基于数据挖掘骨肉瘤化疗方案的推荐与选择

陈倩 郑凯 徐明 于秀淳

骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤[1]，男性多于女性，发病年龄呈现两个高峰，第一个高峰出现在青少年，这与骨骼快速生长有关，第二个高峰出现在 65 岁以上，与继发性肿瘤恶变有关[2]。手术和化疗在内的多模式治疗已成为四肢非转移性高级别骨肉瘤患者治疗的金标准[3]。除手术切除外，由于本病的高转移率和易产生耐药性，单药化疗效果不佳，往往需要采用多药联合新辅助化疗和辅助化疗以控制肿瘤的进展[4]。在过去的 30 年里，随着化疗药物的广泛应用，骨肉瘤的愈后有了显著的改善，对于没有转移的患者，化疗和手术联合治疗使 5 年生存率从 10%～20% 提高至 60%～70%[5]。CSCO 经典型骨肉瘤诊疗指南推荐 MAPI、MAP、AP、DIA 为新辅助化疗方案，辅助化疗方案根据术前组织学坏死率进行相应变动。目前有大量证据[6-8]证明基于三药 [ 甲氨蝶呤 (MTX)、顺铂 (DDP)、多柔比星 (ADM) 联合的方案较两药 (DDP、ADM)方案 5 年 EFS (58%vs.48%) 和骨肉瘤 OS (70%vs.62%) 明显提高，术前采用 MAP 方案的组织学坏死率高于 AP 方案。

由于国内外各中心对四肢高级别非转移性骨肉瘤化疗用药及方案仍存在争议，本研究拟通过对骨肉瘤化疗相关英文文献进行整理及回顾性分析，达到以下目的：(1) 探寻最佳术前化疗方案，提高保肢率及组织学坏死率；(2) 比较不同化疗方案并发症发生率，减少住院次数，提高患者依从性；(3)探索各种化疗药物联合使用的规律，为临床用药提供参考。

资料与方法

一、检索策略

以“osteosarcoma”、“bone sarcoma”、“sarcoma”、“malignant bone tumor”、“osteogenic sarcoma”、“neoadjuvant chemotherapy”、“adjuvant chemotherapy”、“chemotherapy”、“drug therapy”、“drug”、“therapy”为主要检索词。检索 PubMed、Embase 英文文献数据库。

二、文献来源

选用 2000 年 1 月至 2020 年 12 月临床研究英文文献。阅读题目及摘要进行第一轮初筛，阅读全文进行第二轮筛选，提取论文中具体数据，对同一单位重复应用的患者数据进行第三轮筛选剔除，最终共收入文献 30 篇。

三、纳入标准与排除标准

1.纳入标准：(1) 术前采用同一种化疗方案；(2) 文章中有明确化疗方案、周期、剂量；(3) 文章中有明确的组织学坏死率、并发症等；(4) 对于疾病的诊断符合国内、国际标准。

2.排除标准：(1) 综述及 Meta 分析；(2) 非四肢高级别骨肉瘤；(3) 初诊时即有转移。

四、数据标准化及数据库的建立

1.数据的标准化：建立标准的数据库前，参考骨肉瘤诊疗 NCCN 指南 2021 版，对方案及药物进行规范化处理。

2.数据库的建立：用 Excel 表建立骨肉瘤化疗方案数据库，并将其导入 SPSS 21.0 进行描述性分析及聚类分析；应用 IBM SPSS Modeler 18 进行关联规则分析。

结 果

一、检索结果

共检索到 8981 篇相关文献，通过阅读标题、摘要及全文后，因重复或与本研究内容不符排除 8951篇，最终纳入 30 篇文献的顺序[7,9-37](图1)。

二、化疗药物频次分析

对符合纳入标准文献的化疗药物频次进行统计共涉及药物 9 种，应用频次共计 19 657 次。应用频次较多的药物依次为：DDP、ADM、MTX、异环磷酰胺 (IFO) (表1，图2)。

图2 化疗药物频次Fig.2 Frequency of chemotherapy drugs

表1 文献中主要化疗药物Tab.1 Major chemotherapy agents in the literature

三、化疗方案频次分析

对符合纳入标准文献的 8 种化疗方案进行频次统计，应用频次共计 6083 次 (表2，图3)。图表显示目前骨肉瘤新辅助化疗及辅助化疗常用的方案依次为：MAP、MAPI、AP 及 DIA。这 4 种方案使用频次共计 5802 次，占总频次的 95.38%。

图3 化疗方案频次Fig.3 Frequency of chemotherapy regimen

表2 文献中主要化疗方案Tab.2 Major chemotherapy regimens in the literature

四、关联规则分析

根据 Apriori 算法产生的药物关联中，最小支持度为 45.902%，最大支持度为 98.361%，最小置信度为 96.667%，最大置信度为 100%，最小提升度为1.017%，最大提升度为 1.386% (图4)。

