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临床研究
多模态磁共振成像联合临床指标预测ⅠB1-ⅡA2期宫颈癌新辅助治疗短期疗效的价值
马锦涛 秦凤英 赵明丽 庞慧婷 罗娅红 董越

Cite this article as: Ma JT, Qin FY, Zhao ML, et al. The value of multimodal MRI combined with clinical indexes in predicting the short-term effect of neoadjuvant therapy for stage ⅠB1-ⅡA2 cervical cancer[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(1): 59-63, 102.本文引用格式:马锦涛, 秦凤英, 赵明丽, 等. 多模态磁共振成像联合临床指标预测ⅠB1-ⅡA2期宫颈癌新辅助治疗短期疗效的价值[J]. 磁共振成像, 2022, 13(1): 59-63, 102. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.01.012.


[摘要] 目的 探讨多参数MRI联合临床指标预测ⅠB1-ⅡA2期宫颈癌新辅助治疗疗效的价值。材料与方法 回顾性分析了64例接受新辅助治疗的ⅠB1-ⅡA2期宫颈癌病例,根据治疗反应将患者分为显著反应组和非显著反应组,对两组患者的治疗前临床指标、肿瘤的ADC值和DCE-MRI参数(Ktrans、Kep、Ve)进行分析比较。分析两组患者治疗前的临床及影像指标与宫颈癌新辅助治疗疗效的关系,建立可靠的疗效预测模型。结果 单因素分析显示两组患者的年龄、肿瘤最大径、临床分期[国际妇产科联盟(International Federation of Gynecology and Obstetrics,FIGO) 2009]、鳞状上皮细胞癌抗原、病理类型和术前治疗方式差异均无统计学意义(P值分别为0.092、0.500、0.299、1.000、0.101、0.092);两组患者治疗前ADC值和Ve值的差异均无统计学意义(P值分别为0.830、0.891、0.853、0.883、0.859、0.170、0.159、0.637、0.404、0.934);显著反应组中治疗前Ktrans和Kep大于非显著反应组(P值分别为0.001、0.037)。多因素分析显示,由年龄、病理类型及Kep的第50百分位数三个指标所构建的预测模型诊断效能最高,AUC为0.891 (0.812,0.971),特异度为86.3%,敏感度为91.3%。结论 MRI参数联合临床指标预测宫颈癌新辅助治疗短期疗效可提高对新辅助治疗敏感的患者的筛选能力。
[Abstract] Objective To access the value of multimodal MRI combined with clinical indexes to predict the efficacy of neoadjuvant therapy for stage ⅠB1-ⅡA2 cervical cancer.Materials and Methods Sixty-four cases of cervical cancer patient who received neoadjuvant therapy were retrospectively analyzed. According to the treatment response, the patients were divided into significant response group and non-significant response group. The clinical indexes, ADC value and DCE-MRI parameters (Ktrans, Kep, Ve) of the two groups were analyzed and compared. The correlation between clinical and imaging indexes of the two groups and the neoadjuvant therapy effect was analyzed to establish a reliable model for predicting treatment effect.Results Univariate analysis showed that there was no significant difference in age, tumor diameter, clinical stage [International Federation of Gynecology and Obstetrics (FIGO) 2009], squamous carcinoma antigen, pathological type. and neoadjuvant therapy methods between the two groups (P=0.092, 0.500, 0.299, 1.000, 0.101, 0.092), and there was no significant difference in ADC and Ve values between the two groups before treatment (P=0.830, 0.891, 0.853, 0.883, 0.859, 0.170, 0.159, 0.637, 0.404, 0.934). Ktrans and Kep before treatment in the significant response group were higher than those in the non-significant response group (P=0.001, 0.037). Multivariate analysis showed that the predictive model constructed by age, pathological type and the 50th percentile of Kep had the highest diagnostic efficiency, with an AUC of 0.891 (0.812, 0.971), a specificity of 86.3% and a sensitivity of 91.3%.Conclusions MRI parameters combined with clinical indexes have a certain value in predicting short-term efficacy of neoadjuvant therapy for cervical cancer.
[关键词] 宫颈癌;新辅助治疗;疗效;动态对比增强磁共振成像;弥散加权成像
[Keywords] cervical cancer;neoadjuvant therapy;curative effect;dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging;diffusion-weighted imaging

