局部進展期直腸癌新輔助放化療后腫瘤退縮的影響因素分析及預測模型構建

劉志昱，徐 棟，陳西昊，李紀鵬

1.西安醫學院研究生處，陜西 西安 710068；

2.空軍軍醫大學第一附屬醫院消化外科，陜西 西安 710032

2020年全世界新增約73萬例直腸癌新發病例及34萬例死亡病例，分別占癌癥新發病例和死亡病例的3.8%和3.4%［1］。直腸癌早期無明顯癥狀，超過38%的患者確診時已發展至局部進展期，5年生存率為32.8%～61.4%［2-3］。目前，局部進展期直腸癌（locally advanced rectal cancer，LARC）的標準治療策略是新輔助放化療（neoadjuvant chemoradiotherapy，nCRT）聯合直腸系膜切除術（total mesorectal excision，TME）［4］，nCRT可以顯著提高局部控制率，使腫瘤降期以達到R0切除［5-6］，但是LARC存在異質性，臨床上不同患者對nCRT的反應差異顯著，只有15%～27%的患者能在nCRT后實現病理學完全緩解（pathologic complete response，pCR）［7］，約60%的患者在nCRT后實現腫瘤退縮可以手術切除，還有20%對治療反應不敏感或疾病進展導致無法手術［8-9］。另外接近20%的患者出現治療相關不良反應，如疲勞、放射性直腸炎和骨髓抑制等［10］。因此，準確地識別nCRT后腫瘤退縮不良的患者，有助于實現個體化精準治療。本研究回顧性分析接受nCRT的LARC患者的臨床基線指標，探討影響LARC患者nCRT后腫瘤退縮的基線因素并構建腫瘤退縮預測模型，旨在為臨床精準化治療提供參考。

1 資料和方法

1.1 研究對象

回顧性分析2016年1月—2020年12月在空軍軍醫大學第一附屬醫院接受nCRT且行全直腸系膜切除術的LARC患者。病例納入標準：① 腫瘤距肛門距離≤15 cm；② 治療前磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）提示T3/T4期或N+期、無遠處轉移；③ 患者僅存在直腸癌，無其他惡性腫瘤；④ 術前均接受nCRT，無手術禁忌證；⑤ 病例資料完整。排除標準：①依從性差或身體原因未接受完整nCRT的患者；② nCRT期間因急癥（如腸梗阻）行急診手術的患者；③ 患者治療前存在慢性或急性感染等全身性炎癥；④ 患者有過敏性疾病、血液系統疾??；⑤ 治療前持續服用抗凝、抗血小板、升白細胞等影響血液系統指標的藥物；⑥ 患者資料不全或在外院接受nCRT。本研究經過空軍軍醫大學第一附屬醫院醫學倫理委員會批準（批準文號：XJLL-KY-20222314），免除受試者知情同意。

1.2 nCRT方案

術前均進行長程放化療：盆腔照射劑量為45～50 Gy，每周5次，共25次。放療期間同步進行化療，44例接受XELOX方案治療（奧沙利鉑130 mg/m2第1天+卡培他濱1 000 mg/m2第1～14天，每天2次，方案每3周1次），114例接受卡培他濱單藥（825 mg/m2，每天2次）治療。

1.3 nCRT后腫瘤退縮程度評定

通過對比患者nCRT前后的MRI資料，根據實體瘤療效評價標準（Response Evaluation Criteria in Solid Tumors，RECIST）［11］對nCRT后腫瘤退縮程度進行評價：

① 完全緩解（complete response，CR）：所有靶病灶消失，無新病灶出現，且腫瘤標志物正常，至少維持4周。② 部分緩解（partial response，PR）：靶病灶最大徑之和減少≥30%，至少維持4周。③ 疾病穩定（stable disease，SD）：靶病灶最大徑之和縮小未達PR，或增大但未達PD。④ 疾病進展（progressive disease，PD）：靶病灶最大徑之和至少增加≥20%，或出現新病灶。

1.4 統計學處理

數據采用R 4.1.2軟件進行統計學分析。分類變量采用χ2檢驗或Fisher精確檢驗，連續變量采用獨立樣本t檢驗。計量數據符合正態分布用±s表示；非正態分布的計量數據用M（P25，P75）表示；計數資料用n（%）表示。進行單因素logistic回歸和多因素logistic回歸分析篩選與腫瘤退縮相關的基線特征。采用R軟件“pROC”包確定基線資料的最佳截斷值，將連續性變量轉化為二分類變量；采用R軟件“rms”包進行列線圖繪制。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 臨床病理學特征

