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目的:1.建立并验证预测食管癌根治性放化疗后2-3年局部复发/未控率和生存率的放射组学模型。2.探讨放疗前PET-CT的SUV值对预测食管癌根治性放化疗患者近期疗效的价值。3.初步探索多模态功能影像联合放化疗抵抗分子标志物对预测食管癌放化疗反应性的价值。方法:1.回顾性分析我科311例接受根治性放化疗的食管癌患者(232例训练集,79例验证集)的放疗前增强CT图像,共提取2338个影像特征。对训练集的患者,使用基于lasso的cox生存回归模型,对影像组学特征进行选择,最终4个特征被选择,每个特征有一个权值,用于计算radiomics score(特征乘以权值再求和),构建放射组学标签(radiomics signature)。采用Cox回归模型建立放射组学与临床因素结合的联合预测模型,并利用校准曲线与C-指数评价模型效能。2.回顾性分析67例经病理确诊为食管癌、接受根治性放化疗的患者的疗前PET-CT图像,测取病变最明显层面的平均SUV值和最大SUV值(SUVmean、SUVmax),主要以放疗结束后3个月内的影像资料作为评估近期疗效(RECIST标准评价为CR、PR、SD、PD。有效组为CR+PR;无效组为PD+SD)的依据,采用ROC曲线分析评估初始SUV值对于预测食管癌根治性放化疗后疗效的效能。3.前瞻性入组10例我科接受根治性放化疗的食管癌患者,收集其放化疗前2周内、放疗开始13次左右时、放疗结束时的血液标本、DWI-MRI的ADC值及放疗中与放疗前的ADC值变化值(ΔADCdurtng)、放疗后与放疗前的ADC值变化值(ΔADCpost),放疗前、中的 PET-CT SUV 值(SUVmeaIn、SUVmax),检测放疗前、中、后的血液标本中VEGF的表达及CTC的水平,并在治疗结束后6周时进行胃镜活检检查、PET-CT及DWI-MRI检查。根据RECIST标准判断疗效,分为治疗有效组(CR+PR)与无效组(PD+SD)。根据胃镜活检的结果评判治疗疗效(cCR和非cCR)。分析各测定值在不同疗效组的分布差异。采用Spearman相关性分析评估上述测量值与食管癌根治性放化疗反应性的关系。结果:1.从放疗前增强CT图像中最终筛选出4个影像特征组成的放射组学标签,在预测患者的2-3年局部无复发率(LRFS)方面显示出良好的性能。放射组学标签评分可将患者分为高、低风险组(Rad评分临界值:-0.1152),两者预后显著不同。在训练集(2-y LRFS 73.1%vs 54.4%,P<0.05;3-y LRFS 82.5%vs 45.74%,P<0.05)和验证集(2-y LRFS 87.5%vs 46.6%,P<0.05;3-y LRFS 82.5%vs 45.74%,P<0.05)中,由放射组学标签确定的低风险组的LRFS明显优于高风险组。关于OS的生存分析也在训练集(2-y OS 69.3%vs 42%;3-y OS 57.8%vs 35.6%,P<0.001)和验证集(2-y OS 51.9%vs 48.1%;3-y OS 51.9%vs 33.4%,P<0.05)显示了同样的结果。通过将放射组学标签与临床数据相结合建立的临床-放射组学模型明显优于单独的临床模型(验证集中C-指数,0.729 vs 0.69;P<0.01),校准曲线也显示出良好的一致性。2.放疗前SUV值对于预测食管癌根治性放化疗患者的近期疗效能力不佳。在治疗后3个月内经影像学评估有8例(11.9%)患者达CR,46例(68.7%)患者达PR,2 例(3.0%)PD 患者,11 例(16.4%)SD 患者。CR(N=8)与非 CR(N=59)的两组间、治疗有效(CR+PR,N=54)与无效(PD+SD,N=13)的两组患者间,放疗前SUV 平均值无显著差异(5.8±2.5 vs 7.3±2.9,P=0.379;6.9±2.8 vs 7.8±3.2,P=0.547),放疗前的SUV最大值也无统计学差异(9.6±4.6 vs 12.7±5.8,P=0.292;12.1±5.7 vs 13.4±5.7,P=0.423)。相关性分析显示放疗前SUV平均值及最大与治疗后近期疗效均无明显相关性(相关系数绝对值均<0.2;P值均>0.05)。ROC曲线分析提示放疗前SUV值对于食管癌放化疗后近期疗效的预测效能较低,但是SUV值越差,有趋向于较差的近期疗效的趋势。3.治疗有效组(CR+PR,N=7)与无效组(PD+SD,N=3)的ΔADCpost、ΔCTCduring、△VEGFduring存在显著差异(60.55%±21.41%vs 27.10%,P=0.033;2±6 vs-16,P=0.017;39.78±41.94 vs-40.00,P=0.017),而初始 ADC 值(1.09±0.22 vs 1.12;P=0.517)、△ADCduring(27.72%±71.38%vs 17.76%;P=0.667)、△SUVmax(48%±134%vs 41%;P=0.833)、ΔSUVmean(42%±139%vs 35%;P=0.833)及初始 CTC 水平(6±5 vs 6;P=0.833)在两组间均无统计学差异。相关性分析也显示ΔADCpost、ΔCTCduring、ΔVEGFduring与近期疗效存在较强的正相关(相关系数分别为0.722、0.803、0.80;P值分别为0.018、0.005、0.005),疗后ADC、ΔCTCpost与有无明显近期疗效有边界显著相关性(相关系数分别为:0.646、0.650;P值:0.044、0.042),余各检测值与近期疗效均无明显相关。结论:1.在临床数据中加入放射组学特征,可显著提高预测2-3年局部复发/未控率和生存率的效能。放疗前增强CT的影像组学分析对接受根治性放化疗的食管癌患者的个性化危险分层和治疗有一定的帮助。2.对于预测食管癌患者根治性放化疗后的近期疗效,仅依靠单一放疗前SUV值(SUVmean、SUVmax)无法进行较准确的预测。3.ΔADCpost、ΔCTCduring、ΔCTCpost有望成为根治性放化疗反应性的预测因素。多模态功能影像及VEGF、CTC水平检测联合的手段方式或能提高预测食管癌根治性放化疗的反应性的准确性,为患者早期分层管理及治疗提供线索。本研究下一步需要进一步扩大样本量,进行深入的研究。