影像组学特征对肝癌放疗敏感性的影响分析

李春鸣　余更生　崔恩铭　饶建　雷芳勇　周树权

【摘要】 目的：分析影像組学特征在肝癌放疗敏感性评价中的应用价值。方法：选择2014年1月-2019年12月本院收治的以放射治疗作为首要治疗方式的60例肝癌患者为观察对象。根据放疗效果，将患者分为敏感组26例和不敏感组34例。收集患者肝脏CT资料，以放疗病灶为观察区域，应用影像组学分析软件，提取放疗病灶的影像组学特征。分析影像组学特征对肝癌放疗敏感性的影响。结果：将两组影像组学数据导入SPSS 20.0软件，单因素logistic回归分析结果显示，灰度共生矩阵数据中同质性、能量性及对比性，灰色水平运行长度矩阵数据中短期强调、长期强调及长度不均匀，灰度区域长度矩阵数据中长带强调、长带低灰度强调及长带高灰度强调均为影响放疗敏感性的单因素指标（P<0.05）。多因素logistic回归分析结果显示，灰度共生矩阵数据中同质性、能量性及对比性，灰色水平运行长度矩阵数据中短期强调及长期强调，灰度区域长度矩阵数据中长带低灰度强调及长带高灰度强调均为影响放疗敏感性的多因素指标（P<0.05）。结论：肝癌放疗治疗前影像组学特征与放疗敏感性有关，可作为评价放疗敏感性的重要指标。

【关键词】 影像组学特征 肝癌 放疗敏感性

Analysis of the Influence of Imaging Characteristics on Radiotherapy Sensitivity of Hepatocellular Carcinoma/LI Chunming， YU Gengsheng， CUI Enming， RAO Jian， LEI Fangyong， ZHOU Shuquan. //Medical Innovation of China， 2021， 18（23）： -159

[Abstract] Objective： To analyze the application value of imaging characteristics in the evaluation of radiotherapy sensitivity of liver cancer. Method： A total of 60 patients with hepatocellular carcinoma treated in our hospital from January 2014 to December 2019 with radiotherapy as the primary treatment were selected as the observation objects. According to the effect of radiotherapy， the patients were divided into sensitive group （n=26） and insensitive group （n=34）. The liver CT data of the patients were collected， and the radiomeric features of the radiotherapy lesions were extracted using radiomic analysis software， taking the radiotherapy lesions as the observation area. The influence of radiomeric features on radiotherapy sensitivity of liver cancer was analyzed. Result： The two groups of imaging omics data were imported into SPSS 20.0 software. The results of single-factor logistic regression analysis show that the homogeneity， energy and comparability of gray co-occurrence matrix data， short-term emphasis， long-term emphasis and uneven length of gray horizontal running length matrix data， in gray area length matrix data， long band emphasis， long band low gray emphasis and long band high gray emphasis were single factor indexes affecting radiotherapy sensitivity （P<0.05）. The results of multivariate logistic regression analysis showed that homogeneity， energy and contrast in gray level co-occurrence matrix data， medium and short-term emphasis and long-term emphasis in gray level operation length matrix data， long band low gray emphasis and long band high gray emphasis in gray area length matrix data were multi factor indexes affecting radiotherapy sensitivity （P<0.05）. Conclusion： The imaging characteristics of liver cancer before radiotherapy are related to radiotherapy sensitivity， which can be used as an important index to evaluate radiotherapy sensitivity.