本研究共入組158例LARC患者，分為退縮良好組（CR+PR，n=98）和退縮不良組（SD+PD，n=60），兩組的臨床基線指標見表1。nCRT后降期的患者，退縮良好組61例（62.2%），退縮不良組29例（48.3%），兩組的pCR率分別為15.3%和1.6%，R0切除率分別為99.0%和96.7%（表2）。單因素logistic回歸分析顯示，兩組間在治療前腫瘤直徑、癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、預后營養指數（prognostic nutrition index，PNI）、白蛋白、D-二聚體、纖維蛋白原、纖維蛋白原/白蛋白比值（fibrinogen/albumin ratio，FAR）、壁外血管侵犯（extramural vascular invasion，EMVI）及nCRT后距離手術的時間方面差異有統計學意義（P＜0.05）。多因素logistic回歸分析顯示，治療前腫瘤直徑（P＜0.001）、nCRT后距離手術的時間（P=0.006）、D-二聚體（P=0.010）、PNI（P=0.035）、CEA（P=0.004）、EMVI（P=0.026）與nCRT后腫瘤退縮顯著相關（表3）。

表1 LARC患者的臨床基線指標Tab.1 Clinical baseline characteristics of patients with LARC ［n （%）］

表2 LARC患者nCRT及手術情況Tab.2 nCRT and surgery in patients with LARC

表3 LARC患者nCRT后腫瘤退縮的多因素logistic分析Tab.3 Multivariable logistic analysis of tumor regression after nCRT in patients with LARC

2.2 預測模型的效能

基于多因素logistic回歸分析的結果，使用R軟件構建LARC nCRT后腫瘤退縮預測模型。受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線的曲線下面積（area under curve，AUC）為0.84（95% CI：0.780～0.899），靈敏度為85.0%，特異度為72.4%（圖1），提示腫瘤退縮預測模型的預測效能良好。

圖1 腫瘤退縮預測模型的ROC曲線Fig.1 ROC curves for tumor regression prediction model

2.3 預測模型的驗證

本研究采用了十折交叉驗證的方法來驗證預測模型的性能，其準確度為0.73，一致度為0.42，具有良好的預測能力。在校準曲線中，預測結果與實際結果吻合良好，表明預測模型預測nCRT后腫瘤退縮與實際差異無統計學意義（P＞0.05，圖2）；決策曲線分析（decision curve analysis，DCA）表明，隨著風險閾值升高，模型均可以獲益，預測模型可以為診斷帶來臨床凈收益（圖3）。

圖2 腫瘤退縮預測模型的校準曲線Fig.2 Calibration curve of tumor regression prediction model

圖3 腫瘤退縮預測模型的DCAFig.3 DCA for tumor regression prediction model

2.4 亞組分析

本研究的術前nCRT方案主要為卡培他濱單藥方案（n=114）和XELOX方案（n=44），腫瘤退縮分析見表4。利用兩組患者分別對預測模型進行驗證，卡培他濱單藥方案組的AUC為0.825（95% CI：0.751 2～0.899 6），XELOX方案組的AUC為0.921（95% CI：0.845 3～0.996 6），均得到可靠的AUC（圖4）。在本研究的數據集中，nCRT方案并不會影響預測模型的效能。

圖4 卡培他濱單藥方案組（A）和XELOX方案組（B）的ROC曲線Fig.4 ROC curves of capecitabine monotherapy regimen group (A) and XELOX regimen group (B)

2.5 列線圖構建

通過列線圖的構建，使預測模型可視化，綜合體現模型中變量對nCRT后腫瘤退縮的預測價值（圖5）。圖中左側變量有相對應的點，即該變量的得分，將所有變量得分相加得到總分，總分相對應的概率即nCRT后腫瘤退縮不良的預測概率。

3 討 論

本研究基于臨床基線指標構建了一個LARC nCRT后腫瘤退縮預測模型。nCRT可以顯著地提高LARC的局部控制率，但因為腫瘤的異質性，并不是所有患者都對nCRT反應良好［12］。對于腫瘤退縮不良的部分患者，繼續進行nCRT意味著不必要的藥物毒性和治療延誤。本研究提出的模型可以對LARC患者的治療反應進行較為精準的預測，對作出臨床決策和明確治療方向有重要意義。

