基于SEER數據的原發性小肝癌肝切除術后生存率列線圖模型的構建及驗證

唐豪佑， 劉 勝， 曾 新， 黃孝彬， 楊 洋， 鄧大煒， 李建水

川北醫學院附屬醫院 肝膽外二科， 四川 南充 637000

肝細胞癌(HCC)是世界上最常見的消化系統惡性腫瘤之一，每年約85萬新發患者[1]。同時，HCC也是世界上導致癌癥相關死亡的第二大惡性腫瘤[2]。小肝癌(單個腫瘤≤5 cm,多個但不超過3個腫瘤且最大直徑≤3 cm)[3-4]的治療主要是手術切除、肝移植、射頻消融等方法，但相較于其他肝癌而言，小肝癌具有手術切除率高、分化較好等特點[5-6]。盡管已有研究[7]認為，孤立性小肝癌患者更應該接受肝移植治療，但是肝移植手術費用及供肝短缺的影響，所以臨床上首選手術切除來治療小肝癌。雖然目前已有相關肝癌術后生存率列線圖模型的研究[8]，同時也有利用美國在線數據庫建立小肝癌生存率模型的研究[4]，但是并未單獨分析肝切除術后的生存率模型，同時肝癌的發病率及預后種族差異較大[9]，所以是否適用于中國本土尚值得商榷。而且將復雜的回歸方程可視化的列線圖，可以使模型結果更具有可讀性、簡潔性，方便臨床醫生對患者進行更快速的評估[10]。本研究旨在利用美國在線癌癥數據庫的大樣本數據結合中國本土數據建立小肝癌患者肝切除術后1、2、3年生存率的列線圖模型，給臨床工作者提供簡潔的輔助工具。

1 資料與方法

1.1 研究對象 使用國際腫瘤學編碼第三版(ICD-0-3)中形態學編碼(8170/3-8075/3)提取2004年—2015年美國國立癌癥研究所SEER數據庫所登記的HCC患者69 135例。篩選納入標準：(1)原發性肝臟腫瘤；(2)符合小肝癌(單個腫瘤≤5 cm,多個但不超過3個腫瘤且最大直徑≤3 cm)；(3)臨床資料完整者。排除標準：(1)非原發性腫瘤；(2)非HCC；(3)相關甲胎蛋白(AFP)、腫瘤大小、腫瘤個數等臨床信息不完整者；(4)總生存時間、生存結局不完善者。最終共納入例患者1809例患者作為建模組。

選取2010年—2017年在川北醫學院附屬醫院接受肝切除術的小肝癌患者進行回顧性研究。納入標準：腫瘤直徑≤5 cm；術后活檢證實為HCC；首次接受肝臟切除手術；隨訪資料、隨訪結局、臨床治療完整者。排除標準：再次切除；術前已行射頻消融、經肝動脈化療栓塞(TACE)、化療、放療等處理；其他組織學類型的腫瘤；腫瘤分化、轉移等信息不完整。最終，158例患者被納入本研究作為外部驗證組。

1.2 相關定義 Seer分期：L期為腫瘤局限于其原發器官，沒有播散證據；R期為腫瘤已經擴散原發器官蔓延到鄰近淋巴結或組織器官；D期為腫瘤已經蔓延到其原發器官遠處的組織、淋巴結、器官。總體生存期(overall survival，OS)：術后至死亡或隨訪結束，無論何種原因導致的死亡。

1.3 隨訪 建模組最后隨訪時間為2019年11月。驗證組患者出院后，對患者進行隨訪,直至2019年12月或死亡。隨訪內容包括血液檢查(血細胞、肝功能、AFP水平)和影像學檢查(內臟超聲檢查、計算機斷層掃描或磁共振成像)。

