基于肺部病灶CT影像组学多模态预测晚期NSCLC免疫治疗疗效

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研究背景:免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors)已成为晚期非小细胞肺癌(Non-Small Cell Lung Cancer,NSCLC)的标准一线治疗方案,如PD-1抑制剂和PD-L1抑制剂,给部分患者带来了显著的临床生存获益,但其在临床整体的药物应答率仍然不高。为了避免无效或低效用药给患者带来的不良反应和经济负担,目前已有诸多预测非小细胞肺癌免疫治疗的生物标记物,比如PD-L1表达丰度、肿瘤突变负荷(TMB)和肿瘤淋巴细胞浸润程度等,但囿于敏感度和特异度尚不高、有创性和取样的区域局限性,更多有效的生物标记物有待开发和探索。影像组学是一门将医学图像转换为高维可挖掘数据并应用生物信息学算法进行分析的分析工具。具有无创性,标准化和整体性等优点。大量的研究表明,影像组学在预测肿瘤早期诊断、预测治疗的病理反应和淋巴结转移等方面有独到的优势。肿瘤免疫微环境所在的肿瘤癌旁区域在免疫治疗过程中有着重要作用,然而,在预测免疫治疗疗效上,很多影像组学研究忽略了癌旁影像组学特征的作用,而只聚焦在肿瘤本身的影像组学特征,癌旁影像组学特征与晚期NSCLC免疫治疗疗效的关系有待进一步探索。研究目的:本研究旨在探索临床相关变量、肿瘤及癌旁影像组学与NSCLC免疫治疗疗效之间的关系,从肺部病灶评估了其影像组学特征在预测晚期非小细胞肺癌患者对多种ICIs的反应,以确定治疗前CT影像组学特征在单独或结合临床因素的情况下,可以预测随后的免疫治疗是否可以产生持续临床获益,以及预测晚期NSCLC患者的无进展生存期(Progression-free Survival,PFS)和总体生存情况(Overall Survival,OS)。研究方法:本研究回顾性分析了自2016年1月至2020年12月在广东省人民医院接受首程免疫治疗的非小细胞肺癌患者(n=214),并纳入来自广东省人民医院(n=54)和江西省肿瘤医院(n=25)的患者组成独立验证队列,采用“Py Radiomics”软件包提取影像组学特征。采用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)和logistic二元回归分析来筛选相关特征进而构建模型,以受试者工作曲线(ROC)来评估模型效能。研究结果:本研究共纳入了来自两个独立研究中心的共293名临床晚期非小细胞肺癌患者,包括了训练集(T)、内部验证集(Vi)、独立验证集1(V1)和独立验证集2(V2),其结合癌周和癌灶影像组学特征模型的AUC分别为0.817(95%CI,0.750-0.884)、0.752(95%CI,0.636-0.869)、0.791(95%CI,0.670-0.912)和0.721(95%CI,0.516-0.925)。结合临床特征的影像组学多模态诺莫图在训练集、内部验证集和独立验证集1的模型效能AUC分别为0.837(95%CI,0.768-0.907),0.790(95%CI,0.669-0.911),0.781(95%CI,0.651-0.911)。对于训练组和内部验证组多模态模型可显著区分接受免疫治疗的晚期NSCLC患者治疗后生存情况,不论PFS(P<0.0001)还是OS(P<0.0001)。结论:通过结合临床特征和结合癌旁影像组学多模态变量所构建的诺莫图多模态模型被证明具有准确预测晚期非小细胞肺癌免疫治疗疗效的潜力,并对该患者人群具有一定生存预测意义。
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