本研究對nCRT后腫瘤退縮的臨床病理學特征的分析結果與既往研究一致。腫瘤大小、CEA及EMVI與直腸癌的預后及nCRT效果顯著相關［13-14］。直腸癌中約有80%為腺癌，直腸黏液腺癌也被視為術前放化療反應不良的生物標志物［15］，而本研究中超過95%的患者為直腸腺癌，所以本研究中的組織學分類并未顯示出與腫瘤退縮的相關性；關于T分期及N分期與腫瘤退縮預測效能的研究報道不一，可能由于樣本量較小，本研究中T分期及N分期并不能作為預測腫瘤退縮的因素［16-18］。另外，國外一項隨機臨床試驗［19］結果顯示，術前nCRT后距離手術的時間與腫瘤退縮有關，表現為在手術間隔為0～15周，隨著間隔時間延長，達到pCR的機會明顯增加，這與本研究結果一致；在一定的范圍內，可以通過延長治療后距離手術的時間，期待腫瘤的進一步消退甚至達到pCR。另外，本研究還確定了幾個與nCRT后腫瘤退縮相關的營養炎癥因素，包括PNI、D-二聚體。近年來，多項研究［20-21］證明，癌癥與高凝狀態有關。D-二聚體是纖維蛋白的降解產物，同時也是凝血激活的信號。D-二聚體升高也可以作為化療耐藥性的預測因子［22］。臨床實踐中，超過一半的結直腸癌患者都有營養不良或有營養不良的風險，并存在營養與炎癥狀態之間的失衡［23］，從而導致nCRT效果差。PNI被認為是反映治療前營養與炎癥的一個簡單有效的指標，可以作為結直腸癌手術的預后預測因素［24］，在開展nCRT之前，對存在營養失衡的患者進行治療前的營養支持，改善患者的營養狀態，可以在一定程度上增強患者對放化療的耐受。COX-2抑制劑塞來昔布聯合特瑞普利單抗相較于單用特瑞普利單抗可以顯著提高pCR率［25］，這或許可以為nCRT前的抗炎治療提供新思路。

2004年報道的德國CAO/ARO/AIO-94研究［26］顯示，nCRT比傳統的輔助放化療具有更高的局部控制率和更少的不良反應，因此確立了nCRT作為新的標準治療策略。對于nCRT效果的預測，也有多項研究［16-17，27］相繼進行過探索。無論是臨床基線指標、影像學數據還是病理學數據對nCRT效果的預測能力都得到證實，但大多數研究側重于預測患者的pCR率，而忽視了nCRT的客觀緩解率。nCRT的根本目的是使腫塊縮小，及早殺滅潛在的轉移細胞，增加R0切除率和器官保存率。所以本研究的重點是nCRT后患者的腫瘤是否退縮和降期，能否獲得手術機會及更高的R0切除率。在對比卡培他濱單藥及XELOX兩種化療方案時，兩組化療方案并未顯示出療效差異，化療方案的選擇可能更多地取決于患者放化療前的狀態，雙藥方案更適合于治療前狀態好且能耐受更高化療強度的患者?？傮w而言，nCRT后腫瘤均有不同程度的降期及可觀的R0切除率。退縮不良組還有3例患者發生了遠處轉移，兩組的腫瘤降期率和pCR率差異有統計學意義（P＜0.05）。通過本研究的分類模型可以對nCRT后的腫瘤退縮程度進行有效的分類，對于預測nCRT后退縮不良的患者，可以根據臨床實際情況調整放化療方案或直接手術，避免或降低nCRT帶來的不良反應，以達到最佳療效。既往研究［28-29］的結果促進了全程新輔助治療（total neoadjuvant therapy，TNT）研究設計，TNT是指在術前同步放化療的基礎上，將部分或全部的術后化療前移到TME術前，期望通過增加化療強度、延長手術等待時間，使得腫瘤退縮更為顯著，這或許可以成為nCRT后退縮不良的局部進展期直腸癌患者的強化治療方案，但目前尚未見相關報道。

本研究為nCRT后腫瘤退縮預測提供了一個簡單有效的預測方案，但仍存在一定缺陷。首先，本研究是單中心回顧性研究，研究樣本量較小，未進行前瞻性的驗證；其次，研究觀察的重點是腫瘤退縮程度，而腫瘤內部的生長和增殖情況未知，不能對遠期預后進行評價。未來仍需要更大的樣本量進行更深入的研究。

綜上所述，治療前腫瘤直徑、nCRT后距離手術的時間、D-二聚體、PNI、CEA、EMVI是LARC患者nCRT后腫瘤退縮的獨立風險因素，基于上述因素構建的腫瘤退縮預測模型對LARC患者的nCRT后腫瘤退縮具有較好的預測效能。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：

劉志昱：劉志昱完成了數據分析，進行了文獻回顧和初稿撰寫。

徐 棟：徐棟收集并完成了數據分析。

陳西昊：陳西昊參與了數據的收集。

李紀鵬：李紀鵬設計并指導了這項研究，對初稿進行了審核。