Clinical study on guidance of the timing of adaptive replanning for cervical cancer based on ADC values combined with tumor volume regression

技术摘要：基于 ADC 值与肿瘤体积缩减指导宫颈癌自适应再计划的最佳时机

问题陈述
同步化学放射治疗（CCRT）是局部晚期宫颈癌的标准治疗手段。虽然强度调制放射治疗（IMRT）已被广泛应用，但治疗过程中常会出现显著的肿瘤退缩，这可能导致初始治疗计划变得不再理想。这种解剖结构的变化需要进行自适应再计划（adaptive replanning），以维持靶区覆盖并保护危及器官（OARs）。然而，启动自适应再计划的最佳时机尚不明确。盲目过早进行再计划会增加工作量和成本，而延迟再计划则可能损害剂量分布。临床上需要一种实用的影像学标志物，用以识别哪些患者需要进行早期的解剖结构重新评估。

研究方法
本研究分为两个独立部分，涉及来自秦皇岛第一医院的患者：

• 第一部分（回顾性队列）： 包括 2022 年 1 月至 2024 年 5 月期间接受治疗的 66 例局部晚期宫颈癌（FIGO IB3–IVA）患者。

  • 影像方案： 患者在治疗前及放射治疗第 20 次分次时接受带有弥散加权成像（DWI）的 MRI 检查。由一名放射科医生测量表观扩散系数（ADC）值。
  • 变量： 研究分析了 ADC 的变化率（$\Delta$ADC），计算公式为 $(ADC_2 - ADC_1) / ADC_1 \times 100\%$。同时计算肿瘤体积缩减率（TVR），以此定义“显著早期退缩”（使用队列的中位数 TVR 作为截断值：$\ge$ 85.56%）。
  • 统计分析： 使用逻辑回归（单变量和多变量）评估 $\Delta$ADC 与显著肿瘤体积退缩之间的关联。通过受试者工作特征（ROC）分析确定 $\Delta$ADC 的判别性能及最佳截断值。

• 第二部分（探索性剂量学模拟）： 包括来自后续队列（2024 年 6 月至 12 月）的 9 名表现出显著早期影像反应（根据第一部分结果，$\Delta$ADC $\ge$ 37.20%）的患者。

  • 模拟设计： 为每位患者生成三个计划：
    • 计划 1： 原始治疗计划。
    • 计划 2： 第 15 次分次时的再计划模拟。
    • 计划 3： 第 20 次分次时的再计划模拟。
  • 比较： 使用重复测量方差分析或 Friedman 检验，比较三个时间点下计划靶区（PTV）及危及器官（膀胱和直肠）的剂量学参数，包括 $D_{2\%}$、$D_{mean}$、适形指数（CI）、均匀性指数（HI）以及体积指标（$V_{40}$、$V_{50}$）。

主要结果

• 肿瘤反应与 ADC 变化： 在第 20 次分次时，中位肿瘤体积从 27.54 cm³ 显著减少至 4.33 cm³（$P < 0.001$）。同时，ADC 值从 $0.871 \pm 0.060$ 显著增加至 $1.191 \pm 0.083 \times 10^{-3}$ mm²/s（$P < 0.001$）。
• 与退缩的关联：
  • 分组分析： 与较低 $\Delta$ADC 的患者相比，$\Delta$ADC $\ge$ 37.20% 的患者实现显著肿瘤体积退缩的可能性显著更高（29/33 对比 4/33；$P < 0.001$）。
  • 连续性分析： $\Delta$ADC 每增加 5%，实现显著肿瘤体积退缩的几率增加 6.09 倍（OR = 6.09, 95% CI 2.65–14.00, $P < 0.001$）。在调整基线 SCC-Ag 和血红蛋白水平后，该关联依然显著（OR = 6.12, $P < 0.001$）。
  • 预测性能： ROC 分析显示曲线下面积（AUC）为 0.891，最佳截断值为 37.20%（灵敏度：87.9%，特异度：87.9%）。
• 剂量学模拟（第二部分）：
  • 解剖结构变化： 在计划 1、计划 2 和计划 3 之间，观察到粗略肿瘤体积（GTV）、PTV 和膀胱体积显著减少。
  • 剂量学结果： 尽管存在解剖结构变化，但在该小规模队列中，在第 15 次分次进行再计划（计划 2）与在第 20 次分次进行再计划（计划 3）相比，并未表现出一致的剂量学优势。尽管存在解剖变化，但 PTV 覆盖度（CI, HI, $D_{mean}$）以及 OAR 保护情况（膀胱和直肠的 $V_{40}$、$V_{50}$）在较早的再计划中并未显示出统计学上的显著改善。

核心贡献

1. 确定了预测标志物： 本研究证实，在 CCRT 过程中 ADC 的早期变化（$\Delta$ADC）与宫颈癌显著的早期肿瘤体积退缩密切相关。
2. 提供了定量阈值： 研究提供了一个初步的截断值（$\Delta$ADC $\ge$ 37.20%），这有助于识别那些可能需要进行早期解剖结构重新评估的快速退缩型患者。
3. 剂量学现实检验： 通过探索性模拟，研究表明虽然解剖结构变化发生较早，但在具有显著反应的患者中，更早的再计划（第 15 次分次）并不一定能比标准再计划（第 20 次分次）带来更优的剂量学参数。

意义与主张
论文得出结论，$\Delta$ADC 是识别在 CCRT 期间需要进行早期解剖结构重新评估的特定宫颈癌患者群体的价值影像学生物标志物。然而，作者对临床实施早期再计划持谨慎态度。他们明确指出，虽然 $\Delta$ADC 可以指导何时进行解剖结构重新评估，但其剂量学模拟并未证明在第 15 次分次进行再计划比在第 20 次分次具有一致的剂量学优势。因此，该研究建议将 $\Delta$ADC 用于筛选需要重新评估的患者，而非将其作为普遍进行早期再计划的指令。作者强调，仍需要更大规模的研究来证实对于这些选定的患者，更早的再计划是否能带来切实的临床获益（如降低毒性或提高肿瘤控制率）。