肝癌術(shù)后預(yù)后列線圖的建立和驗(yàn)證

江振輝，胡曉川，吳文明，程斌，陳曉鵬

1.皖南醫(yī)學(xué)院附屬黃山市人民醫(yī)院 肝膽胰外科，安徽 黃山 245000；2.皖南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 肝膽胰外科，安徽 蕪湖 241000

肝癌是常見且難治的惡性腫瘤，全球每年約38.3萬肝癌患者死亡，其中約半數(shù)在我國[1]。肝癌的臨床病理學(xué)特征與其治療方式相互關(guān)聯(lián)[2]，二者均是影響肝癌總生存期（OS）的重要因素。因此，基于肝癌臨床病理學(xué)特征和治療方式評估患者預(yù)后具有重要價(jià)值[3]。目前已有相關(guān)肝癌預(yù)后模型的研究[4]，也有納入監(jiān)測、流行病學(xué)和最終結(jié)果數(shù)據(jù)庫（SEER）大規(guī)模肝癌數(shù)據(jù)集的預(yù)后模型報(bào)道[5-6]，但這些研究未細(xì)分各種治療方式在肝癌中的價(jià)值，同時(shí)肝癌的區(qū)域差異性大[7]，模型在SEER數(shù)據(jù)庫外、尤其在國內(nèi)數(shù)據(jù)的佐證效能未知，故模型推廣性值得商榷。本研究旨在基于SEER數(shù)據(jù)庫分析肝癌模型，并在腫瘤基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫和中國黃山肝癌數(shù)據(jù)中進(jìn)行驗(yàn)證，為臨床提供參考。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)獲取及分組

獲取SEER數(shù)據(jù)庫中2010—2016 年確診肝癌（ICD編碼為8170～8175）的病例資料，按7∶3將數(shù)據(jù)隨機(jī)分為建模組和內(nèi)部驗(yàn)證組。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡≥18歲的原發(fā)性肝癌；（2）行肝切除或肝移植；（3）臨床信息完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）非原發(fā)性腫瘤；（2）年齡、診斷年份、性別、婚姻狀態(tài)、甲胎蛋白（AFP）水平、肝纖維化程度、腫瘤分化程度、第7 版TNM分期、腫瘤直徑、大血管侵犯、腫瘤數(shù)、手術(shù)方式、系統(tǒng)治療、放療和新輔助治療等信息不明；（3）生存時(shí)間、生存結(jié)局不完整。

從TCGA官網(wǎng)（https://portal.gdc.cancer.gov/）獲取肝癌患者完整臨床信息為外部驗(yàn)證組1（TCGA隊(duì)列）；選取2012—2021年黃山市人民醫(yī)院診斷為肝癌并行手術(shù)治療的患者為外部驗(yàn)證組2（黃山隊(duì)列）。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）完整切除肉眼可見的腫瘤；（2）病理確診為肝癌；（3）年齡≥18歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）肝腫瘤細(xì)胞來源不明；（2）合并其他惡性腫瘤；（3）圍手術(shù)期死亡；（4）臨床和治療信息不完整。

1.2 分期方法

根據(jù)SEER數(shù)據(jù)庫中肝癌患者的第7 版TNM分期、腫瘤直徑和腫瘤侵犯程度，計(jì)算出對應(yīng)的第8版TNM分期（以下簡稱TNM分期）；按腫瘤直徑、腫瘤侵犯程度和腫瘤數(shù)量計(jì)算中國肝癌分期（China Liver Cancer Staging，CNLC）。