[Key words] Imaging characteristics Hepatocellular carcinoma Radiotherapy sensitivity

First-author’s address： Jiangmen Central Hospital， Jiangmen 529000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.23.038

肝癌为临床最为常见的消化系统恶性肿瘤之一，因肝癌的隐匿性较高，故多数患者确诊时已经处于肿瘤晚期，预后往往并不理想[1-2]。近年来，随着放疗技术的发展，其在局部晚期肝癌治疗中的地位逐渐提高，且已被多个临床指南所推荐，但因放疗存在放射性肝损伤的不良反应，在一定程度上也降低了患者治疗的依从性[3-5]。因此，在肝癌患者放疗前准确的预测放疗敏感性，对于减少放疗损伤，提高放疗效果具有重要意义。故本研究选取放疗前CT影像组学特征作为观察指标，分析其对于放疗敏感性的评价作用，以期为临床治疗提高一定的参考。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2014年1月-2019年12月本院收治的以放射治疗作为首要治疗方式的60例肝癌患者为观察对象，男35例，女25例;平均年龄（50.69±6.39）岁;肝癌分期：Ⅰ期5例，Ⅱ期18例，Ⅲ期26例，Ⅳ期11例;Edmondson-Steiner分级标准：低分化16例，中分化22例，高分化22例。（1）纳入标准：①均经肝脏穿刺活检及病理学检查，明确诊断为肝癌;②均以三维适形放疗为首要治疗方式;③年龄18～75岁;④临床资料完整。（2）排除标准：①合并其他部位恶性肿瘤或属肝转移癌;②接受除放疗外，其他抗肿瘤治疗方案治疗;③存在免疫系统疾病;④合并严重心脑血管疾病、肾脏功能不全;⑤合并严重外伤者。授权委托人完全了解本研究，并签署知情同意书。研究经医院伦理学委员会批准。

1.2 方法 回顾性分析所有患者的临床資料，收集所有患者放疗前的肝脏CT图像资料，以放疗病灶为观察区域，应用影像组学分析软件，提取放疗病灶的影像组学特征，分析影像组学特征影响肝癌放疗敏感性的危险因素。影像组学特征提取方法：患者肝脏CT平扫均于64排螺旋CT下进行，以5 mm作为扫描层厚，将所采集的CT图像上传至Eclipse系统中，对放疗病灶区域进行勾画。勾画完成后，将图像及相关数字信息上传至MATLAB软件，采集纹理特征。

1.3 观察指标及判定标准 依据实体瘤疗效判定标准，对所有患者放疗效果进行评价，将治疗后达到完全缓解及部分缓解标准者作为敏感组（n=26），以治疗后达到无变化及进展者作为不敏感组（n=34）。实体瘤疗效判定标准如下，完全缓解：所有病灶完全消失;部分缓解：双径可测病灶，各病灶最大垂径乘积之和缩小50%以上，或单径可测病灶，各病灶最大径之和减少50%以上;无变化：双径可测病灶，各病灶最大垂径乘积之和缩小不足50%，或增大不超过25%，或单径可测病灶，各病灶最大径之和缩小不足50%，或增大不超过25%。进展：一个或多个病灶增大超过25%，或出现新病灶，或新出现胸、腹水，或细胞学找到癌细胞[6]。

1.4 统计学处理 采用SPSS 20.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验;计数资料以率（%）表示，比较采用χ检验;应用logistic回归分析进行单因素及多因素分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基线资料比较 两组平均年龄、性别、肝癌分期、肝癌分级比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

2.2 几何直方图特征对放疗敏感性单因素分析 将两组影像组学几何直方图特征数据导入SPSS 20.0软件，单因素logistic回归分析结果显示，所观察的影像组学几何直方图特征数据均非影响放疗敏感性的单因素指标（P>0.05），见表2。

2.3 灰度共生矩阵对放疗敏感性单因素分析 将两组影像组学灰度共生矩阵数据导入SPSS 20.0软件，单因素logistic回归分析结果显示，灰度共生矩阵数据中同质性、能量性及对比性为影响放疗敏感性的单因素指标（P<0.05），见表3。

2.4 灰色水平运行长度矩阵对放疗敏感性单因素分析 将两组影像组学灰色水平运行长度矩阵数据导入SPSS 20.0软件，单因素logistic回归分析结果显示，灰色水平运行长度矩阵数据中短期强调、长期强调及长度不均匀为影响放疗敏感性的单因素指标（P<0.05），见表4。

