顺铂导致听力下降的预测模型和姜油酮对顺铂耳毒性预防的实验研究

发布时间：2020-03-29 00:12

【摘要】：研究背景:头颈部鳞状细胞癌是临床上较为常见的恶性肿瘤,主要发生于上呼吸消化道的粘膜面,如口腔粘膜、鼻腔粘膜、鼻窦粘膜、鼻咽部粘膜、咽部和喉咽部粘膜。晚期头颈部鳞状细胞癌既往的治疗方式是放疗,但由于疗效有限,后来发展为基于顺铂的同步放化疗,目前已是治疗晚期头颈部鳞状细胞癌的标准方案。但该方法在改善病人的临床效果的同时,也增加了各种毒性作用,包括耳毒性。感觉神经性听力下降可能是放疗治疗头颈部恶性肿瘤的常见不良事件之一。放疗治疗头颈部肿瘤可以引起感音神经性聋,而基于顺铂的同步放化疗则具有更高的听力下降发生率。顺铂引起的感音神经性聋一般从治疗的急性期开始,其具有双侧、不可逆、呈进行性高频损失的特征。感音神经性听力下降可能在治疗结束后数周、数月、甚至数年后出现,其对患者的生活质量造成严重影响。作为临床医生,评估治疗后出现的听力下降风险并告知患者是必须的事情。但由于缺乏相应的理论依据,目前尚无法应对患者咨询。因此构建一个临床预测模型,通过结合患者各方面的因素,在进行顺铂放化疗治疗后,预测其出现感音神经性听力下降的概率,以便用于临床决策,是当前需要迫切解决的问题。临床预测模型又称临床风险评估,是指利用多因素模型来预测患有某疾病或某个临床结局出现的概率。临床预测模型包括诊断模型和预后模型。诊断模型,是指基于患者的实验室数据,临床症状和特征,预测患者当前患有某种疾病的概率。预后模型,是指在当前疾病状态下,预测患者在未来某段时间内出现疾病复发、死亡、伤残或某种结局的概率。本研究就是基于顺铂同步放化疗治疗晚期头颈部鳞状细胞癌患者,出现感音神经性听力下降的一个预后模型。当前,已有几个预测感音神经性聋的临床模型出现,通过构建模型发现耳蜗接受放疗射线的剂量、顺铂的剂量、年龄以及患者的基线听力水平是放化疗治疗后出现听力下降的主要风险因素。但由于这些模型仅是单因素的临床关联模型,对感音神经性聋的出现并无预测功能。因此,结合患者多方面的因素,构建具有预测患者经基于顺铂的同步放化疗后出现听力下降的概率临床预测模型,是本研究需要解决的问题。通过回顾分析患者的实验室数据、临床特征和伴随的精神状态,我们构建了一个具有重要临床意义,且能为临床提供决策指导的预测模型。目的:利用患者人口学特征、实验室数据、伴随症状和精神状态等数据,预测晚期头颈部鳞状细胞癌患者,经基于顺铂同步放化疗治疗后出现感音神经性听力下降的概率。方法:回顾性分析2008年1月1日到2018年12月31日间于山东省立医院确诊为晚期头颈部肿瘤,并经基于顺铂同步放化疗的患者资料,所有患者住院治疗。共纳入1923例患者,经过排除后,最终纳入1710例患者进入研究。随访于2019年2月28日完成。患者的纳入资料包括一般特征:年龄、性别和体重指数(BMI);实验室数据:D-二聚体、血小板、血清总胆红素计数、中性粒细胞计数、淋巴细胞计数、脂蛋白(a)和凝血因子Ⅷ;伴随疾病:高血压病、糖尿病、脑血管疾病和心血管疾病;治疗后的精神状态:抑郁事件、失眠和焦虑事件;以及顺铂的剂量,是否有噪音暴露。年龄数据分层为60岁和≥60岁。其中抑郁事件、失眠、焦虑事件和噪音暴露,均是指治疗结束后到感音神经性听力下降出现之前发生的事件。脑血管病是指治疗前有脑血管堵塞病史,心血管病是指治疗前缺血性心脏病或周围性血管病病史。实验室数据均为在治疗前于山东省立医院检测的结果。将入选患者随机分为训练组(972人)和验证组(738人)。采用单因素方差分析(one-wayAnalysis of Variance,ANOVA)和 Kruskal-Wallis 检验分析了 正常和偏态分布连续变量组间的差异。卡方检验用来分析分类变量。采用单因素和多因素logistic回归分析方法,结合广义估计方程对导致听力下降的的危险因素进行分析。在模型开发阶段,根据赤池信息准则(Akaike information criterion,AIC),利用多因素回归分析的结果构建预测感音神经性听力下降概率的列线图,有效阈值为P0.05,用以评估基于顺铂同步放化疗后出现感音神经性听力下降的概率。同时将训练组里的数据,从少到多建立数个不同的模型,评估比较它们的优劣,并通过验证组验证。而针对训练组的预测模型,最后再利用验证组模型验证和校准,得出其可重复性和可信度。通过区分度、验证和校准等方法对模型的性能进行评价。所有统计学分析使用基于R语言的第三方软件EmpowerStats进行,结果采用双尾检验,P0.05为差异有统计学意义。