的价值及其截断值的获取
李业飞 梁世雄 黄华忠 朱小东 陈龙广西医科大学附属肿瘤医院放射治疗科,广西 南宁 530021 [摘要] 背景与目的:大体肿瘤体积(gross tumor volume,GTV)是原发性肝癌(primary liver carcinoma,PLC)放射治疗的预后因素,但其对肝癌放射治疗的预后价值有待进一步研究确立。本研究旨在探讨GTV和最大肿瘤直径(greatest tumor diameter,GTD)预测PLC放射治疗后生存时间的价值。方法:回顾性分析2000年1月—2006年12月间广西医科大学附属肿瘤医院收治的102例行放射治疗的Child-Pugh A级PLC患者资料。生存情况的单因素分析采用Kaplan-Meier法和Log-rank检验,多因素分析采用Cox比例风险回归模型;Spearman相关分析研究GTV、GTD与全肝体积间的相关性;受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线评估GTV、GTD预测Child-Pugh A级的PLC放射治疗后2年内死亡的准确性并在两者之间进行比较。结果:单因素分析提示UICC/AJCC T分期、门静脉癌栓(portal vein tumor thrombi,PVTT)、GTV、GTD影响预后;Cox回归分析提示GTV是独立的预后因子。GTV与全肝体积呈正相关(r=0.632,P<0.01),GTD与全肝体积呈正相关(r=0.432,P<0.01)。GTV、GTD预测Child-Pugh A级的PLC放射治疗后2年内死亡率的ROC曲线下面积分别为0.810和0.710;GTV的最佳判断界值为251.5 cm3,敏感度和特异度分别为83.64%和72.34%;GTD的最佳判断界值为7.75 cm,灵敏度和特异度分别为72.72%和65.96%。两者曲线下面积之间差异有cm3共59例,2年生存率分别为74.5%和22.4%,差异统计学意义(P=0.016)。GTV≤251.5 cm3共43例,GTV>251.5 有统计学意义(P<0.01)。GTD≤7.75 cm共46例,GTD>7.75 cm共56例,2年生存率分别为62.6%和27.9%,差异有统计学意义(P<0.01)。结论:GTV是独立预后因素,是简单有效的评价PLC放射治疗预后的指标。GTV和GTD判断预后的价值的能力差异有统计学意义,GTV判断预后的价值优于GTD。
[关键词] 原发性肝癌; 大体肿瘤体积; 放疗; 预后; 受试者工作特征曲线 中图分类号:R730.7;R735.7 文献标识码:A 文章编号:1007-3639(2010)10-0775-07
The value of gross tumor volume in predicting the prognosis of primary liver carcinoma patients treated with radiotherapy and acquisition of cut-off value LI Ye-fei,LIANG Shi-xiong,HUANG Hua-zhong,ZHU Xiao-dong,CHEN Long(Department of Radiation Oncology, Cancer Hospital, Guangxi Medical University, Nanning Guangxi 530021, China)Correspondence to:LIANG Shi-xiong E-mail:shixliang@sina.com.cn [Abstract] Background and purpose:Gross tumor volume (GTV) should be an independent prognostic factor affecting patients survival. However, the value of GTV in predicting the prognosis remains to be established. This study evaluated the prognostic significance of GTV and the greatest tumor diameter (GTD) in patients with Child-Pugh A primary liver carcinoma (PLC) who had been treated with radiotherapy. Methods:Having been treated with radiotherapy, 102 Child-Pugh A PLC patients were enrolled in the Cancer Hospital of Guangxi Medical University