预测放射性下颌骨坏死术后复发的列线图模型建立

韩煜 刘忠龙 祝奉硕 李晓光 何悦

(上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔医学院口腔颌面-头颈肿瘤科，国家口腔疾病临床医学研究中心，上海市口腔医学重点实验室，上海市口腔医学研究所，上海 200011)

放射治疗是一种治疗头颈部恶性肿瘤的标准疗法。尽管对于杀灭肿瘤细胞非常有效，但也可带来长期的毒性和不良反应。放射性颌骨坏死尽管发生率较低(8%左右)，却是口腔颌面-头颈肿瘤放疗后发生的最严重并发症之一[1]，对于头颈肿瘤科外科医师来说是一个不小的挑战[2-3]。放射性颌骨坏死典型的症状包括自发疼痛、坏死骨暴露、瘘管形成、张口受限、面部变形以及病理性骨折，严重影响患者的生存时间和生活质量[4-5]。下颌骨血供较少，骨结构致密，较上颌骨更易发生放射性坏死。此外，累及下颌骨的口腔癌外科手术可能会破坏下颌骨血液供应，口腔癌和鼻咽癌在放疗过程中也可能促进放射性下颌骨坏死(ORNM)的发生[6-7]。

目前尚无根据ORNM的严重程度制定的治疗方案共识，而且ORNM的分类和分期系统也缺乏共识[8-9]。然而，大多数的研究者认为应该对早期ORNM患者进行保守治疗，而对于晚期患者，应在手术切除坏死骨和软组织的同时，与下颌骨重建修复相结合，以免造成患者面部塌陷。

ORNM的治疗结局是另一个需要考虑的问题。尽管已在术中对患者进行了死骨摘除术或者广泛的下颌骨切除术，但是术后仍然有很大比例(11.0%～53.2%)的患者出现复发[3,8,10-14]。为防止病情进展，ORNM术后复发的患者可能会接受二次手术，增加患者的经济、心理以及生理负担。对ORNM术后复发危险因素的进一步全面了解，可以提高预防患者复发的能力，并有助于改善患者的预后。本研究通过Cox回归分析来确定与ORNM手术后复发相关的易感因素，基于这些预测因素，在对213例ORNM患者的临床资料回顾性分析的基础上，建立列线图模型，对ORNM患者的术后复发风险进行直观预测，为临床治疗ORNM提供指导。

1 对象与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2003—2016年于我院口腔颌面-头颈肿瘤科接受治疗的213例ORNM患者的临床资料。纳入标准：①被明确诊断为ORNM者；②接受外科治疗者，包括死骨摘除术、下颌骨边缘切除术、下颌骨节段切除术、半侧下颌骨切除术；③仅接受了我院的ORNM手术治疗者；④有完整治疗记录以及随访信息者。本研究经我院伦理委员会批准。患者纳入流程见图1。

图1 患者纳入流程图

1.2 研究方法

研究方法按照研究指南和规定进行。收集患者的一般资料，包括患者的年龄、性别、吸烟史及饮酒史，收集患者的ORNM相关特征(术前的放疗剂量、放疗结束至ORNM发病之间的时间间隔)以及ORNM的临床表现如ORNM的位置、双侧或单侧受累以及是否具有皮肤瘘口、口内黏膜瘘口、死骨外露、张口受限及病理性骨折等；收集按照“BS”分类分期的标准进行临床分型信息[8]；收集治疗相关的数据，包括外科治疗的手术方式以及是否有钛板植入。上述所有变量均被界定为主要的预测因素，而结局变量为术后复发。首先通过Kaplan-Meier分析(单变量分析)对可能的预测因素与术后复发的相关性进行检验(log-rank检验，以P<0.05为差异具有显著性)，随后将这些预测因素纳入Cox回归模型(多元分析)，去除变量间的交互作用，确定最终的预测变量。记录P值、优势比(OR)以及95%置信区间(95%CI)。为了将预测模型可视化，本研究基于最终确定的预测因素建立列线图模型，通过标有总分的横轴上的不同分数来显示患者术后复发的风险。并进一步通过受试者工作特性曲线(ROC)以及曲线下面积(AUC)评估该预测模型的效能，预测模型与真实情况的拟合度通过校准曲线进行评价，同时利用Bootstrap重抽样法重复抽样1 000个样本用于预测术后复发，所有样本均已经过核对。

1.3 统计学分析

本研究采用SPSS软件21.0版本及R 3.3.1版本(http://www.r-project.org)进行统计分析。同时人口学信息和临床变量采用描述性统计分析。同时以Logistic回归模型对影响ORNM患者术后复发的危险因素进行分析，Cox回归分析P<0.05的变量纳入多因素Logistic回归分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 Kaplan-Meier分析术后复发的可能预测因素