结果:通过纯音听阈测试,在高频1、2和4kHz三个频率骨传导平均听力下降10dB及以上示为出现结局事件:感音神经性听力下降。1.研究人群描述训练组和验证组分别包含972和738例患者,训练组和验证组在年龄、性别、血小板、淋巴细胞数、脂蛋白(a)、高血压病、糖尿病、脑血管病、心血管病、顺铂剂量、噪音暴露、抑郁事件、失眠和焦虑事件比例上具有数据相似性,即上面14个指标两组数据比较P0.05。此外,训练组和验证组在结局事件,感音神经性聋的发生率上也具有相似性,分别为35.4%和37%,P=0.495。两组在BMI、D-二聚体、血清总胆红素、中性粒细胞数和脂蛋白(a)等5个指标上有差异,P0.05。2.训练组人群的单因素及多因素回归分析对训练组人群进行单因素分析,发现年龄、体重指数、高血压病、糖尿病、心血管病、D-二聚体、血清总胆红素、中性粒细胞数、淋巴细胞数、顺铂剂量、噪音暴露、抑郁事件、失眠和焦虑事件均是引起基于顺铂同步放化疗后SNHL的危险因素(P0.05)。而性别、脑血管病、血小板、脂蛋白(a)和凝血因子VIII并不是听力下降的危险因素(P0.05)。多因素回归分析发现,除年龄、性别、体重指数和心血管病外(P0.05),其他危险因素与单因素分析一致。3.训练组模型人群的预测性能在训练组研究人群内统合不同的参数构建了 5个模型,每个模型内包含了不同的参数,而且包含参数的比值比(Odds,ratio,OR)。AUC数值显示该模型的区分性能。模型1只包含了年龄、高血压病和糖尿病,性能较差(AUC=0.795,95%confidence interval[CI],0.764-0.826)。但随着模型内参数的增加,AUC数值逐步改善。模型5的AUC数值最高,为0.9498,95%CI为0.950-0.972,敏感性及特异性分别为0.878和0.919。所有构建的模型,前后两组比较均有统计学意义(P0.05或0.001)。4.验证组人群的模型预测性能验证组人群共738人。针对训练组已经构建的五个模型,我们在验证组中逐一进行验证。可见,验证组的各个模型都展现了较好的区分度,曲线下面积(Area Under the Curve,AUC)最低为0.865(模型1),较训练组的最低AUC(0.795)数值大;AUC最大值为0.948(模型5),较训练组的最大AUC(0.961)略小。然而,验证组中模型3和模型1比较,AUC(0.858 VS 0.865)较低,且与模型并无统计学差异(P=0.491),表明D-二聚体,血小板及血清总胆红素并未明显增加模型的区分度。模型4(0.909)与模型2的AUC(0.906)基本相当,也无明显统计学差异(P=0.706),表明增加了顺铂剂量和噪音暴露也并未明显增加模型的区分度。但验证组模型5和训练组模型5(AUC=0.961)一样,仍具有最高的AUC,且数值达到0.948,其和训练组一样,是最精确的模型。模型5与模型4比较,具有明显的统计学差异,P0.001,表明模型5的性能明显改善。5.顺铂放化疗听力下降的风险因素及列线图的构建基于前文的多因素回归分析,我们构建了包括年龄、高血压病、糖尿病、D-二聚体、血清总胆红素、中性粒细胞数、淋巴细胞数、顺铂剂量、噪音暴露、抑郁事件、失眠和焦虑事件等危险因素的列线图,本模型的AUC曲线值为0.961,95%CI为0.955-0.972,展现了极好的区分度;特异度为0.925,敏感度为0.895,展现了较好的可靠性。6.模型的内部验证我们利用验证组的数据对训练组的数据进行验证。验证组模型构建了三个模型,分别是全参数(full)模型、精简参数(stepwise)模型和敏感性曲线(mfp)模型。可见三个模型的AUC均较高,分别为0.939(95%IC,0.935-0.945)、0.939(95%IC,0.935-0.945)和 0.940(95%IC,0.937-0.947),均显示了极好的区分度。我们再将训练组和验证组的mfp模型比较,发现训练组的ROC曲线更靠近左上角,显示了更好的区分度,表明训练组模型具有更好的可预测性,可重复性及稳定性。7.预测模型的校准蓝色校准曲线可见自10%至50%,显示预测值低于实际观察值,自50%至85%显示预测值高于实际观察值;自85%至100%显示预测值低于实际观察值。总体上看,蓝色曲线与红色曲线较为靠近,显示了模型较为出色的预测能力。结论:本研究模型通过采集患者的一般人口学特征、实验室数据、伴随疾病、精神状态以及顺铂剂量,可以对经基于顺铂同步放化疗的晚期头颈部鳞状细胞癌患者听力下降的概率作出预测。模型的具体表现形式列线图可应用于该类患者对听力下降的担忧的咨询,并用于临床决策。