1.4 倫理學審查 本研究方案經川北醫學院附屬醫院倫理委員會的批準，批號： 2020ER(A)069。

1.5 統計學方法 采用SPSS 25.0軟件對所收集的數據進行綜合統計學分析，采用Kaplan-Meier計算建模組及驗證組累積生存率，采用單因素Cox風險回歸分析小肝癌患者肝切除術后OS的影響因素，將有統計學意義的指標納入lasso回歸及交叉驗證法中進一步篩選，避免一定程度過度擬合，將再次篩選出的指標納入多因素Cox回歸分析確定小肝癌切除術后OS的獨立危險因素。將有統計學意義的多因素Cox回歸風險模型的指標利用R 3.6.3中rms、glmnet、survival、timeROC等構建列線圖模型，再計算一致性指數(C指數)、繪制校準曲線(采用1000次Bootstrap自動抽樣法)及ROC曲線檢驗模型的可靠性。利用Kaplan-Meier生存分析和log-rank檢驗分析高、低風險組間的生存差異(根據所建立的列線圖總分的ROC曲線得出的最佳截取值分為高風險組及低風險組)。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 建模組和驗證組的一般資料及建模組單因素及多因素Cox回歸分析 建模組中位隨訪時間為49個月，死亡924例，1、2、3年累積生存率分別為87.7%、79.0%、70.4%；驗證組中位隨訪時間為29個月，死亡65例，1、2、3年累積生存率分別為87.1%、68.5%、60.3%。建模組和驗證組的一般資料見表1。單因素Cox回歸分析排除年齡、N分期、腫瘤個數(P>0.05)，對剩余的7個變量進行lasso回歸分析及交叉驗證，避免一定程度的過度擬合(圖1)，未發現進一步排除因素，多因素Cox風險回歸分析發現性別、Seer分期、腫瘤直徑、脈管侵犯或轉移、AFP是小肝癌患者肝切除術后OS的獨立危險因素(P值均<0.05)(表2)。

表1 建模組和驗證組一般資料

2.2 小肝癌患者肝切除術后OS列線圖的建立及驗證 將上述多因素Cox分析有意義的指標納入R軟件中建立小肝癌患者肝切除術后OS列線圖(圖2)，用來預測小肝癌患者1、2、3年的OS模型，建模組C指數為0.621，驗證組C指數為0.718；說明該模型有一定的準確度，校準曲線(圖3)進行外部驗證表明模型預測1、2、3年的OS與實際的OS有較好的一致性。建模組1、2、3年ROC曲線下面積分別為0.666(95%CI：0.628～0.704)、0.678(95%CI：0.647～0.708)、0.663(95%CI：0.635～0.690)。驗證組的1、2、3年ROC曲線下面積分別為0.695(95%CI：0.593～0.797)、0.781(95%CI：0.706～0.856)、0.759(95%CI：0.669～0.848) (圖4a、b)。根據列線圖模型計算小肝癌肝切除術后OS的總分，并利用ROC曲線得出總分的最大約登指數對應的最佳截取值為45分，以≥45分為高風險組，<45分為低風險組，Kaplan-Meier生存分析顯示：建模組和驗證組的低風險組的預后均明顯優于高風險組(P<0.01)(圖4c、d)。

注：a，lasso回歸路徑圖；b，交叉驗證圖。圖1 lasso回歸分析及交叉驗證

表2 建模組OS的單因素及多因素Cox分析結果

圖2 小肝癌患者肝切除術后OS列線圖預測模型

3 討論

隨著現代醫療技術的迅猛發展，各種檢查設備的更新迭代及人們健康意識的增強，使小肝癌更容易被檢出，可以使患者得到很有效的救治，盡管小肝癌的最佳治療方式一直存在爭議，但現代醫療優秀的外科技術、良好的圍手術期管理仍然使手術治療小肝癌成為主要手段[11]。目前尚無大樣本數據模型來預測小肝癌肝切除術后生存率模型，所以本研究利用大數據及中國數據外部驗證建立直觀、明了、簡潔用于預測小肝癌生存率模型，以利于臨床診療中對患者的評估。