马锦涛    秦凤英    赵明丽    庞慧婷    罗娅红    董越 *  

中国医科大学肿瘤医院,大连医科大学附属肿瘤医院,辽宁省肿瘤医院放射科,沈阳110041

董越,E-mail:dyy1026@sina.com

全体作者均声明无利益冲突。


基金项目: 国家癌症中心攀登基金 NCC201806B011 大连理工大学一辽宁省肿瘤医院医工交叉联合基金 LD202119 中央高校基本科研业务费
收稿日期:2021-05-28
接受日期:2021-11-09
中图分类号:R445.2  R737.33 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.01.012
本文引用格式:马锦涛, 秦凤英, 赵明丽, 等. 多模态磁共振成像联合临床指标预测ⅠB1-ⅡA2期宫颈癌新辅助治疗短期疗效的价值[J]. 磁共振成像, 2022, 13(1): 59-63, 102. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.01.012

       宫颈癌是妇女的第二大常见恶性肿瘤,每年约有50万新确诊病例,其中70%是在进展期被诊断出来的[1]。对于局部进展期宫颈癌(locally advanced cervical cancer,LACC,分期ⅠB2-ⅣA)的患者,放化疗(chemoradiation therapy,CRT)被认为是标准治疗,但是仍有相当一部分的患者疗效不满意[2]。研究者尝试对部分LACC的患者进行新辅助治疗后手术治疗,结果显示新辅助治疗对LACC患者可以达到更好的局部控制效果和更高的存活率[3,4]。也有研究显示与CRT相比,新辅助治疗对ⅠB2-ⅡA期宫颈癌患者引起的副作用更轻,尽管两者的临床疗效相仿[5]。弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)和动态增强磁共振(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)作为重要的功能性成像技术,已经被应用于局部进展期宫颈癌的新辅助治疗疗效评估[6,7],但多数是单一技术的研究,缺少多模态与临床特征的联合评估。本研究旨在通过测量宫颈癌ADC值及DCE-MRI参数,联合临床特征,建立预测模型,从而筛选出对新辅助治疗敏感的宫颈癌患者,以便于选择适宜的治疗方案。

1 资料与方法

1.1 患者资料

       本研究得到了辽宁省肿瘤医院伦理委员会的批准(批准文号:2019P0501),免除受试者知情同意。回顾性分析了2015年1月到2019年1月我院经新辅助治疗后接受手术治疗的宫颈癌病例。纳入标准:(1)经病理证实的宫颈癌患者;(2)治疗前1周接受常规MRI、DWI和DCE-MRI检查;(3)患者不存在其他恶性疾病。排除标准:(1)临床资料不全;(2)无法获得准确的动脉血管输入函数(arterial input function,AIF)曲线以及MR图像质量不佳;(3)除鳞癌、腺癌、腺鳞癌外的其他病理类型;(4)患者只接受了一个周期的术前化疗,但肿瘤缩小不足或发生进展,按RECIST (response evaluation criteria in solid tumors) v1.1标准判定为“疾病稳定”或“疾病进展”[8][许多研究表明,两个周期的新辅助化疗(neoadjuvant chemotherapy,NACT)足以让LACC患者在相对较低的不良反应下获得最佳疗效[9,10]]。最终纳入64名患者,年龄27~65 (50.7±8.4)岁,临床分期[国际妇产科联盟(International Federation of Gynecology and Obstetrics,FIGO) 2009]:ⅠB1期10例,ⅠB2期17例,ⅡA1期12例,ⅡA2期25例。鳞癌52例,腺癌9例,腺鳞癌3例。

1.2 设备及检查方法

       使用Siemens Magnetem Trio 3.0 T磁共振扫描仪,8通道体部相控阵线圈及呼吸门控技术。依次行常规MR平扫、DWI和DCE-MRI检查,常规MR扫描范围自髂骨翼上缘至耻骨联合下缘水平,DWI和DCE-MRI扫描范围以病灶为中心10 cm左右。具体MR扫描序列见表1

