01

 研究背景

放射治療是頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（HNSCC）的主要治療方式，可與化療聯(lián)合治療。但往往由于腫瘤狀態(tài)的不停變化，放療的效果會(huì)隨之起伏，所以在治療期間反復(fù)監(jiān)測(cè)個(gè)體腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)可以為治療結(jié)果提供預(yù)測(cè)信息。但因?yàn)闆]有合適的技術(shù)，腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)并沒有被納入進(jìn)日常檢查。此實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谘芯渴褂媒�紅外方法監(jiān)測(cè)頭頸部鱗狀腫瘤血流動(dòng)力學(xué)的準(zhǔn)確性。
 

02

研究方法
 

2.1、實(shí)驗(yàn)被試

實(shí)驗(yàn)招募了47名有效被試患者，其中男性40人，女性7人，平均年齡57.77歲。根據(jù)放療后一年的結(jié)果，病人分為完全緩解組（CR）（所有靶病灶消失）（29人）和不完全緩解組（IR）組（出現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移或局部復(fù)發(fā)）（18人）。
 

2.2、實(shí)驗(yàn)過程

在治療前，大多數(shù)患者通過免疫組織化學(xué)檢查 HPV-16 狀態(tài)。通過 MRI 或 CT 成像確定臨床受累的最大頸部淋巴結(jié)作為測(cè)量目標(biāo)，然后量化腫瘤淋巴結(jié)體積和位置。光學(xué)測(cè)量包括在作為基線的治療前測(cè)量和在 7 周的整個(gè)治療期內(nèi)每周測(cè)量（圖1）。在每次光學(xué)測(cè)量之前，使用超聲機(jī)驗(yàn)證腫瘤節(jié)點(diǎn)的位置和大小。

圖1. 實(shí)驗(yàn)整體流程。
 

2.3、數(shù)據(jù)采集和處理

使用Imagent (ISS) 進(jìn)行光學(xué)測(cè)量。在每次測(cè)量之前，Imagent 系統(tǒng)在具有已知光學(xué)特性（μa 和 μs0）的實(shí)體模型上進(jìn)行校準(zhǔn)。通過將混合光纖探頭放置在所選淋巴結(jié)的皮膚上連續(xù)進(jìn)行光學(xué)測(cè)量 （圖2）以 0.25 Hz 的采樣率持續(xù) 3 分鐘，然后對(duì)前臂屈肌進(jìn)行 2 分鐘的測(cè)量，作為比較的對(duì)照測(cè)量。在測(cè)量期間獲得的數(shù)據(jù)被平均，并且平均值被用于代表腫瘤/肌肉光學(xué)特性和血流動(dòng)力學(xué)。

圖2. 使用混合Imagent/DCS儀器進(jìn)行光學(xué)測(cè)量。
 

03

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
 

3.1、預(yù)測(cè)治療結(jié)果的腫瘤血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確性

在 HPV-16 陽(yáng)性患者中，[HbO2]提供了第 1 周和第 3 周治療結(jié)果的最佳預(yù)測(cè)。THC 和 StO2 也顯示出對(duì)第 3 周治療結(jié)果的中等預(yù)測(cè)。在 HPV-16 陰性患者中，BFI 和 μs0 分別為第 3 周的治療結(jié)果提供了極好的預(yù)測(cè)。
 

3.2、HPV-16 陽(yáng)性和陰性患者腫瘤血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)和治療結(jié)果的比較

總體而言，除了腫瘤的治療前基線 [Hb]外，HPV-16 陽(yáng)性組和陰性組之間的大多數(shù)測(cè)量光學(xué)參數(shù)沒有顯著差異。事后成對(duì)測(cè)試表明，與 HPV-16 陽(yáng)性組相比，HPV-16 陰性組在治療前基線（第 0 周）的腫瘤 [Hb] 水平顯著更高。HPV-16陽(yáng)性組和陰性組在年齡、性別、腫瘤分期、腫瘤淋巴結(jié)大小、腫瘤上方皮膚組織厚度等方面無顯著差異，但在原發(fā)腫瘤部位存在顯著差異。在HPV-16陽(yáng)性腫瘤中觀察到的CR頻率比HPV-16陰性腫瘤略高。
 

04

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本研究的近紅外光學(xué)測(cè)量顯示了在頭頸癌患者早期（在治療的前 3 周內(nèi)）預(yù)測(cè)放化療的前景。由于 HPV-16 狀態(tài)影響腫瘤對(duì)治療的反應(yīng)，因此需要根據(jù) HPV-16 狀態(tài)對(duì)患者進(jìn)行亞組，以提高治療結(jié)果的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。需要更多的患者來提高數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計(jì)能力，開發(fā)集成多個(gè)參數(shù)的預(yù)測(cè)模型以進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，并找到驗(yàn)證分類器的參數(shù)的最佳閾值。此外，預(yù)計(jì)對(duì)放化療有 IR 的患者可能會(huì)被引導(dǎo)到替代療法（例如，手術(shù)切除腫瘤），從而減少與放化療相關(guān)的副作用�；�于放化療期間頻繁光學(xué)測(cè)量的腫瘤特性/血流動(dòng)力學(xué)的動(dòng)態(tài)修改也有望單獨(dú)優(yōu)化治療結(jié)果。

Dong, L., Kudrimoti, M., Irwin, D., Chen, L., Kumar, S., Shang, Y., Huang, C., Johnson, E.L., Stevens, S.D., Shelton, B.J. and Yu, G., 2016. Diffuse optical measurements of head and neck tumor hemodynamics for early prediction of chemoradiation therapy outcomes. Journal of biomedical optics, 21(8), p.085004.

DOI: 10 .1117/1.JBO.21.8.085004