1.3 隨訪

黃山隊(duì)列患者出院后，進(jìn)行定期隨訪，直至2023年1月或死亡。隨訪內(nèi)容包括化驗(yàn)檢查（血常規(guī)、肝功能、AFP水平）、影像學(xué)評估（增強(qiáng)CT或MRI）和術(shù)前術(shù)后輔助治療（是否化療、放療、靶向或免疫治療）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用R語言（4.2.2）軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。患者臨床病理學(xué)特征比較采用χ2檢驗(yàn)或秩和檢驗(yàn)，SEER數(shù)據(jù)庫內(nèi)肝癌相關(guān)變量用survival包和survminer包進(jìn)行Kaplan-Meier生存分析并行Log-rank檢驗(yàn)。用單因素Cox回歸分析建模組患者OS的影響因素；用glmnet包進(jìn)行Lasso回歸篩選變量，用cv.glmnet函數(shù)挑選λ并行10倍交叉驗(yàn)證篩選變量；用MASS包內(nèi)stepAIC函數(shù)對上述變量按最小赤池信息準(zhǔn)則獲得納入模型變量，用caret包擬合模型，用survival包行多因素Cox回歸分析。然后計(jì)算模型在各組內(nèi)C指數(shù)和Brier評分；用rms包、foreign包和survival包繪制校準(zhǔn)曲線（按Bootstrap=200自動(dòng)重抽樣），用ggsurvplot函數(shù)繪制各組生存曲線，用basehaz函數(shù)和exp函數(shù)計(jì)算各組基礎(chǔ)生存率，并用ggplot2包可視化。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 建模組及驗(yàn)證組基線特征和Kaplan-Meier生存分析

SEER數(shù)據(jù)庫納入1 526例肝癌患者。其中建模組1 070例，中位隨訪時(shí)間39個(gè)月，死亡344例；內(nèi)部驗(yàn)證組456例，中位隨訪時(shí)間41個(gè)月，死亡125例（表1）。TCGA隊(duì)列納入148例肝癌患者，中位隨訪時(shí)間19個(gè)月，死亡26例；黃山隊(duì)列納入102例肝癌患者，中位隨訪時(shí)間34個(gè)月，死亡21例（表2）。

表1 SEER數(shù)據(jù)庫建模組和內(nèi)部驗(yàn)證組基本特征[例（%）]

表2 TCGA隊(duì)列和黃山隊(duì)列基本特征[例（%）]

1 526 例SEER數(shù)據(jù)庫肝癌患者Kaplan-Meier生存曲線顯示，診斷年份、婚姻狀態(tài)、AFP水平、腫瘤分化程度、TNM分期、CNLC分期、腫瘤直徑、大血管侵犯、手術(shù)方式、放療、系統(tǒng)治療和新輔助治療均可影響肝癌術(shù)后OS；而患者年齡、性別、肝纖維化程度和腫瘤數(shù)均對肝癌術(shù)后OS無顯著影響（圖1）。

圖1 不同臨床病理學(xué)特征對肝癌患者術(shù)后OS的影響

2.2 建模組回歸分析

對建模組（n=1 070）的單因素Cox回歸分析顯示，婚姻狀態(tài)、AFP水平、腫瘤分化程度、TNM分期、CNLC分期、腫瘤直徑、大血管侵犯、腫瘤數(shù)、手術(shù)方式、放療、系統(tǒng)治療和新輔助治療均可影響肝癌術(shù)后OS（P＜0.05）（表3）。剔除3個(gè)交叉重疊變量（CNLC分期、腫瘤直徑和大血管侵犯），對余下13個(gè)變量進(jìn)行Lasso回歸分析及交叉驗(yàn)證分析，進(jìn)一步避免模型過度擬合（圖2），排除年齡、婚姻狀態(tài)、肝纖維化程度和腫瘤數(shù)4個(gè)變量，獲得9個(gè)變量納入多因素Cox回歸分析，按最小赤池信息準(zhǔn)則選擇最優(yōu)模型，最終共獲得7個(gè)變量納入模型，分別是：性別、AFP水平、腫瘤分化程度、TNM分期、手術(shù)方式、放療和系統(tǒng)治療。

圖2 Lasso回歸分析及交叉驗(yàn)證

表3 建模組肝癌患者預(yù)后影響因素的單因素及多因素Cox回歸分析（n=1 070）

多因素Cox回歸分析顯示：AFP水平、腫瘤分化程度、TNM分期、手術(shù)方式和系統(tǒng)治療等因素是肝癌患者術(shù)后OS的獨(dú)立影響因素（P＜0.05），詳見表3。