图4 关联规则网络图Fig.4 Association rule network diagram

五、药用聚类分析

通过 SPSS 对出现频次最高的前 6 种化疗药物进行聚类分析，其中顶端横坐标为欧式距离，左边纵坐标为变量，以分组距离 > 10，< 25 作为药物聚类分类条件，可以将其分为 2 类常用药物，第 1 类：MTX、CDP、ADM；第 2 类：IFO、EPI、VP-16(图5)。

图5 药用聚类分析Fig.5 Medicinal cluster analysis

六、不同化疗方案并发症比较分析

3 组化疗方案常见并发症为肾毒性、耳毒性、粒细胞缺乏伴发热、神经毒性及心脏毒性；采用 MAP化疗组并发症的发生率均低于 MAPI 及 DIA 方案组，且 3 组方案之间的差异均有统计学意义 (表3)。

表3 不同化疗方案并发症发生率比较 [ n (%) ]Tab.3 Comparison of complication rate among different chemotherapy regimens [ n (%) ]

七、3 种化疗方案比较

3 种化疗方案共治疗 1296 例，其中 157 例出现肺转移。MAPI 方案肺转移的发生率为 12.1% (103 /850)，MAP 方案的肺转移发生率 25.8% (42 / 163)，DIA 方案的肺转移发生率为 4.2% (12 / 283)。3 种化疗方案的肺转移发生率比较，差异有统计学意义(χ2= 45.017，P= 0.000)；MAP 方案组局部复发率较其它方案低，差异有统计学意义 (χ2= 30.493，P=0.000)；3 种化疗方案的骨转移发生率差异无统计学意义 (χ2= 1.170，P= 0.557) (表4)。

表4 不同化疗方案疗效比较 [ n (%) ]Tab.4 Comparison of efficacy of different chemotherapy regimens[ n (%) ]

八、术前化疗方案及组织学坏死率分析

比较目前临床上[38]关注最多的 3 种术前化疗方案与组织学反应率的关系，MAPI 方案中统计坏死率的例数为 990 例，其中组织学坏死率好 (坏死率 ≥ 90%，Ⅲ～Ⅳ 级) 的患者为 632 例 (64.3%)，组织学坏死率差 (坏死率 < 90%，Ⅰ～Ⅱ 级) 的患者为 358 例 (35.7%)；MAP 方案中统计坏死率的例数为 1750 例，其中组织学坏死率好的患者和为965 例 (55.0%)，组织学坏死率差的患者为 785 例(45.0%)；AP 方案中统计坏死率的例数为 432 例，其中组织学坏死率好的患者为 273 例 (44.7%)，组织学坏死率差的患者为 159 例 (55.3%)，差异有统计学意义 (χ2= 23.475，P= 0.000) (表5)。

表5 术前化疗方案与组织学坏死率Tab.5 Preoperative chemotherapy regimen and histological necrosis rate

讨 论

骨肉瘤为恶性间叶源性肿瘤，约 80% 的病例发生在四肢长骨，青少年多见，有明显的夜间痛且服用止痛药物无效。常见的组织学分型为成骨细胞型骨肉瘤、成软骨细胞型骨肉瘤、成纤维细胞型骨肉瘤、毛细血管扩张型骨肉瘤、富含巨细胞型肉瘤、小细胞型肉瘤及硬化型肉瘤[39]。1970 s 随着化疗药物的广泛应用及新辅助化疗的开展，患者保肢率及生存率明显提高。Zhang 等[40]例指出，新辅助化疗有以下几个优点：(1) 可以消除因手术延迟及低耐药性引起的早期微转移；(2) 控制原发肿瘤，减少手术肿瘤扩散的机会；(3) 可评估化疗效果，指导术后化疗。NCCN 骨肿瘤临床实践指南 2021 版将DDP + ADM (AP)，MTX + DDP + ADM (MAP) 作为首选方案，MTX + DDP + ADM + IFO (MAPI) 为其它推荐方案[41]。

通过聚类分析发现，骨肉瘤化疗高频药物可分为两类：第 1 类组合为 MTX、DDP、ADM，合用组成 MAP 方案；第 2 类组合为 IFO、EPI、VP-16。另外通过对高频药物的关联规则分析得到多个核心药物组合，核心药物为 MTX、DDP、ADM。将不同药物组成的化疗方案在组织学坏死率、化疗后毒副反应、复发及转移等方面再次进行统计和对比，进行以下分析。