表1  MR扫描序列
Tab. 1  MR scan sequences

1.3 图像分析

       使用Omnikinetics软件对DCE-MRI和DWI数据进行处理。参考横轴位T2WI及DWI图,在ADC图上对宫颈癌原发灶最大层面手动勾画感兴趣区(region of interest,ROI)进行ADC值的测量,尽可能覆盖原发灶,获得ADC参数的第10、25、50、75、90百分位数。DCE数据处理采用Extended Tofts Linear双室模型,首先按顺序导入2°和15°翻转角数据,选择宫颈癌原发灶最大层面的左或右髂外动脉获得AIF曲线,并在该层面的宫颈癌原发灶上手动勾画ROI,尽可能覆盖原发灶并注意避开邻近血管。通过软件计算定量参数的第10、25、50、75、90百分位数[Ktrans:血浆到组织细胞外血管外空间(extravascular extracelluar space,EES)的对比转移常数,Kep:EES与血浆之间的速率常数,Ve:EES的体积分数]。两位经验丰富的放射科医生独立地绘制了ROI,取两名医师参数测量结果的平均值。

1.4 治疗方案

       新辅助治疗方案分为2种:(1) NACT:紫杉醇/多西他赛+铂类方案1~2疗程,药物剂量为紫杉醇135 mg/m2、多西他赛75 mg/m2、顺铂75 mg/m2,卡铂剂量按血药浓度-时间曲线下面积=5计算,每3周为1个化疗周期;(2)新辅助放疗(neoadjuvant radiotherapy,NART):采用宫腔管进行腔内后装放疗,A点剂量6~7 Gy/次,1次/周,共2次。新辅助治疗后2~3周患者行根治性手术:广泛性全子宫切除+盆腔淋巴结清扫+附件切除术+/-腹主动脉旁淋巴结清扫术。

1.5 新辅助治疗疗效评估

       根据RECIST v1.1标准。通过比较治疗前MRI与术后病理病灶最大直径改变评估肿瘤反应:完全反应(complete response,CR,所有目标病变消失),部分反应(partial response,PR,目标病变的总直径减少至少30%),疾病进展(progressive disease,PD,目标病变的总直径增加,至少20%)和疾病稳定(stable disease,SD,既不能达到PR,又不符合PD)。本研究将在两个化疗疗程内或放疗结束后达到CR或PR的患者,归为“显著反应”(significant response,SR)组;而仍然表现为PD或SD的患者,归为“非显著反应”(non-significant response,Non-SR)组。

1.6 统计学分析

       分类变量采用卡方或Fisher精确检验。连续变量的分布使用样本Kolmogorov-Smirnov检验进行测试,随后采用Mann-Whitney U检验或独立样本t检验。应用二元Logistic回归分析进行多因素分析,并使用逐步回归(Forward: LR)的变量筛选方法来构建预测模型。采用受试者操作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析各MRI参数和临床指标以及联合预测模型的诊断效能,应用约登指数确定最佳临界值。应用组内相关系数(interclass correlation coefficient,ICC)评价两名医师间测量结果的一致性。使用SPSS 22.0版进行统计分析,P<0.05被认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 患者的临床特征

       SR组中,CR 10例,PR 41例;Non-SR组中,SD 13例。单因素分析显示两组患者的年龄、肿瘤最大径、临床分期、鳞状上皮细胞癌抗原、病理类型和术前治疗方式差异均无统计学意义(P=0.092,0.500,0.299,1.000,0.101,0.092) (表2)。

表2  SR组与Non-SR组各临床参数比较
Tab. 2  Comparison of clinical indexes between SR and Non-SR groups

2.2 SR组与Non-SR组的ADC值和DCE-MRI参数的比较

       各影像参数具有很好的测量一致性,ICC值范围为0.832~0.982。SR组的Ktrans和Kep的第10、25、50、75、90百分位数均高于Non-SR组(P<0.05) (表3图1,2)。两组的ADC值和Ve值差异无统计学意义(P>0.05)。