from January of 2000 to December of 2006. Survival was determined through the Kaplan-Meier method and differences were assessed using the Log-rank test. Multivariate analysis was performed using the Cox proportional hazard regression model. The Spearman correlation analysis was used to determine the correlation coefficient. The predictive accuracy of GTV in determining the death of patients within 2 postoperative years was determined using the receiver operator characteristic curve(ROC) and was compared with the GTD. Results:Univariate analysis showed that the UICC/AJCC T stage, portal vein tumor thrombi (PVTT), GTD and GTV significantly influences the survival time of patients with PLC. Multivariate analysis showed that the GTV was a major independent prognostic factor for the patients
基金项目:广西自然科学基金资助项目(No:0728198)。通讯作者:梁世雄 E-mail:shixliang@sina.com.cn
776李业飞,等. 大体肿瘤体积评估原发性肝癌放疗预后的价值及其截断值的获取
with Child-Pugh A PLC treated with radiotherapy. The GTV correlated with the total liver volume (r=0.632, P<0.01), and so did the GTD (r=0.432, P<0.01) . The areas under the ROC curves of GTV and GTD were 0.810 and 0.710, respectively. The optimum cut-off value of GTV was 251.5 cm3 with a sensitivity of 83.64% and specificity of 72.34%. The optimum cut-off value of GTD was 7.75 cm with a sensitivity of 72.72% and specificity of 65.96%. There was a significant difference between the areas under the receiver operator characteristic curve of the GTV and that of the GTD in predicting the 2-year survival rate (P=0.016). The 2-year survival rates in the GTV ≤251.5 cm3 group and in the GTV>251.5 cm3 group were 74.5% and 22.4%, respectively (P<0.01) . The 2-year survival rates in the GTD ≤7.75 cm group and in the GTD>7.75 cm group were 62.6% and 27.9%, respectively (P<0.01). Conclusion:The GTV is a major independent prognostic factor for the patients with Child-Pugh A PLC treated with radiotherapy. The ability of GTV to predict 2-year survival rates is better than that of the GTD.
[Key words] Primary liver carcinoma; Gross tumor volume; Radiotherapy; Prognosis; Receiver operator characteristic curve