一、术前化疗方案与组织坏死率

Bielack 等[42]认为由于骨样基质的存在，即使化疗药物有效，骨肉瘤细胞也会长时间存在，肉眼可见的肿瘤体积缩小并不能完全反应化疗效果，因此术前化疗反应的评估必须对切除的肿瘤标本进行组织学检查。EURAMOS-1 和 OS2006 试验的结果也证实了术前新辅助化疗诱导的组织学坏死率是预测生存及愈后的重要因素[6]。经研究得出，MTX 作为一种细胞周期特异性药物，作用于细胞周期的 S期，通过抑制二氢叶酸还原酶影响肿瘤组织中嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的生物合成，从而达到抑制肿瘤细胞增殖的效果。ADM、DDP 和 IFO 均为细胞周期非特异性药物。ADM 通过拓扑异构酶 Ⅱ 发挥作用，稳定拓扑异构酶 Ⅱ 的中间产物“裂解 DNA”并抑制再链接[43]；同时，它还可以破坏细胞膜的结构和功能，引发细胞凋亡；DDP 通过与 DNA 结合形成铂化合物，抑制 DNA 复制和癌细胞分裂。IFO 通过与 DNA 交叉联结，抑制 DNA 的合成，也可以干扰 RNA 的功能，进而杀死肿瘤细胞。ADM、DDP、IFO 具有协同作用，可显著降低肿瘤细胞对化疗药物耐药性的发生[44]。在本研究中，术前采用 MAPI方案肿瘤坏死百分比 > 90% 的患者占比最高，与几项单一研究得出结论基本一致[45-47]，说明骨肉瘤细胞对四药联合的化疗更加敏感。因此，本研究在临床术前 2 个周期的新辅助化疗中，更推荐采用 MAPI方案，以期提高组织学坏死率。

二、肺转移与远处转移

研究指出，骨肉瘤有高度的侵袭性且极易出现肺转移及局部或远处微小转移[1]。本研究中出现肺转移的 157 例，采用 DIA 方案的肺转移率为 4.2%，较其它两组方案的肺转移率低，而骨转移没有统计学意义，这可能是由于截至目前尚未得到文献中的原始数据所造成的偏移。CT 扫描是目前影像学鉴别和定位转移性骨肉瘤的“金标准”[48]。Harting 等[48]的研究显示出现肺转移的患者进行积极手术切除后，5 年生存率较保守治疗明显提高 (12.0%vs.2.6%)。Saumet 等[49]收集了 2006 年至 2012 年，在法国儿童癌症协会接受射频消融术的 16 例骨肉瘤肺转移患者，得出射频消融治疗骨肉瘤是可行的，它能有效地局部控制直径 < 3 cm 的转移灶。研究显示立体定向放射治疗和手术治疗在 4 年 PFS、PROS 方面没有统计学意义[50]，对于在临床上不能进行手术治疗或拒绝接受手术治疗的患者，立体定向放疗可以作为一种潜在选择。随着米伐木肽 (MTP-PE) 在欧洲等地区的广泛应用，Chou 等[51]得出在复发性转移性骨肉瘤患者中加入 MTP-TE 可以提高 5 年 EFS (42%vs.26%)，但是在 OS 方面没有统计学意义。对于转移性疾病，可考虑局部控制转移，例如手术、SBRT 和(或) 冷冻消融，以减轻疾病负担[3]。

三、IFO 是否作为常规用药及其相关毒性

是否在术前或术后组织学反应率差的骨肉瘤患者中加用 IFO 仍然存在争议[6]。Ferrari 等[52]认为IFO 仅适用于对术前采用 MAP 方案化疗组织学反应差的患者，作为解救性治疗；部分研究中心将 IFO与 VP-16 联合用于治疗复发性难治性骨肉瘤[53]；一项荟萃分析显示 3 种药物方案和 4 种药物方案在无病生存率及总生存率没有显著差异[8]。

在本研究中，含有 IFO 的两组化疗方案中均出现了明显的肾毒性，其中 MAPI 方案肾毒性发生率为 5.3%，DIA 方案肾毒性发生率为 0.7%；这是由于 MTX 及其代谢产物在肾小管内沉积，会导致肾毒性的发生[54-55]；IFO 也可导致高达 30% 的患者出现临床肾毒性。IFO 诱导肾毒性的主要危险因素是累积剂量，中等或严重肾毒性通常发生在接受的总剂量 > 100 g / m2时，在 119 g / m2以上的风险最高，在84 g / m2以下的频率显著降低；然而，这一低水平并不能消除风险[55]。美司钠 (Mesna) 是一种合成的巯基化合物，可解毒尿液中的代谢物，在预防 IFO 诱导的出血性膀胱炎方面有效。Longhi 等[54]指出接受IFO 治疗超过 30 g / m2的男性患者，不育也是一个显著的晚期副作用。