Kaplan-Meier分析显示，放射剂量、放射性颌骨坏死发生的部位、单侧或双侧、B分类、S分类及手术方式与ORNM术后复发密切相关(P<0.05)。见表1、图2。

表1 Kaplan-Meier分析术后复发的可能预测因素

2.2 Cox回归分析分析术后复发的影响因素

对Kaplan-Meier分析中6个与术后复发显著相关的因素进行Cox回归分析，4个变量在消除了不同参数之间的交互作用后仍能够保持预测效应。其中接受放射剂量≥80 Gy的患者发生术后复发的可能性是接受放射剂量<80 Gy的患者的3.528倍(95%CI=1.759～7.076，P<0.05)；下颌体ORNM患者发生术后复发的可能性是下颌体、下颌角、下颌支均受累患者的2.900倍(95%CI=1.345～6.253，P<0.05)；S2型患者术后复发的发生率是S0型患者的8.926倍(95%CI=2.487～32.036，P<0.05)；只对死骨进行切除的患者术后复发的风险是进行广泛切除术+重建修复的患者的3.299倍(95%CI=1.294～8.411，P<0.05)。

2.3 列线图模型的建立及其预测能力

将根据Cox回归筛选的4个变量纳入进一步回归分析，构建的列线图模型如图3A所示，每个病例都有与放射剂量、ORNM部位、S分类、手术方式4个影响因素相对应的总分，能够更简便地计算出患者3、5、10年的RFS。随后，绘制ROC曲线，结果显示曲线下面积(AUC)为0.813，证实该模型具有良好的预测能力(图3B)。校准曲线的内部验证(以3、5、10年的形式绘制，并利用Bootstrap法进行测试)也显示出了良好的拟合度(图4)。

A：评估ORNM患者术后复发的列线图模型，B：ROC曲线

A、B、C分别为患者3、5、10年RFS校准曲线

3 讨 论

虽然临床上在放射治疗技术，特别是调强放射治疗(IMRT)技术的应用方面取得了长足的进步，但是放射性下颌骨坏死仍然是极为严重的并发症，且其发生率之高足以引起外科医生的高度重视[15]。ORNM的治疗目标包括[16]：①去除坏死骨和炎症性软组织；②防止ORNM迁延或复发；③修复下颌弓以避免面部塌陷。据报道，尽管已对ORNM进行过合理的治疗(包括保守或手术疗法)，11.0%～53.2%的患者仍然可能出现ORNM复发[3,8,10-14]。在某些患者中，即使实施了广泛的切缘阴性切除术，也同样出现ORNM的复发，这表明ORNM的进展可能独立于坏死边缘的根治性切除[12]。在过去的30年里，研究者们的关注点一直聚焦于放疗后ORNM发病的危险因素的研究。但据我们所知，目前只有一项ORNM研究通过Logistic回归分析得出与术后复发相关的预测因素，但该研究并未考虑时间变量的影响[10]。因此，我们尝试通过Cox回归分析213例ORNM患者,希望寻找出术后复发的影响因素。迄今为止所发表的相关研究论文中，我们的研究包含最大的样本量，从而在统计分析和研究结果方面更加具有说服力。本组患者术后复发的发生率为24.4%，与先前的研究者报道的结果相似[3,8,10-14]。通过多元回归分析，本研究将放射剂量、ORNM发生部位、S分类和手术治疗方式4个参数从主要的预测因素中筛选出来，作为术后复发的主要影响因素，并在此基础上建立了能够更加直观地计算出术后复发患者生存率的列线图模型。内部验证也证明了列线图模型的预测能力与拟合度。

在本研究中，患者接受放射治疗的平均放射剂量为76 Gy，该剂量略高于先前研究中所报道的剂量[3,6,10-11]。相比之下，在NOTANI等[17]进行的放射性下颌骨坏死的研究中，对于肿瘤处于Ⅰ期和Ⅱ期的患者，最常用的剂量为70～80 Gy，而Ⅲ期则为90～100 Gy(基于对肿瘤复发的治疗考虑)。剂量方面的差异可由以下原因导致：首先，本研究纳入的患者中，鼻咽癌患者比例较高(40.4%)，这些患者需应用更高的放疗剂量，有时甚至需要二次放疗以控制局部浸润和远处转移。当恶性肿瘤复发，患者应用的累积剂量很容易超过100 Gy[17-18]。其次，由于肿瘤复发，本研究中小部分患者(24例)接受了超推荐剂量2倍的放疗。因此我们将放射剂量的临界值设为80 Gy，以探讨其对ORNM的影响。射线会导致骨细胞和成骨细胞数量减少，从而影响骨重塑平衡。这些损伤的细胞在放射后仍可存活数月甚至数年之久，直到由创伤或其他刺激因素引发下一次有丝分裂[4]，可能与放疗后骨细胞缓慢丢失相关。成骨细胞分化会受到放射线剂量依赖性抑制[19]，与本研究一致，即接受高剂量放疗的患者骨组织损伤更为严重，放射剂量可能与术后复发联系密切。此外，高剂量射线可导致血管生成的抑制、低氧和细胞数量减少，继而以渐进性方式促进骨坏死发生[20]。