对于不能手术的中晚期原发性肝癌(primary liver carcinoma,PLC)或拒绝手术的,放射治疗是一种安全可靠的治疗手段,能显著提高非手术治疗的有效率,并延长肿瘤局控时 间[1-4]。有临床研究提示大体肿瘤体积(gross tumor volume,GTV)是PLC放射治疗的独立预后因素[5-6]。最大肿瘤直径(greatest tumor diameter,GTD)是目前肿瘤分期标准中常用的描述肿瘤体积大小的指标。GTV在目前的肝癌分期标准中尚未直接用来描述肿瘤体积大小,其是否可作为一项肝癌分期等指标,是一个值得探讨的问题。本研究回顾性分析2000年1月—2006年10月间广西医科大学附属肿瘤医院收治的102例肝硬化评价为Child-Pugh A级的PLC行三维适形放射治疗患者资料,探讨GTV和GTD预测肝癌放射治疗后生存时间的价值,并比较两者的预测效果的差异。
1 资料和方法
1.1 研究对象
入选病例为2000年1月—2006年12月间广西医科大学附属肿瘤医院收治的PLC行三维适形放射治疗患者。选取符合下列标准的病例入组研究:⑴诊断依据是中国抗癌协会肝癌专业委员会1999年提供的临床诊断标准[7],确诊为PLC患者;⑵肝硬化评价为Child-Pugh A级;⑶未行手术治疗;⑷有完整的三维适形放射治疗剂量学参数;⑸有完整的随访资料。符合上述入组条件的PLC患者共102例,其中男性94例,女性8例;年龄23~72岁,平均(47.0±11.4)岁,其中<55岁患者76例,≥55岁患者26例;随访截止时间为2010年1月31日。
根据UICC/AJCC 1997年TNM分期标准,102例患者中T385例,T417例,均无淋巴结及远处转移。HBV阳性患者90例,阴性12例;放射治疗前行经导管肝动脉化疗栓塞术(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)者31例,未行TACE者71例;有门静脉癌栓(portal vein tu-mor thrombus, PVTT)者22例,无PVTT者80例;GTD为(8.15±2.88) cm(2.10~16.80 cm),中位数8.00 cm,并根据相关肝癌分期标准中肿瘤大小的分级将GTD分为3级:GTD1(GTD≤5 cm)16例,GTD2(5<GTD≤10 cm)66例,GTD3(GTD>10 cm)20例;采用直线加速器对患者进行三维适形放射治疗,真空体模固定体位,进行CT增强扫描定位。获取图像资料后传输至治疗计划系统,由2位高年资放射诊断科医生和放射肿瘤科医生共同勾画出GTV,由三维治疗计划系统自动计算出GTV体积大小。GTV为(388.0±31.6) cm3(6~1 242 cm3),中位数296.0 cm3,基于GTD分级的估算人为将GTV分为3级:GTV1(GTV≤125 cm3)26例,GTV2(125<GTV≤1 000 cm3)71例,GTV3(GTV>1 000 cm3)5例;全肝体积为(1 517.3±34.3) cm3(852.0~2 632.0 cm3),中位数1 484.0 cm3;分割剂量为4~6 Gy(平均4.77 Gy);照射次数为(11.4±0.18)次(7~16次),中位次数12次,每周3次,隔日1次,总剂量40~68 Gy。以时间剂量因子(time dose factor,TDF)在100~150之间为限,相当于常规分割照射(2 Gy/次,每周5次)剂量60~80 Gy。具体治疗方法见作者先前报 道[4-5]。1.2 方法
采用Kaplan-Meier法计算PLC放射治疗后
《中国癌症杂志》2010年第20卷第10期777
1、2、3和5年生存率和生存曲线,组间比较采用Log-rank时序检验单因素分析,对比不同因素之间是否具有差别;多因素分析采用Cox比例风险回归模型,分析排除混杂因素,确定影响预后的独立因素;采用Spearman相关分析研究GTV、GTD与全肝体积间的相关性;绘制受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线,分析ROC曲线下面积评估GTV、GTD预测Child-Pugh A级的PLC放射治疗后2年内死亡的准确性,以及比较两者之间的差异。1.3 统计处理
数据资料采用SPSS 13.0统计学软件进行统计学分析。采用Stata 10.0软件绘制ROC曲线并进行比较。 以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 影响Child-Pugh A级PLC放射治疗预后的因素
2.1.1 生存率结果 应用Kaplan-Meier法估计全组患者的生存率,其中1年生存率为67.8%,2年生存率为45.1%,3年生存率为33.4%,5年生存率为19.8%。中位生存时间为19个月。
