基于临床特征和影像组学的肝癌初始TACE疗效预测分析及其模型构建

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背景与目的:肝细胞肝癌(Hepatocellular carcinoma,HCC,以下简称“肝癌”)发病率较高,起病隐匿,早期无特异性症状,确诊时往往已处于进展期或晚期。对于不可切除肝癌患者,指南推荐经动脉化疗栓塞术(Transarterial chemoembolization,TACE)。初始TACE治疗后表现为客观应答的患者往往能从TACE治疗中获益,反之则可能会因TACE治疗加重肝脏损伤。然而,仅半数患者在接受初始TACE治疗后表现为客观应答。因此,术前及早且准确评估初始TACE疗效显得极其重要。本研究旨在探究和分析肝癌初始TACE疗效的临床和影像组学相关的独立危险/预测因素,并基于其构建一个术前肝癌初始TACE疗效的预测模型。方法:本研究回顾性收集和分析了2010年1月至2014年12月期间在本院和其他两家合作医院就诊且接受TACE治疗的肝癌患者的临床和影像资料。其中本院符合入选和排除标准的肝癌患者,将按照3:1的比例随机分为训练队列和内部验证队列,来自其余两家合作医院的肝癌患者作为外部验证队列。在训练队列中,通过最小绝对收缩和选择算子回归(Least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)、单因素和多因素分析,来筛选和确定初始TACE疗效的独立危险/预测因素,并构建预测模型。在验证队列中,采用AUC值和校正曲线来评估模型性能,并探究模型预测值在患者预后评价中的作用。结果:本研究中,符合入组和排除标准的肝癌本院患者共计473例,分为训练队列(N=355)和内部验证队列(N=118),来自其余两家合作医院的肝脏患者作为外部验证队列(N=122)。在训练队列中,单因素分析提示,抗病毒治疗(P=0.048)、术前甲胎蛋白(Alpha-fetoprotein,AFP)(P<0.001)、巴塞罗那肝癌临床分期(Barcelona Clinic Liver Cancer staging classification,BCLC)B期的亚分类(P=0.003)、肿瘤大小(P=0.003)、肿瘤位置分布(P<0.001)、肿瘤数量(P=0.001)以及动脉期肿块强化情况(P<0.001)是初始TACE疗效的相关危险/预测因素。与此同时,LASSO回归筛选和确定了18个与初始TACE疗效密切相关放射组学特征,其中14个特征来源于动脉期肿瘤ROIs,3个特征来源于平扫期肿瘤ROIs,仅1个特征来源于动脉期肿瘤周围10 mm ROIs,并构建了一个影像组学特征评分(RSS-TP 10 mm)。该影像组学特征评分(RSS-TP 10 mm)也是初始TACE疗效的相关危险/预测因素之一(P<0.001)。最终根据LASSO、单因素和多因素分析结果,基于临床特征和放射组学的肝癌初始TACE疗效预测模型(以下简称“联合模型”)由5个独立的危险/预测因素组成,包括影像组学特征评分(RSS-TP 10 mm)(P<0.001)、AFP(P=0.004)、BCLC B期的亚分类(P=0.010)、肿瘤位置(P=0.039)和肿块动脉期强化情况(P=0.050)。内部和外部验证结果提示该联合模型的性能良好,内部验证队列和外部验证队列的AUC值分别为0.94和0.90。校准曲线提示了联合模型的预测值与实际观测值之间具有良好的一致性。与单纯临床特征模型(AUC=0.73)和影像组学评分模型(AUC=0.80)比较,联合模型表现出了更优的预测性能。根据该联合模型的预测值>0.5或≤0.5,可将人群分为预测客观应答组和非应答组。两组在初始TACE疗效上存在明显差异(P<0.001)。此外,该联合模型的预测值也是生存的独立预后因素之一(危险比[Hazard ratio,HR]为2.43;95%CI:1.60-3.69;P<0.001),其他预后因素有AFP(P=0.014),BCLC B亚分类(P<0.001),动脉过度增强(P=0.029)和TACE失败后的抢救治疗(P=0.047)。与此同时,该联合模型的预测值还能进一步细分BCLC B期和其亚分类肝癌患者的生存曲线。结论:本研究构建和验证了一个基于临床特征和影像组学的肝癌初始TACE疗效预测模型(联合模型)。该联合模型具有良好的预测性能,不仅可协助医生对初始TACE疗效进行术前预测,还可为患者的预后评估和后续的个体化治疗方案制定提供参考和依据。
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