治療效果相對較差，一個可能的解釋是，經靜脈途徑行系統化療，腫瘤局部藥物濃度極大地依賴于腫瘤血供，導致腫瘤異質性越高，血供越豐富，療效反而越好，而經動脈直接行HAI，從給藥方式上提高了局部藥物濃度，從而降低了腫瘤血供的影響，使得療效更多取決于腫瘤的惡性程度。

本研究中對預測HAI 療效的參數中，動脈期的參數均無意義，而門脈期中的熵值與療效密切相關，這可能與絕大多數ICC 病灶呈漸進性強化相關，理論上，ICC 病灶，門脈期強化相對明顯，有利于準確顯示腫瘤異質性，從而能更好地顯示腫瘤內部紋理特征參數，有助于揭示病變內微觀生物學特征，進而對于療效評估及預后預測具有一定的參考價值。

本研究提示紋理特征參數對于患者近期療效具有預測價值，但患者如果按照熵值高低分組，兩組患者遠期生存曲線差異無顯著性，多因素分析也提示熵值不作為獨立的預后因素。可能的解釋是，影響ICC 患者預后的因素復雜多樣，進行性肝功能衰竭、急性門脈高壓所致的消化道出血、腹腔多發轉移所致的腸梗阻、抑或是肺多發轉移導致的呼吸衰竭對于患者預后均有重要影響，而這些是無法從肝內病灶的MRI 圖像紋理分析中獲得并進行預測的。因此，MRI 紋理分析目前只能作為局部病灶近期療效預測的一種選擇方式，尚無法作為患者總生存期的預測指標。

本研究存在一定局限性：①本研究為回顧性分析且病例數相對有限；②基于病灶紋理特征分析只能提供腫瘤評估病灶、 評估層面的紋理特征信息，不能代表整個腫瘤病灶，也無法提供肝內非腫瘤浸潤部分的信息，而這可能與腫瘤浸潤、轉移、患者肝功能情況密切相關，甚至直接影響預后；③本研究為了化療效果、不良反應以及紋理分析本底的一致性，排除了各類型肝炎及肝硬化患者，但臨床實踐中，起源于肝炎肝硬化的肝內膽管癌數量眾多，文獻已證實，ICC 與丙型病毒性肝炎（HCV）和非乙醇性肝硬化密切相關［28-29］，對于這部分患者，尚待進一步研究；④ICC 按其生長方式可分為3 種組織學類型：腫塊型、膽管周圍浸潤型和膽管內生長型［30］，由于紋理分析以及影像隨訪評估的局限，本組入選的病例均為腫塊型，因此本研究結果暫不適用于所有的肝內膽管細胞癌。

增強MRI 紋理分析對于不可切除的ICC 患者行肝動脈灌注化療的近期療效具有一定預測價值。