2.1.2 单因素分析结果 经Kaplan-Meier法分析和Log-rank时序检验,UICC/AJCC T分期、PVTT、GTV和GTD对预后的影响有统计学意义(P均<0.05,表1)。
表 1 PLC放射治疗预后因素的单因素分析
Tab. 1 Univariate analysis of prognostic factors in PLC treated with radiotherapyVariablesGender Male FemaleAge/yr <55 ≥55UICC/AJCC T stage T3 T4HBV + -PVTT Yes NoTACE Yes NoGTV/cm3 ≤125 >125, ≤1 000 >1 000GTD/cm ≤5 >5, ≤10 >10n94876268517901222823171267151666201-yr68.275.164.777.173.941.266.583.240.776.563.270.192.863.60.094.565.360.1Survival rate/%2-yr3-yr42.675.142.850.048.223.444.641.522.850.046.543.677.535.10.081.541.325.531.650.032.135.237.511.831.141.514.137.936.831.565.522.60.075.527.816.05-yr18.626.10.50717.723.14.44620.611.81.67516.832.36.29214.120.20.15919.518.338.82347.88.50.014.95551.312.510.00.0000.0000.6900.0120.1960.0350.476Log-rank χ2 value1.685P0.194表 2 PLC放射治疗预后因素的多因素分析
Tab. 2 Multivariate analysis of prognostic factors in PLC treated with radiotherapyVariablesUICC/AJCC T stagePVTTGTVGTDβ0.3130.5361.1230.396χ21.1093.71416.1983.719RR1.3671.5623.0731.48695%CI0.764-2.4480.991-2.9501.779-5.3100.994-2.222P0.2920.0540.0000.054 RR: Relative risk, 95%CI: 95% confidence interval.778李业飞,等. 大体肿瘤体积评估原发性肝癌放疗预后的价值及其截断值的获取
2.1.3 多因素分析结果 将单因素分析中有意义的UICC/AJCC T分期、PVTT、GTV和GTD共4个因素进行Cox回归分析,结果显示GTV是Child-Pugh A级的PLC放射治疗的独立预后因子(P<0.01,表2)。GTD和PVTT的P均=0.054,提示这两者作为独立预后因子在统计学上接近有意义。
2.2 Spearman相关分析结果
GTV与全肝体积相关系数r=0.632(P=0.00),两者呈正相关;GTD与全肝体积相关系数r=0.432(P=0.00),两者也呈正相关;GTV与GTD相关系数r=0.712(P=0.00),两者同样呈正相关。
2.3 GTV分级和GTD分级患者预后分析结果2.3.1 GTV分级 GTV1、GTV2和GTV3的5年生存率分别为47.8%、8.5%和0.0%,各组间差异均有统计学意义(P<0.01,图1)。
图 1 不同GTV分级PLC患者放射治疗的生存曲线Fig. 1 Survival curves according to different GTV in
PLC treated with radiotherapy
2.3.2 GTD分级 GTD1、GTD2和GTD3的5年生存率分别为51.3%、12.5%和10.0%。GTD1和GTD2间差异有统计学意义(P<0.01)。GTD2和GTD3间差异无统计学意义(P=0.20,图2)。
2.4 患者放射治疗后2年死亡与否的ROC曲线分析结果
以患者放射治疗后2年内死亡与否为金标准,存活患者中随访时间均满2年,对符合标准的102例患者绘制ROC曲线。
GTV(未分级)判断患者放射治疗后2年内死亡与否的ROC曲线下面积为0.810(95%CI:0.724~0.897),根据ROC曲线上Youden指数最大的切点,确定GTV最佳判断界值为251.5 cm3,敏感度为83.64%,特异度为72.34%;GTD(未分级)判断患者放射治疗后2年内死亡与否的ROC曲线下面积为0.710(95%CI:0.608~0.811),根据ROC曲线上Youden指数最大的切点,确定GTD最佳判断界值为7.75 cm,敏感度为72.72%,特异度为65.96%。两者曲线下面积经比较差异有统计学意义(P=0.016,图3)。