流行病學統計發現，全球2020年男性肝癌患者的發病率及死亡率是女性患者的2倍以上[12]，我國肝癌的性別分布也符合上述特征[13]，陳康等[14]也發現女性肝癌肝切除術后生存率優于男性，本研究也分析發現，男性是小肝癌肝切除術后影響生存率的獨立危險因素。AFP自60多年前被發現以來，至今仍然是最廣泛被接受及使用的肝癌血清學標志物[15-16]。 Graham等[17]研究發現在小肝癌中，AFP陽性組的3年生存率明顯低于AFP陰性組的3年生存率，本研究也發現AFP陽性是小肝癌肝切除術后影響生存率的獨立危險因素；有研究[18-19]表明 AFP可以促進腫瘤細胞增殖，還可以刺激部分肝癌細胞系的細胞運動和侵襲性生長，相關小鼠模型中也證明了AFP可以促進腫瘤的轉移。Seer分期是SEER數據庫特有的簡易分期方式，是按腫瘤的擴散距離進行分期，很好的結合腫瘤臨床特征，且兼具簡潔性等特點，李傳紅等[4]通過提取SEER數據庫中小肝癌數據構建小肝癌生存率的列線圖模型，證實了Seer分期是影響小肝癌生存的獨立影響因素，但是該研究并未使用中國本地數據進行外部驗證，該研究模型是否使用于國內尚存爭議，同時該研究沒有單獨分析小肝癌肝切除術后的生存率，存在一定的局限性。腫瘤的侵犯轉移屬于腫瘤基本特征，并且脈管侵犯或者轉移一直被認為影響肝癌術后的重要影響因素[20-22]。現有研究[23]證實，≥3 cm的小肝癌血管浸潤風險高、腫瘤分級更低，相較<3 cm的小肝癌肝切除術后患者預后更差，與本研究相符。

注：a、b、c為建模組；d、e、f為驗證組。圖3 建模組和驗證組預測小肝癌患者肝切除術后1、2、3生存率的校準曲線

注：a、b分別為建模組和驗證組模型預測1、2、3年OS的ROC曲線；c、d分別為建模組和驗證組模型的高風險組及低風險組生存分析。圖4 模型預測1、2、3年OS的ROC曲線及高風險組和低風險組生存分析

目前使用較廣泛的腫瘤分期系統為TNM及BCLC分期系統，但是TNM分期只考慮腫瘤負荷對肝癌預后的影響，未考慮患者本身狀態、腫瘤標志等對患者的影響，可能造成偏差[24]。BCLC分期系統較全面，但分期較復雜，有研究[25]表明BCLC以預測非手術治療的長期預后為主，短期預后的預測能力低于TNM等分期系統。目前，尚無小肝癌肝切除術后生存率的預測模型，Wen等[26]利用放射組學結合臨床血液指標建立預測小肝癌術后復發的模型，取得較好的效果，但該研究僅納入≤3 cm的肝癌且為單中心研究，具有一定局限性。本研究中，通過SEER數據庫大樣本數據建立了將性別、AFP、Seer分期、脈管侵犯及轉移、腫瘤直徑相結合的新型的預測小肝癌肝切除術后生存率的列線圖模型，兼顧腫瘤患者自身特征、腫瘤標志物、腫瘤負荷等因素，具有簡單、明了、直觀等優點。該模型建模組及外部驗證組這兩個獨立隊列的C指數分別為0.621和0.718，顯示該模型具有一定的辨別能力，校準曲線、ROC曲線驗證其有預測效果，根據該模型進一步分層，低風險組的預后均明顯優于高風險組，說明其具有良好的區分度。而且本研究通過中國本土的數據進行外部驗證，更加證實了其可用性。但本研究仍存在一定局限性：外部驗證數據量較少且缺少相關血液學及肝臟本身情況數據，同時外部驗證只收集了單中心小肝癌數據，對中國整體代表性較差，而且肝癌發病率及死亡率存在明顯人種差異[27]，造成研究結論可能存在偏倚。同時SEER數據庫的局限性，導致在模型中無法納入乙型肝炎等對患者術后生存可能具有影響的病因數據，導致偏倚，同時上述研究還需更大樣本、多中心、前瞻性研究進行進一步驗證。

綜上，建立的原發性小肝癌肝切除術后生存率模型可以用于預測1、2、3年OS，并且根據模型可以準確的進行風險分層，以利于國內臨床應用。

利益沖突聲明：本研究不存在研究者、倫理委員會成員、受試者監護人以及與公開研究成果有關的利益沖突。

作者貢獻聲明：唐豪佑、劉勝、李建水負責課題設計，資料分析，撰寫論文；曾新、黃孝彬、楊洋參與收集數據，修改論文；李建水、鄧大煒負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。