数字化技术在软组织肉瘤新辅助治疗前后肿瘤退缩评估中的预测价值

陈挺，张赫，夏铁男，刘金鑫，李诗哲，商冠宁

软组织肉瘤目前采用以手术为主的综合治疗措施，对于体积较大或者手术难以切除的肿瘤，常规采用术前新辅助化疗、靶向治疗使肿瘤体积缩小达到降期保肢的目的[1]。目前对于肿瘤新辅助治疗的评估主要采用肿瘤退缩分级(pathologictumorregressiongrade，pTRG)。pTRG旨在将新辅助治疗后的肿瘤病理反应进行分级，主要根据肿瘤中的纤维化和残余肿瘤的比例划分等级[2]。近年来，随着影像学和数字化技术的进步，精确计算肿瘤体积(grosstumorvolume，GTV)成为可能[3]。本研究团队采用基于三维CT数据的数字化技术精准测量1例髋部恶性肿瘤治疗后的退缩程度，完成了精细化的髂骨次全切除术。

1 病例资料

1.1 病史 患者，女，30岁，2017年因发现左髋部肿物就诊，伴左侧臀部持续性疼痛，向下肢放射就诊，行DR检查，骨盆骨质及关节间隙均未见明显异常，随诊。2018年7月再次出现疼痛症状，外院给予针灸、理疗、按摩，症状加重，停止治疗。2019年1月于我院就诊，门诊影像学检查提示左髋部巨大肿瘤，给予局麻下行穿刺活检，病理示：(左臀部肿物穿刺组织)间叶源性恶性肿瘤，结合免疫组化，符合胚胎型横纹肌肉瘤。

1.2 治疗方法 根据穿刺病理结果以及影像学检查，考虑肿瘤体积巨大，手术无法达到安全的外科切除边界，故而选择行新辅助化疗联合靶向治疗。具体方案为异环磷酰胺3 g连续给药5 d，表柔比星50 mg连续给药2 d，同时口服安罗替尼12 mg每日1次，用药2周停药1周，同时监测血压变化，每个疗程间隔3周。

1.3 影像学检查 每次新辅助治疗前后均行CT增强和三维重建，采用荷兰Philips 64排螺旋CT仪。扫描参数：电压120 kV，电流180 mAs，Pitch螺距1.063，准直厚度0.5 mm。为明确肿瘤与周围重要组织及血管的解剖关系，精准评估肿瘤病理退缩程度，采用混合现实三维技术。

1.4 混合现实三维模型构建 将CT设备采集到的DICOM原始数据，导入三维影像工作站(Star Source Medical Image Work-station，Visual 3D，北京维卓致远医疗科技发展有限责任公司)，进行分割和混合现实重建，将所有重建的STL网格模型数据输入工作站内部场景编辑模块，进行材质设定得到网格模型，再通过“星图”混合现实影像系统(Star Atlas Holo-graphic Medical Image System，Visual 3D，北京维卓致远医疗科技发展有限责任公司)进行输出，制成二维码，并计算出肿瘤的容积。

1.5 混合现实三维模型辅助术前设计 三维模型构建完成后，应用混合现实技术输出全息3D影像，佩戴混合现实Holeness眼镜后可以立体形象地观察肿瘤变化，与周围骨、血管之间的解剖关系，同时可以直接观察到新辅助治疗后肿瘤体积变化情况。

1.6 结果 共给予4个疗程新辅助治疗，12周后，将增强CT数据导入三维影像工作站，使用混合现实技术重建肿瘤，并计算肿瘤体积(图1)。混合现实重建后的立体图像中，可清晰显示肿瘤主要位于髂骨，毗邻髂内血管，包绕股骨近端。经治疗后可见肿瘤体积明显缩小，治疗前783.3 ml，缩小为192.3 ml，体积减少75.5%。此时肿瘤退缩至髂骨外侧，术者可以根据此三维图像模拟手术，确定外科手术切除边界。术前评估可以保留骨盆后环以维持骨盆环的稳定性，按照术前计划给予肿瘤全切及髂骨次全切除术(图2)，术后给予抗炎、补液等对症治疗。随访6个月，患者恢复良好，无切口感染、腹壁疝等并发症。因保留骨盆环的稳定性，患者术后2周即可下地负重行走，临床疗效满意。