2.5 灰度区域长度矩阵对放疗敏感性单因素分

析 将两组影像组学灰度区域长度矩阵数据导入SPSS 20.0软件，单因素logistic回归分析结果显示，灰度区域长度矩阵数据中长带强调、长带低灰度强调及长带高灰度强调为影响放疗敏感性的单因素指标（P<0.05）。见表5。

2.6 影像组学特征对放疗敏感性多因素分析 将两组影像组学特征数据导入SPSS 20.0软件，多因素logistic回归分析结果显示，灰度共生矩阵数据中同质性、能量性及对比性，灰色水平运行长度矩阵数据中短期强调及长期强调，灰度区域长度矩阵数据中长带低灰度强调及长带高灰度强调为影响放疗敏感性的多因素指标（P<0.05），见表6。

3 讨论

目前，对于预测肝癌放疗敏感性的研究主要集中在分子生物学层面，但因其主要以体外实验为主，缺乏临床数据实际验证及标志物采集需行穿刺活检的不足，故所得检测的结果无法代表整体肿瘤[7-9]。本研究中所观察的影像组学检查方法，是基于影像检查而形成的新型检查手段，其首先通过影像学检测采集肿瘤信息，随后应用大量的自动化数据特征化算法，将感兴趣区域的影像数据转化为具有高分辨率的、可发掘的特征空间数据，所获取的肿瘤整体信息更为准确[10-12]。本研究将影像组学特征作为观察指标，分析其对肝癌放疗敏感性的影响，以期可更为准确地指导临床治疗。

本研究通过收集既往在本院确诊为肝癌并以放疗作为首要治疗手段患者的资料，首先应用Eclipse系统，对放疗前病灶区域的CT图像进行勾画，随后应用MATLAB软件进行纹理特征采集，并将所得数据导入SPSS 20.0软件，进行单因素及多因素分析，结果显示，灰度共生矩阵数据中同质性、能量性及对比性，灰色水平运行长度矩阵数据中短期强调、长期强调及长度不均匀，灰度区域长度矩阵数据中长带强调、长带低灰度强调及长带高灰度强调为影响放疗敏感性的单因素指标（P<0.05）。灰度共生矩阵数据中同质性、能量性及对比性，灰色水平运行长度矩阵数据中短期强调及长期强调，灰度区域长度矩阵数据中长带低灰度强调及长带高灰度强调为影响放疗敏感性的多因素指标（P<0.05）。由此可见，肝癌放疗前影像组学特征与放疗敏感性密切有关，可作为预测放疗敏感性的重要指标。

影像组学的概念为荷兰学者Lambin于2012年提出，近年来，随着研究的深入，影像组学在不同领域中的应用价值越来越受临床重视[13-14]。目前，影像组学在恶性肿瘤的相关研究中已取得了较多的成果。首先，其可应用于疾病的基因、分子标记和病理分型，影像组学认为，肿瘤宏观影像特征与微观基因、蛋白质和分子改变息息相关[15-16];同时，其可应用于疾病的临床诊断与鉴别诊断[17-18];并且，其可应用于疾病临床治疗方案的决策和疗效监测[19-20];此外，其同样可应用对疾病预后的预测[21-22]。虽然，影像组学在恶性肿瘤中的应用较为广泛，但其在肝癌放疗敏感性评价中的应用较少，而本研究结果也证实了其在肝癌放疗敏感性评价中的应用价值。

综上所述，随着放疗治疗技术在肝癌治疗中重要性的提高，临床在考虑放疗治疗效果的同时，也应十分注意其治疗的副作用，通过权衡放疗治疗的利弊，综合选择更为有效的治疗方案。目前，随着影像学技术的发展，影像组学分析不仅属无创检查，同时其所得肿瘤信息完整，且不增加患者的检查费用，而本研究结果同样可见，在肝癌放疗敏感性的评价中，影像组学特征具有显著的应用价值，可在一定程度上有效地指导肝癌患者的放疗治疗。

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（收稿日期：2020-09-29） （本文编辑：姬思雨）