接受 MAPI 方案组的患者神经毒性发生率为2.1%，DIA 方案组为 0.4%，MAP 方案未出现相关记录，与 IFO 相关的神经症状最常出现在输液开始期间或之后不久，神经毒性通常在停止给药后 1～3 天内完全逆转，高剂量和短时间静脉滴注的神经毒性发生率更高，最常见的症状是精神错乱；锥体外系和小脑症状，脑神经异常，癫痫发作等均较少见。亚甲基蓝成为预防和治疗 IFO 相关脑病的首选[55]。

四、ADM 与心脏毒性的关系

尽管与其它化疗副反应相比，心功能不全较少见且容易被忽视，但 3 种化疗方案中均出现了不同程度的心脏毒性，在骨肉瘤治疗方案中，ADM 是惟一引起心脏毒性的药物，并且心脏毒性在化疗结束后仍会持续存在一段时间，这是限制药物疗效的最突出的严重副作用。服用 550 mg / m2后心力衰竭的发生率显著增加。根据不同的研究，给药指南也不完全相同，ADM 的累积剂量范围在 375～480 mg / m2[36,55]。骨肉瘤治疗方案的每疗程剂量在 60～90 mg / m2范围波动，每日给药剂量在 20～45 mg / m2范围内变化。为了限制心脏毒性所带来的风险，近年来更安全的蒽环类药物，如脂质体 ADM已在临床上广泛推荐与应用[56]。李远等[57]指出脂质体 ADM (多美素) 作为新型蒽环类药物，与普通ADM 相比，治疗骨肉瘤的疗效相当，研究中脂质体ADM 组白细胞减少和血小板减少发生率更低，使用脂质体 ADM 代替 ADM 可获得更高的安全性，同时心脏毒性、骨髓抑制、脱发、恶心、呕吐等不良反应也会显著降低；CSCO 指南 2020 版推荐对于体力状态评分较差、左心室功能不全、老年、儿童青少年等患者，可用脂质体 ADM 替代传统 ADM。

在本研究中，MAP 方案较 MAPI 及 DIA 方案肾毒性、耳毒性、粒细胞缺乏伴发热等并发症发生率明显降低，并发症的发生会影响患者的住院频率及依从性，部分患者因长期频繁入院而放弃后续治疗。高剂量 MTX (HDMTX) 通常以 1～12 g / m2的剂量进行长时间静脉注射，近 2% 接受 HDMTX 治疗的患者出现肾毒性，化疗过程中要严格检测血药浓度和肝肾功能，在正常细胞遭受致命损害前，及时给予四氢叶酸解救。肾毒性也是影响 DDP 用量的关键因素，DDP 的肾毒性可表现为肾小球功能下降、电解质紊乱或两者兼而有之，在电解质紊乱中，低镁血症的发病率高达 90%。绝大多数接受 DDP 化疗的患者还会出现感觉神经的病变，当累积剂量超过 300 mg / m2时，出现神经病变症状的风险变得显著；累积剂量 > 500 mg / m2时，神经毒性的发生率在 50%～85% 之间，更高的剂量 (高达 600 mg / m2)会导致虚弱的感觉性共济失调[55,58-59]。在 DDP 化疗期间补充维生素 E (300 mg / 天) 连续 3 个月，可降低外周神经毒性的发生率和严重程度。36% 的患者在基于 DDP 的治疗方案后出现少精子症或无精子症，尤其是累积剂量为 400 mg / m2的患者中，19%的患者会受到性腺功能障碍的影响，如果累积剂量为 600 mg / m2，则会增加到 47%。

Meyers 等[60]指出 MAP 方案和 MAPI 方案治疗非转移性高级别骨肉瘤在 6 年 EFS (63%vs.64%) 和OS (73%vs.75%) 上没有统计学差异；Collins 等[61]研究显示，四药联合方案和三药联合方案在 5 年EFS 和 OS 上并没有出现差异。CSCO 指南将 MAP 方案作为 ⅠA / Ⅰ 级专家推荐，对于不能进行 MTX 血药浓度检测的单位可将 AP 方案作为首选。综上所述本研究推荐使用三药联合 (MAP) 方案作为非转移性高级别肢体骨肉瘤的常规辅助化疗方案，肢体骨肉瘤各部位化疗方案不存在差异。

本研究存在一定的局限性。首先本研究是基于英文数据库，纳入的多为回顾性研究和国外人群的治疗方案，这些数据可能存在不完整性和随机误差等；不同种族存在差异性，且与西方人相比，亚洲人群更容易出现肾毒性[62]，无法保证相同的治疗药物、剂量及剂量强度在国人身上也可达到同样的临床效果，只能为国内骨肉瘤的治疗提供经验和借鉴；其次，本研究试图联系调查人员 (索引文献的第一作者) 获取原始数据，然而，这一策略失败了，这也是本研究没有将 AP 方案纳入并发症及疗效比较的原因。因此，对于不同化疗方案的选择仍须进行不断的临床研究与探索。