图 2 不同GTD分级PLC患者放射治疗的生存曲线Fig. 2 Survival curves according to different GTD in
PLC treated with radiotherapy
GTV(分级)将GTV按四分位法分为GTVⅠ(GTV≤120 cm3)、GTVⅡ(120<GTV≤296 cm3)、GTVⅢ(296<GTV≤564 cm3)、GTVⅣ(GTV>564 cm3) 4级,判断患者放疗后2年内死亡与否的ROC曲线下面积为0.793(95%CI:0.708~0.879);GTD(分级)将GTD按四分位法分为GTDⅠ(GTD≤6 cm)、GTDⅡ(6<GTD≤8 cm)、GTDⅢ(8<GTD≤10 cm)、GTDⅣ(GTD>10 cm) 4级,判断患者放疗后2年内死亡与否的ROC曲线下面积为0.677(95%CI:0.576~0.779)。两者的曲线下面积比较差异有统计学意义(P=0.012,图4)。
《中国癌症杂志》2010年第20卷第10期图 3 GTV和GTD预测PLC患者放射治疗后2年内死亡的
ROC曲线比较
Fig. 3 Comparison of ROC curve between GTV and GTD of PLC patients treated with radiotherapy died in 2
years
图 4 GTV和GTD分别按四分法分级预测PLC患者放射
治疗后2年内死亡的ROC曲线比较
Fig. 4 Comparison of ROC curve between GTV(graded by quartile) and GTD(graded by quartile) of PLC patients
treated with radiotherapy died in 2 years
2.5 GTV、GTD按最佳判断界值分级患者的预后分析以及GTV与GTD不同分级亚组间比较结果
2.5.1 GTV按最佳判断界值分级患者的预后分析 按最佳判断界值(251.5 cm3)将GTV进行分级:GTVa(≤251.5 cm3)43例,GTVb(>251.5 cm3)
779
59例;其2、3、5年生存率分别为74.5%、58.2%、37.6%和22.4%、13.9%、6.1%,差异有统计学意义(P<0.01,图5)。
2.5.2 GTD按最佳判断界值分级患者的预后分析 按最佳判断界值(7.75 cm)将GTD进行分级:GTDa(≤7.75 cm)46例,GTDb(>7.75 cm)56例;其2、3、5年生存率分别62.6%、50.2%、29.8%和27.9%、17.7%、10.0%,差异有统计学意义(P<0.01,图6)。
2.5.3 GTV与GTD不同分级亚组间预后分析比较 将同一GTV分级的患者再按GTD参考最佳判断界值分为GTDα和GTDβ两个亚组,各组间放射治疗后2、3、5年生存率差异无统计学意义(P<0.05)。但将同一GTD分级的患者再按GTV参考最佳判断界值分为GTVα和GTVβ两个亚组,其中在GTDa分级中GTVα和GTVβ两组间放射治疗后2、3、5年的生存率分别为74.2%、60.3%、41.0%和27.5%、18.2%、18.2%,差异有统计学意义(P=0.006);而在GTDb分级中GTVα和GTVβ两组间放射治疗后2、3、5年的生存率分别为75.1%、50.0%、37.2%和21.3%、12.5%、5.0%,差异同样具有统计学意义(P=0.005)。
图 5 GTV按最佳判断界值(251.5 cm3)分级的PLC患者
放射治疗患者生存曲线
Fig. 5 Survival curves according to different GTV groups graded by optimum cut-off value(251.5 cm3) in PLC patients
treated with radiotherapy
780李业飞,等. 大体肿瘤体积评估原发性肝癌放疗预后的价值及其截断值的获取
图 6 GTD按最佳判断界值(7.75 cm)分级的PLC患者
放射治疗患者生存曲线
Fig. 6 Survival curves according to different GTD groups graded by optimum cut-off value(7.75 cm) in PLC
patients treated with radiotherapy
3 讨 论