图1  显著反应(significant response,SR)组病例,女,48岁,临床分期(FIGO 2009)ⅡA2期宫颈鳞癌,新辅助化疗两疗程后疗效部分反应(partial response,PR)。A:ADC图(ADC50%:709.216 mm2/s);B:DCE-MRI图;C:Ktrans图(Ktrans50%=1.300 min-1);D:Kep图(Kep50%=1.600 min-1)。
图2  非显著反应(non-significant response,Non-SR)组病例,女,52岁,临床分期(FIGO 2009)ⅠB2期,宫颈腺鳞癌,新辅助放疗后疗效疾病稳定(stable disease,SD)。A:ADC图(ADC50%=809.930 mm2/s);B:DCE-MRI图;C:Ktrans图(Ktrans50%=0.115 min-1);D:Kep图(Kep50%=0.119 min-1)。
Fig. 1  A 48-year-old woman with stage ⅡA2 cervical squamous cell carcinoma achieved PR after two courses of TP chemotherapy. A: ADC map (ADC50%=709.216 mm2/s); B: DCE-MRI; C: Ktrans pseudo-color image (Ktrans50%=1.300 min-1); D: Kep pseudo-color image (Kep50%=1.600 min-1).
Fig. 2  A 52-year-old woman with stage ⅠB2 cervical adenosquamous carcinoma achieved SD after neoadjuvant radiotherapy. A: ADC map (ADC50%=809.930 mm2/s); B: DCE-MRI; C: Ktrans pseudo-color image (Ktrans50%=0.115 min-1); D: Kep pseudo-color image (Kep50%=0.119 min-1).
表3  SR组与Non-SR组各MRI参数比较
Tab. 3  Comparison of MRI parameters between SR and Non-SR groups

2.3 临床指标、影像参数和联合模型在预测新辅助治疗疗效中的诊断价值

       ROC分析结果显示,Ktrans值中Ktrans50%的AUC最高(AUC=0.807,P=0.001),Kep值中Kep50%的AUC最高(AUC=0.821,P<0.001)。

       为了避免遗漏重要参数,本研究将P<0.200的临床指标和诊断效能最高的Ktrans50%、Kep50%纳入多因素回归分析,采用逐步回归的变量筛选方法,最终预测模型保留了三个变量:年龄、病理类型以及Kep50% (P=0.037,0.007,0.002),由此建立联合预测模型P1:Logti (P1)=1.728+(2.345×Kep50%)+(-3.216×病理类型)+(-2.274×年龄),预测新辅助治疗疗效的AUC为0.891 (0.812,0.971),敏感度为86.3%,特异度为91.3%。单一指标和联合模型的诊断效能和ROC曲线如表4图3所示。

图3  单一指标和联合模型预测宫颈癌疗效的ROC曲线。
Fig. 3  The ROC curve by using single index and combined model for predicting the curative effect of cervical cancer.
表4  各MR参数及临床指标的诊断效能
Tab. 4  The diagnostic performancer of MR parameters and clinical indicators

3 讨论

       一系列研究和综述表明NACT可延长可切除宫颈癌患者的5年总生存期和无进展生存期[11,12]。此外,NACT可通过降低病理危险因素减少术后辅助放疗[13]。因此宫颈癌新辅助治疗短期疗效的评估受到临床的关注,用以筛选合适的人群进行新辅助治疗,到达个体化治疗的目的。故本研究探讨了临床指标和影像参数对于LACC新辅助治疗疗效的预测作用,并以此构建出联合预测模型,提高了对新辅助治疗敏感的患者的筛选能力。

3.1 临床指标

       有Meta分析结果显示[14],在平衡了年龄,临床分期,组织学分级、分型,肿瘤大小,宫旁浸润及淋巴结转移的影响后,宫颈癌对NACT的反应是决定长期预后的独立影响因子。在本研究中,临床指标中的年龄和病理类型是预测新辅助治疗疗效的独立影响因子,提示年龄小于50岁的宫颈鳞癌患者可能更能受益于新辅助治疗。与Zhou等[15]研究结果一致,年轻的早期宫颈鳞癌患者,对NACT的敏感性更高,这说明年龄可能在某种程度上影响NACT在宫颈癌中的作用;虽然没有研究探讨年龄对放疗敏感性的影响,但可以推测,年龄较大的患者,绝经可能性较大,宫颈组织血供较差,从而影响到放疗疗效。有研究报道[16],鳞癌相对非鳞癌而言,肿瘤异质性较低,对化疗较为敏感;同时Yokoi等[17]的研究结果显示,经过根治性放疗后,鳞癌的完全缓解率显著高于腺癌/腺鳞癌。