2.3 肝癌預(yù)測模型的構(gòu)建和驗(yàn)證

基于最小赤池信息準(zhǔn)則構(gòu)建肝癌患者術(shù)后OS列線圖，預(yù)測1、2、3年生存率。建模組、內(nèi)部驗(yàn)證組、TCGA隊(duì)列和黃山隊(duì)列的肝癌患者術(shù)后5年生存率無差異，基礎(chǔ)生存率分析顯示內(nèi)部驗(yàn)證組、TCGA隊(duì)列和黃山隊(duì)列基本一致（圖3）。建模組、內(nèi)部驗(yàn)證組、TCGA隊(duì)列和黃山隊(duì)列的C指數(shù)分別為0.712、0.727、0.705和0.700；1、2、3年Brier評分和ROC曲線下面積（AUROC）顯示模型具有較好的穩(wěn)定性和區(qū)分度（表4）。校準(zhǔn)曲線顯示模型預(yù)測4組患者術(shù)后1、2、3年OS與實(shí)際OS有較好的一致性（圖3）。

圖3 肝癌術(shù)后預(yù)后列線圖模型及驗(yàn)證

表4 建模組、內(nèi)部驗(yàn)證組、TCGA隊(duì)列和黃山隊(duì)列4 組數(shù)據(jù)的模型驗(yàn)證指標(biāo)

2.4 CNLC分期在肝癌術(shù)后預(yù)后模型中的價(jià)值

為探討CNLC分期在肝癌預(yù)后模型中的價(jià)值，用CNLC 分期替換上述模型中的TNM 分期。因TCGA隊(duì)列內(nèi)缺乏腫瘤直徑和腫瘤數(shù)變量，無法轉(zhuǎn)為CNLC分期，故僅在建模組、內(nèi)部驗(yàn)證組和黃山隊(duì)列中對CNLC分期進(jìn)行效能檢驗(yàn)，結(jié)果顯示CNLC分期在模型中具有較好的準(zhǔn)確性（表5和圖4）。

圖4 肝癌CNLC分期模型驗(yàn)證

表5 TNM分期和CNLC分期模型預(yù)測效能比較

3 討論

本研究首先在SEER數(shù)據(jù)庫探討影響肝癌患者術(shù)后預(yù)后的危險(xiǎn)因素，確定AFP水平、腫瘤分化程度、TNM分期、手術(shù)方式和系統(tǒng)治療是肝癌術(shù)后獨(dú)立預(yù)后因素；然后本研究用危險(xiǎn)因素構(gòu)建一個(gè)列線圖模型，以預(yù)測肝癌患者術(shù)后OS，并用SEER數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)和兩組外部隊(duì)列數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證。4組數(shù)據(jù)的C指數(shù)均達(dá)0.700及以上，Brier評分均小于0.25，提示模型具有較好的可信度和預(yù)測效能，校準(zhǔn)圖顯示模型的1～3年預(yù)測OS與實(shí)際OS基本一致；最后本研究將國內(nèi)CNLC分期整合至該模型中，也能達(dá)到類似的預(yù)測效果，故用該模型可為肝癌患者術(shù)后OS預(yù)測提供參考。

肝癌預(yù)后是多因素導(dǎo)致的復(fù)雜過程。既往不乏肝癌預(yù)后因素的研究，但因缺乏肝癌預(yù)后因素評估標(biāo)準(zhǔn)以及研究重點(diǎn)不盡相同，導(dǎo)致研究得出的結(jié)論差異較大[8]，大致有以下幾個(gè)方面。

3.1 性別

男性患者預(yù)后似乎更差。全球癌癥統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)男性肝癌發(fā)病率是女性的2倍[1]，本研究納入的患者符合流行病學(xué)特征，但性別是否決定肝癌患預(yù)后仍存在爭議。Kong等[9]認(rèn)為男性是影響肝癌術(shù)后預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，但Zhang等[10]和Liu等[11]認(rèn)為性別不是肝癌預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。本研究發(fā)現(xiàn)性別不屬于獨(dú)立危險(xiǎn)因素，考慮這是因?yàn)椴煌詣e患者的肝癌背景不同所致：男性肝癌患者多伴乙型肝炎，而女性患者多伴丙型肝炎；近來非酒精性脂肪肝相關(guān)肝癌的男女發(fā)病率比例接近且女性患者死亡率增加[12]。