PLC是我国常见的一种恶性肿瘤[8]。手术切除是治疗PLC的首选方法。由于患者就诊时较晚以及伴随肝硬化等慢性肝病,只有大约20%的患者有机会接受手术治疗[9]。放射治疗是一种常用的非手术治疗肿瘤的有效手段,在肝癌治疗中应用渐广,已从姑息治疗手段走向根治治疗的探索新阶段[10-12]。目前临床研究提示,采用三维适形放射治疗和调强放射治疗可提高不能手术切除的肝癌患者生存率,改善患者的生存质量。精确放射治疗技术的使用有利于减少对正常肝组织的剂量及对周围正常器官的保护,安全地提高靶区剂量,总剂量依据受照正常肝的体积大小而定,提高了肝癌局部和区域性控制率,并使生存率有明显提高,中位生存期可达15~25个月,3年生存率达20%~33%(尤其是早期肝癌达76%~78%)[5-12]。 肝癌的预后评估与肝癌的分期有密切的联系。目前常用的肝癌分期标准有UICC/AJCC TNM分期、日本Okuda分期、西班牙BCLC分期、香港CUPI分期以及2001广州分期 等[13-17]。各分期标准虽各有优点,但由于肝癌来源的多样性,各地区间有着不同的流行病学特点和高危因素,且大多数肝癌患者伴有不同程度的肝硬化,因此目前的肝癌分期标准尚
难以统一。大多数肝癌分期标准是基于手术切除的肝癌患者的临床研究数据建立的,应用于肝癌放射治疗患者的临床实践中存在一定的局限性。GTD是目前肿瘤分期标准中常用的描述肿瘤体积大小的指标。GTV是指临床可见或可触及的、可以通过检查手段证实的肿瘤部位和肿瘤范围。GTV越大,肿瘤细胞数量越多,是影响放射治疗疗效的重要因素之一[18-19]。相关头颈部肿瘤和胸部肿瘤放射治疗临床研究提示,参考GTV分级评估预后的价值优于单纯的最大肿瘤直径分级评估,是TNM分期标准的有益补充[20-22]。
先前的临床研究提示,GTV大小、肝硬化Child-Pugh分级、GTD大小、T分期、门静脉癌栓等因素影响肝癌放射治疗的预后[4-5,10],在我们先前的报道中GTV和肝硬化Child-Pugh A分级是独立的预后影响因素[5]。因此,本研究仅对肝硬化Child-Pugh A分级的患者进行探讨,以排除肝硬化分级的影响。但GTV大小是否可作为肝癌放射治疗一项可靠的预后指标,其判断预后的临床应用价值如何,有待进一步的探讨。GTV有可能是肝癌放射治疗中重要的独立预后因子,但在目前的肝癌分期标准中尚未被直接列为一个组成部分,通常仅作为一种间接测量GTD的手段以确定肿瘤大小。
本研究先按相关肝癌分期标准[13-17]中肿瘤大小的分级将GTD划分为≤5 cm、>5 cm~≤10 cm、>10 cm 3个等级;并基于GTD分级的估算人为将GTV划分为≤125 cm3、>125~≤1 000 cm3、>1 000 cm3 3个等级;单因素、多因素分析结果均表明,GTV分级是影响肝癌放射治疗预后的独立因素,与预后有着较好的一致性,随着分级的提高,Child-Pugh A级肝癌放射治疗后的2、3、5年生存率明显下降。 目前ROC曲线分析作为判断某种诊断方式准确性的一种比较成熟的方法被广泛应 用[23]。本研究单因素分析结果提示,GTD是影响肝癌放疗预后的因素,而进入多因素Cox分析结果提示,其不是独立的预后因素,但P=0.054属较小值,提示GTD在本研究中作为独立的预后因素在统计学上接近有意义,这可能和本研究样本量比较有限,如样本量继续增加,则出现GTD为独立预后因子的结果可能性大。GTD在UICC/AJCC TNM分期标准中为确定T分期的重要依据,同样在其他肝癌分期标
《中国癌症杂志》2010年第20卷第10期准如2001广州分期中也是确定分期分级的重要指标,因此本研究仍采用GTD作为与GTV比较的指标,进行ROC曲线分析。通过绘制ROC曲线,本研究发现GTV和GTD评估Child-Pugh A级PLC放射治疗后2年内死亡的准确性比较高,两者曲线下面积差异有统计学意义(P=0.016),同时我们采用四分位法将GTV、GTD分级后行ROC曲线分析,分级后两者曲线下面积差异有统计学意义(P=0.012),均提示GTV判断预后的价值优于GTD。
通过将GTV、GTD按最佳判断界值分级的患者的预后分析以及GTV与GTD不同分级亚组间预后分析比较的结果,提示GTV≤251.5 cm3的PLC患者接受放射治疗将得到更大的收益,2、3、5年生存率接近于手术的水平,推测合理的GTV分级在评估肝癌放射治疗预后方面可能比GTD分级更为准确、客观。
本研究的对象仅为Child-Pugh A级肝癌行大分割三维适形放射治疗的患者,适用范围有限。GTV的确定过程中会受到模拟定位时的扫描层厚、呼吸状态、医生靶区勾画以及治疗计划系统体积算法等因素的影响,从而在计算GTV大小时可能会产生一定的误差 [24]。
综上所述,GTV是影响Child-Pugh A级PLC三维适形放射治疗预后的独立因素,GTV分级是评价肝癌放射治疗预后简单有效的指标,或可用于指导肝癌放射治疗的临床实践,有助于相关的肝癌分期系统的完善。
[参 考 文 献]
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(收稿日期:2010-06-14 修回日期:2010-10-12)
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