放疗常导致皮肤黏膜纤维化以及周围软组织的细胞和血管生成明显减少。受损组织需要摄取更多的氧和营养，以维持正常的新陈代谢水平，故难以自发愈合，从而导致黏膜破裂和皮肤瘘口[20]。软组织缺损情况分为以下三型：①S0，黏膜和皮肤完整，无缺损；②S1，口腔内黏膜缺损或皮肤外瘘；③S2，穿通性缺损，即口腔皮肤瘘[8]。本研究中，S2型患者术后复发的发生率约为S0患者8.926倍。放射损伤越严重，皮肤组织的自我更新能力越差。放射导致皮肤组织萎缩、血管减少、纤维化、紧绷感明显，较正常结缔组织更易感染和损伤[21]。此外，即使进行了扩大切除，经历过放疗的软组织也很容易开裂，形成术后口腔皮肤瘘，并且伴有周围组织愈合能力减低[22]。相较于屏障完整的正常皮肤组织，口腔皮肤瘘使局部微环境恶化，抵抗力更低，进而发生组织慢性感染，可能会增加术后复发风险[21]。因此应对发生口腔皮肤瘘的患者予以更多的关注。磁共振成像能够帮助我们更好地评估骨髓和周围软组织状态，可指示瘘管治疗手术的边界位置[23]。

本组患者中，最常见的ORNM发生位置为下颌体、下颌角、下颌支的同时受累，其次为下颌体和下颌角。对于存在骨坏死影像学特征的患者，不仅需彻底清除死骨，还需切除周围的软组织，同时应保证手术部位能够获得较为理想的血供[23]。在骨坏死形成之前，即使通过影像学检查结果也难以观察到骨放射性代谢紊乱或骨组织活性丧失。骨中的矿物质只有在损失量达到30%～50%时，才能够通过影像学检查检测到[18]，这也可能是人们难以发现早期ORNM的原因。Ⅰ型患者行下颌体、下颌角、下颌支根治性切除术后，只留有一个下颌骨残端。然而，Ⅲ型患者接受节段性切除术后，病灶两端均残存相对健康的骨组织，残存的下颌骨(升支或体端)可能在较差的微环境中出现ORNM术后的复发。此外，26例Ⅲ型患者接受了死骨切除术，这也同时增加了ORNM的复发风险，这也就解释了为何Ⅰ型患者较Ⅲ型患者生存率更高。此外，我们发现接受死骨切除术的患者较接受广泛切除术和重建的患者发生术后复发的风险更高。MÜCKE等[10]的研究显示，包括死骨切除术在内，进行广泛切除术的患者复发率低于小部分切除的患者。利用游离皮瓣、带蒂皮瓣或局部转移皮瓣完成缺损部位的重建，可改善局部血供，恢复良好的微环境，从而减轻炎症，促进骨代谢，增强愈合能力[24]。MARX[20]率先提出低氧-细胞、血管数量减少的ORNM病因理论，同时另一个由DELANIAN等[25]提出的假说则用放射线诱导纤维化理论解释了ORNM的进展过程，已被普遍接受。在残余骨组织与受损的骨细胞(包括成骨细胞、破骨细胞、间充质干细胞等)失去代谢平衡的情况下[12]，即使经过广泛切除，ORNM也可能发生进展，死骨切除术后ORNM复发率更高。因此，广泛切除术联合重建是ORNM的最佳治疗手段，而死骨切除术因其复发率高，并不被推荐。

虽然本研究为单一机构数据，治疗方法显示了出良好的一致性，可以在一定程度上减少治疗偏倚。然而，本研究也存在一些局限性。首先，回顾性研究很难将选择偏倚和信息偏倚完全消除，未知的混杂因素也可能影响统计分析结果。其次，受限于研究样本量，本项研究仅进行了内部验证，仍待开展进一步外部验证以准确评估列线图模型的预测能力。其次，本研究有7例患者因未能符合纳入标准而被排除在外，这些缺失数据可能造成统计偏倚，影响统计结果。再次，本次单一机构研究肯定不如多中心研究证据级别更高。最后，本研究所构建的预测模型，是基于双变量关联性分析来确定影响因素的，可能遗漏能够提高多变量模型性能的影响因素。

总之，本研究结果显示，放射剂量、ORNM发生部位、外科手术治疗等因素与ORNM术后复发有关，提示临床医生在治疗ORNM的过程中应充分考虑这些因素。本研究构建的列线图模型能够有效预测ORNM患者发生术后复发的风险。