3.2 ADC值

       DWI对水分子的微观运动很敏感,反映了组织内自由水分子扩散特性,从而提供了有关肿瘤细胞密度和细胞膜完整性的信息。但是,有关ADC值对宫颈癌新辅助治疗疗效的预测价值,存在争议。Zhang等[7]的研究结果中,SR组ADC值的第90百分位数高于Non-SR组;Feng等[6]和Fu等[18]的研究结果显示,SR组和Non-SR组治疗前ADC值差异无统计学意义,但SR组治疗后ADC值和治疗前后ADC值差值均大于Non-SR组;而Himoto等[19]在研究中使用肿瘤体积变化量来评价疗效,结果显示SR组和Non-SR组比较,治疗前、治疗后ADC值和治疗前后ADC值差异均无统计学意义。在本研究中,两组间的术前ADC值差异无统计学意义,提示尽管ADC值可以通过反映细胞密度在一定程度上反映肿瘤的恶性程度,但宫颈癌的这种细胞密度的差异尚不能帮助预测新辅助治疗疗效。

3.3 DCE-MRI定量参数

       本研究中,SR组的宫颈癌肿瘤组织在统计学上倾向有较高的Ktrans值、Kep值。肿瘤中的异常血管生成可增加渗漏、扭曲血管形状、使血管壁扩张,以及微血管密度增多[20],故较高的Ktrans值表明血液灌注量、血液流速和血管渗透性较高,随后可以将更多的药物输送到肿瘤,除此之外,较高的Ktrans值也提示富氧的肿瘤微环境,使肿瘤的放疗敏感性提高,因为低氧对细胞和组织的辐射反应具有保护作用,不利于发挥放疗的治疗作用[21]。Feng等[6]及Zhang等[7]的研究表明,SR组与Non-SR组相比,SR组Ktrans平均值显著高于Non-SR组,这与本研究的结果一致。Kep代表对比剂从组织间隙向血浆回流的速率,反映了肿瘤组织与血液循环的物质交换的速率,与血管通透性呈正相关,较高的血管通透性有利于化疗药物进入肿瘤组织,因此Kep较高的肿瘤组织对化疗更加敏感;同时血管通透性也影响着肿瘤的物质代谢,这种代谢变化会影响肿瘤中的缺氧细胞的比例[18],继而影响放疗的疗效。Ve代表血管外细胞外体积,反映了肿瘤的坏死程度。肿瘤早期以癌细胞增殖为主,而癌细胞增殖,肿瘤逐渐增大,使血流量相对减少,出现微坏死,增加组织间隙,可能使组织结构更加紊乱,无效的血管网导致化疗药物疗效降低,不利于药物发挥充分杀死肿瘤的作用;这种血管结构也可导致肿瘤某些区域的氧气供应不足,从而影响到放疗的敏感性[18]。同时,高的Ve值代表较大的EES,表明间隙中的液体压力相对较大。这不利于药物从血管进入肿瘤组织,因此对高Ve的肿瘤治疗反应差。Himoto等[19]认为Ve和NACT第一疗程时Ve的变化可作为预测NACT疗效的有用指标,Feng等[6]及Zhang等[7]的结果表明,SR组的Ve平均值显著低于Non-SR组。本研究中,两组间的Ve值差异无统计学意义,可能是因为由于本研究纳入患者的临床分期较前略有不同,没有体现出这种差异。

       本研究有如下几点局限性:(1)本研究使用了多种化疗方案,由于研究样本量较少,未对化疗方案进行详细分类研究,需在未来的研究中扩大样本量进一步分析;(2)本研究是一项小样本单中心回顾性研究,同时非显著反应组患者较少,得到的初步结论尚需要在更大的前瞻性多中心研究中得到验证。

       综上,临床指标、DWI和DCE-MRI相关参数可以帮助预测ⅠB1-ⅡA2期宫颈癌新辅助治疗疗效。与单一的MRI相关参数相比,MRI参数联合临床指标的应用可提高对新辅助治疗敏感的患者的筛选能力。

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