研究背景顺铂是治疗多种癌症的重要化疗药物之一,被应用于各种成人和儿童恶性肿瘤的治疗上,具有较好的治疗效果,在临床上较受欢迎。顺铂也可用于同步放化疗治疗,作为对放疗治疗的补充,提高患者的生存率。晚期头颈部恶性肿瘤常使用基于顺铂的同步放化疗治疗方案,是当前治疗的标准方案。作为铂类药物,在带来较好的临床疗效的同时,也会产生严重的副作用,比如肾毒性、心脏毒性、胃肠道毒性、神经毒性性和耳毒性。正常的听力对人们正常的生活来说必不可少,尤其是演员,教师等职业人员。耳毒性作为顺铂的其中一个副作用,主要体现为永久性、高频的感音神经性聋(Sensorineural hearing loss,SNHL),在临床上发生率较高,据报道为30%-45%。耳毒性一旦出现,会给患者带来较大的心理负担,严重影响生活质量。因而研发具有保护耳毒性的药物,变得尤为迫切。姜油酮是自生姜里提取的复合物,在生姜里浓度较高,可通过蒸煮热降解姜辣素或姜烯酚经反醛反应制作而成。姜油酮属于酚烷酮类,是一个无毒,低度刺激且便宜的复合化学物,具有广泛的基本药理作用,包括抗癌、抗氧化、抗炎、抗微生物活性及抗糖等作用。各种各样的实验模型已经提出,姜油酮可对抗由顺铂或射线辐射引起的组织炎症破坏和毒性,抑制射线导致的氧化应激,通过其抗氧化应激、抗炎和抗凋亡发挥作用。但姜油酮对顺铂诱导的耳毒性是否有保护作用,目前尚未见报道。本研究假设姜油酮可通过抗氧化应激和抗炎作用,发挥对抗顺铂诱导的耳毒性功效。目的通过听性脑干诱发电位反应测试(Auditory brainstem response,ABR),生化试验和反转录酶-聚合酶链锁反应(Reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR),明确姜油酮是否对顺铂引起的大鼠耳毒性具有保护作用。方法本研究使用36只雄性Wistar大鼠,经过注射氯胺酮(90 mg/kg)和西拉嗪(10 mg/kg)的混合制剂麻醉后测试听性脑干反应ABR阈值,明确听力水平后,将其随机分成6组。分别为空白组,喂食5 ml/kg的生理盐水,连续7天;顺铂组,在实验开始的第4天,接受7.5 mg/kg顺铂,腹腔内注射;姜油酮50组,喂食50 mg/kg的姜油酮,连续7天;姜油酮10+顺铂组,喂食10 mg/kg的姜油酮7天,并在第4天腹腔内注射7.5 mg/kg顺铂;姜油酮30+顺铂组,喂食30 mg/kg的姜油酮7天,并在第4天腹腔内注射7.5 mg/kg顺铂;姜油酮50+顺铂组,喂食50 mg/kg的姜油酮7天,并在第4天腹腔内注射7.5 mg/kg顺铂。在本研究开始的第七天,ABR测试被重复进行,再次明确药物治疗后听力水平。随后所有大鼠被处死,耳蜗组织被利用进行相关生化测试,包括测试二丙醛(Malondialdehyde,MDA),超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPx);进行RT-PCR测试炎性因子TNF-α。结果在顺铂组,MDA浓度较其他各组明显升高,SOD和GPx浓度较其他各组明显降低。使用姜油酮后,耳蜗内MDA浓度明显降低,降低比例与姜油酮使用量呈正比;耳蜗内SOD和GPx明显升高,升高比例与姜油酮使用量呈正比。ABR测试显示顺铂组听力阈值较其他各组明显上升,在8kHz,16kHz和32kHz保持相同的趋势。经使用姜油酮后,ABR听力阈值出现下降,下降程度与使用姜油酮的用量呈正比。RT-PCR显示在顺铂组TNF-α表达较其他各组升高,使用姜油酮后,TNF-α表达降低,降低程度和姜油酮的用量呈正比。结论我们的数据显示姜油酮具有保护大鼠感音神经性聋,对抗顺铂耳毒性的作用。其主要是通过抵抗氧化应激和炎性反应的作用来实现。
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图２．训练组人群内依据不同的参数构建的模型比较逡逑模型１的ＡＵＣ为０．７９５，拥有最低的的区分度；随着模型内加入的参数的增逡逑力口，ＡＵＣ越来越大，区分度越来越高，，模型５的ＡＵＣ邋（０．９６１）最高，有最好的逡逑区分度。逡逑

图３．利用训练组人群建立的模型在验证组中进一步验证逡逑和训练组一样，模型１邋（ＡＵＣ，０．８５８）的区分度最低，但区分度较训练组略逡逑好。随着模型内加入的参数的增加，ＡＵＣ越来越大，区分度越来越氋，模型５逡逑的ＡＵＣ邋（０．９４７）最高，有最好的区分度。逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R764;R739.91


本文编号：2605124