图1 肿瘤的混合现实三维模型

2 讨论

肿瘤退缩评级系统(tumor regression grade，TRG)旨在对新辅助治疗后、手术切除之前的肿瘤退行性改变的效果进行评价[4]。已有很多研究表明TRG与预后具有相关性，一般来说，肿瘤完全消退的患者预后最好[5]。此外，最近研究发现肿瘤定位与肿瘤类型和TRG之间的关系可能存在相关性，部分肿瘤退缩与无病生存期(disease-free survival，DFS)改善相关，因此被认为是良好的预后因素[6]。TRG的预后价值甚至可能超过目前使用的分期系统(如TNM分期)，这些分期来源于未治疗肿瘤的数据[7]。因此，为了给术前接受过新辅助治疗的患者提供更好的预后，一些作者提出了合并肿瘤消退分级的替代分期系统[8-9]。然而，虽然这些预后分类很有前景，但尚未进入临床实践。

TRG主要是通过比较新辅助治疗前后肿瘤的大小进行评级，目前应用最广的方法是基于增强CT测量的肿瘤最长径的比较[10]。然而，在某些病例中，通过评价肿瘤最长直径的变化可能是不准确的，因为部分肿瘤直径在一个平面或三个平面发生较小的变化，但在肿瘤体积上可能已经发生了较大的变化。Kopp等[9]利用3DMRI计算放疗前后垂体瘤体积变化的研究发现，所有有体积变化的病例中，只有31%的病例测量有最大径的变化。刘洋等[10]利用多层螺旋CT体积测量的方法，发现体积测量分级标准可以预测新辅助化疗胃癌患者的病理退缩情况，且在疗效、预后评价方面均优于Recist评分标准。

近年来，数字化技术得到了突飞猛进的发展，已广泛应用在医学研究的各个领域[11]。关于肿瘤退缩分级的组织病理学评估，最关键的问题是观察者间和观察者内的可变性以及缺乏标准化[12-13]。这两个因素可能是导致TRG预后价值报告有时存在显著差异的原因。考虑到肿瘤形态的不规则性，使用数字化技术计算肿瘤体积来评估化疗的作用更加精准，经查阅文献，目前并无应用数字化技术对肿瘤TRG进行评级的报道。本研究使用的混合现实技术，仅需获得患者的增强及三维CT影像数据，将所获得的影像数据导入三维影像工作站，工作人员在软件界面上利用CT数据不同灰度值选定骨、血管、肿瘤、皮肤等，软件即可自动分析形成三维立体影像，并且可计算出肿瘤的体积。本研究利用混合现实技术可以更精准地重建肿瘤与周围组织，清晰地展示肿瘤与重要血管、神经的解剖关系，准确地计算肿瘤体积，从而对1例可能需行半骨盆截肢或骨盆假体置换的患者成功保留了骨盆环，得到了良好的临床疗效。本技术的优势是操作简便，但需由有医学背景的工作人员操作。本研究的劣势为增加了患者的经济负担，部分对造影剂过敏者无法使用。本研究开展时间较短，积累病例数不足，需要在今后的工作中进一步扩大应用。

2A：治疗前肿瘤巨大，位于左髋部，肿瘤位于髂骨内外侧，累及髂骨；2B：治疗前肿瘤3D图像(绿色部分为肿瘤)；2C：治疗后肿瘤3D图像(绿色部分为肿瘤)；2D：治疗前肿瘤3D图像及未治疗前肿瘤体积为783.3 ml；2E：治疗后肿瘤3D图像及肿瘤体积缩小至192.3 ml；2F：术后重建可见肿瘤完整切除，骨盆环稳定性得到保障图2 女性患者左侧骨盆横纹肌肉瘤新辅助治疗前后的影像学图像