3.2 AFP

AFP是目前最常見的肝癌診斷和預(yù)測預(yù)后的腫瘤標(biāo)志物[13]。本研究發(fā)現(xiàn)AFP陽性是肝癌患者術(shù)后預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，因?yàn)锳FP可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和生長[14]，參與肝癌血管侵犯和早期復(fù)發(fā)[15]。

3.3 肝癌分期

TNM分期是國際通用的肝癌分期，Liu等[11]證實(shí)TNM分期是影響肝癌患者生存的獨(dú)立因素，與本研究結(jié)果一致。也有研究發(fā)現(xiàn)TNM分期較巴塞羅那肝癌分期（BCLC）預(yù)測肝癌預(yù)后的C指數(shù)更高[4]。BCLC分期綜合腫瘤和肝臟背景，適合預(yù)測肝癌患者長期生存，而肝癌術(shù)后容易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，TNM分期側(cè)重腫瘤負(fù)荷，故在短期預(yù)后方面更有優(yōu)勢[16]。本研究納入TNM分期及其他因素預(yù)測3年內(nèi)肝癌患者的生存情況，仍具有一定科學(xué)價(jià)值。

3.4 肝移植

肝移植是目前唯一可治愈肝癌的治療方式[17]，既往研究也發(fā)現(xiàn)小肝癌肝移植效果優(yōu)于肝切除術(shù)和非手術(shù)治療[18]，本研究也發(fā)現(xiàn)肝移植在所有手術(shù)患者中預(yù)后最佳。以肝段切除/局部切除為代表的非解剖性肝切除，較半肝切除/擴(kuò)大半肝切除為代表的解剖性肝切除，似乎前者效果更好，但并不否定解剖性肝切除的效果，臨床治療上根據(jù)患者實(shí)際選擇安全可行的術(shù)式。

3.5 輔助治療

放療和系統(tǒng)治療是肝癌的重要輔助治療方式，可改善局部控制率、延長生存時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)放療是早期肝癌OS的獨(dú)立保護(hù)因素[19]，而本研究顯示肝癌患者術(shù)后放療和術(shù)后系統(tǒng)治療預(yù)后更差，一方面因?yàn)榧韧芯考{入早期肝癌患者無法手術(shù)切除或肝移植[20]，另一方面術(shù)后出現(xiàn)肝癌復(fù)發(fā)或血管侵犯[21]，再行放療或系統(tǒng)治療的療效有限，導(dǎo)致預(yù)后不佳。本研究顯示，肝癌患者術(shù)后無干預(yù)的OS優(yōu)于術(shù)后系統(tǒng)治療或術(shù)后放療，術(shù)后系統(tǒng)治療優(yōu)于術(shù)后放療，與文獻(xiàn)報(bào)道[21]一致。與術(shù)后輔助治療不同，本研究發(fā)現(xiàn)術(shù)前放療或輔助治療的肝癌患者OS優(yōu)于無干預(yù)者。有研究顯示術(shù)前放療可改善患者預(yù)后[22]；索拉非尼是最早的肝癌靶向藥，隨后出現(xiàn)的其他靶向藥物達(dá)到更高的客觀緩解率和更長的OS[23]。近來ORIENT-32和IMbrave150試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)肝癌患者術(shù)前靶向治療聯(lián)合免疫治療可改善OS[24-25]，聯(lián)合治療的優(yōu)勢是改善腫瘤生物學(xué)行為，也促進(jìn)如T淋巴細(xì)胞對腫瘤抗原的免疫應(yīng)答。本研究中，黃山隊(duì)列的5例患者術(shù)前經(jīng)侖伐替尼和信迪利單抗治療后，成功完成肝癌切除，2例患者因腦出血或新冠肺炎死亡，余患者均存活。但本研究納入術(shù)前放療或系統(tǒng)治療患者較少，且不是獨(dú)立保護(hù)因素，期待更多循證學(xué)證據(jù)出現(xiàn)。

基于上述因素本研究構(gòu)建肝癌術(shù)后預(yù)后的列線圖，可預(yù)判肝癌患者生存時(shí)間。文獻(xiàn)報(bào)道的預(yù)后模型多基于肝臟功能背景、腫瘤生物學(xué)特征和治療：Farinati等[26]用肝功能儲備、體力狀況、AFP水平和意大利肝癌分期構(gòu)建ITA.LI.CA評分模型；Liao等[27]用谷氨酰轉(zhuǎn)移酶水平、肝硬化、腫瘤分化程度和CNLC分期建立國內(nèi)肝癌預(yù)后模型。本研究基于腫瘤生物學(xué)特征聯(lián)合手術(shù)、放療和系統(tǒng)治療構(gòu)建預(yù)測模型，符合肝癌診療過程。文獻(xiàn)報(bào)道肝癌預(yù)測模型的差異主要是因?yàn)椴煌Ｐ筒捎昧瞬煌姆制谙到y(tǒng)，目前全球提出多種分期，其中BCLC分期、TNM分期、ITA.LI.CA分期和CNLC分期較為常用。肝癌巨大的異質(zhì)性導(dǎo)致各種分期在不同地區(qū)內(nèi)部具有較好的預(yù)后評估效果[28]，而模型對外部數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)效能卻有所下降。本研究發(fā)現(xiàn)，SEER數(shù)據(jù)庫內(nèi)CNLC分期可區(qū)分肝癌的生存時(shí)間。Vitale等[29]證實(shí)CNLC分期可區(qū)分意大利肝癌患者預(yù)后，但該研究顯示僅CNLC分期的C指數(shù)為0.661。國內(nèi)研究顯示僅CNLC分期的C指數(shù)為0.694[27]。胡嘯吟等[28]比較6種常見肝癌分期，發(fā)現(xiàn)CNLC分期更適合我國AFP陰性的肝癌患者術(shù)后預(yù)后。CNLC分期強(qiáng)調(diào)以手術(shù)為主的綜合治療策略，指導(dǎo)臨床選擇治療方案，實(shí)踐意義強(qiáng)；本研究也發(fā)現(xiàn)CNLC分期模型在黃山隊(duì)列肝癌的檢驗(yàn)效果較TNM分期模型更好，提示CNLC分期適合我國肝癌患者。此外，既往肝癌預(yù)測模型往往注重模型內(nèi)部驗(yàn)證[5，18]，而模型外部驗(yàn)證研究較少[29]，故尋找穩(wěn)定可靠的預(yù)測模型是具有挑戰(zhàn)性的課題。其中ITA.LI.CA評分模型在中國臺灣肝癌的外部驗(yàn)證中表現(xiàn)較好[26]，而本模型在美國TCGA和中國黃山兩組外部驗(yàn)證隊(duì)列中驗(yàn)證效果良好，提示本臨床預(yù)測模型也相當(dāng)成熟，在不同的空間和時(shí)間內(nèi)具有可靠性和準(zhǔn)確性。最后，在模型評價(jià)方面，文獻(xiàn)報(bào)道的預(yù)測模型多采用區(qū)分度評價(jià)指標(biāo)（C指數(shù)、AUROC）和校準(zhǔn)度評價(jià)指標(biāo)（校準(zhǔn)度曲線）對模型進(jìn)行評估[27]，而對Brier評分報(bào)道較少[30]；后者是一項(xiàng)評價(jià)模型區(qū)分度和校準(zhǔn)度的綜合指標(biāo)。本研究中Brier評分小于0.25提示模型可準(zhǔn)確預(yù)測患者OS。本研究從多角度檢驗(yàn)了模型的預(yù)測效能，對模型進(jìn)行了系統(tǒng)評價(jià)。

本研究仍有不足：這是一項(xiàng)回顧性分析，外部驗(yàn)證數(shù)據(jù)樣本量較少，尤其是無術(shù)前放療數(shù)據(jù)，術(shù)前系統(tǒng)治療數(shù)量較少；其次，TCGA隊(duì)列中一些基線資料難以匹配SEER數(shù)據(jù)庫和黃山隊(duì)列；最后，其他影響肝癌預(yù)后的因素，如介入治療、肝功能分級、腫瘤切緣和肝炎種類等在本研究中未涉及，該模型需進(jìn)一步改良。