CC BY
39
УДК 616-037 616.411-006.441
МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЛАБОРАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ ПРИ ЛИМФОМЕ ХОДЖКИНА: ПРОГНОСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКОЙ ТОКСИЧНОСТИ
П.В. Даценко, Г.А. Паньшин, В.М. Сотников, П.Н. Подольский, Ю.Д. Мельник, В.К. Боженко
A MULTIPARAMETER ANALYSIS OF THE LABORATORY DATA PE-RIPHERAL BLOOD IN HODGKIN'S DISEASE: PROGNOSTIC MODEL OF THE HEMATOLOGICAL TOXICITY
P. Dacenko, G. Panshin, V. Sotnikov, P. Podolsky, Y. Melnik, V. Bojenko
ФГУ «Российский научный центр рентгенорадиологии Росмедтехнологий», г. Москва.
Резюме. По результатам лечения 70 больных I—IV стадий лимфомы Ходжкина по протоколу химиотерапии CEA/ABVD проведен многопараметрический анализ гематологических параметров в процессе проведения химиотерапии с помощью различных моделей. Создана эффективная модель для правильного выбора группы, в которой необходимо использовать колониестимулирующие факторы при проведении химиотерапии с режимом введения цитостатиков 1 раз в две недели. Выделены наиболее значимые показатели периферической крови при современных режимах химиотерапии. Полученные результаты позволяют индивидуально прогнозировать невозможность проведения химиотерапии в полном объеме (правильные дозы и интервалы) при лимфоме Ходжкина.
Ключевые слова: лимфома Ходжкина, гематологическая токсичность, многопараметрический анализ, прогностические модели.
Abstract. The authors have formulated approaches for hematological toxicity prognosis of new alternating chemotherapy regimens with administration of the cytostatic agents once in two weeks, based on the results of treatment in 70 patients I—IV stages Hodgkin's disease with chemotherapy CEA/ABVD based on analysis various models of multiparameter analysis of laboratory data. Simple prognostic model hematological toxicity, demanding administration colonystimulating factors was constructed. Authors specified the most im-portant factors, among statistically significant, of hematological toxicity prognosis.
The above approaches of hematological toxicity prognosis offer prospects for treating Hodgkin's disease. Key words: Hodgkin's disease, hematological toxicity, multiparameter analysis, prognostic model.
Коренной перелом в лечении лимфомы Ходжкина (ЛХ) произошел в 60-70 годы прошлого века благодаря внедрению коротких интенсивных циклов химиотерапии (ХТ) [6] со строго определенными интервалами, необходимыми для восстановления гемопоэза. Длительный спор о преимуществе одной из 4-компонентных схем ХТ был решен в пользу режима ABVD [8], дальнейший прогресс в ХТ при ЛХ связан с созданием более агрессивных схем [3,7]. С 2000 г. в ФГУ РНЦРР разработан новый режим ХТ CEA/ABVD, в который добавлены два высокоэффективных цитостатика II линии [2]. Современные программы состоят из 4-8 циклов и проводятся при плановой поддержке колониестимулирующими
факторами (CSF), снимающими проблему удлинения интервалов между циклами. Схемы обладают значимой гематологической токсичностью, в ряде случаев не позволяющей провести специальное лечение в полном объеме.
Поиск критериев токсичности современных программ лечения является актуальнейшей задачей. При рассмотрении причин возможных неудач лечения использование простых статистических критериев (коэффициент корреляции, коэффициент Стьюдента) чаще всего является поверхностным и не позволяет прогнозировать их возникновение. Использование математических моделей многопараметрического анализа клинико-
0 1 2 3 4
Гемоглобин (г/л) >120 100-119 80-99 65-79 <65
Лейкоциты (тыс.) >4 3,0-3,9 2,0-2,9 1,0-1,9 <1,0
Тромбоциты (тыс.) >150 75-150 50-74,9 25-49,0 <25
Гранулоциты/лимфоциты >2 1,5-1,9 1,0-1,049 0,5-0,9 <0,5
Таблица 1. Шкала гематологической токсичности (критерии CTC-NCIC)
лабораторных данных помогает выявить более тонкие закономерности [1].
Целью исследования явился поиск критериев гематологической токсичности лейкоцитарного ростка крови с помощью современных математических моделей многопараметрического анализа при проведении ХТ с режимом введения цитостатиков 1 раз в две недели.
Материалы и методы
Создана база данных по результатам лечения 70 больных с I-V стадиями ЛХ (химиотерапия CEA/ABVD), основанная на абсолютных гематологических параметрах, измеренных с помощью анализатора «Advia 60» (Bayer, Germany): RBC - количество эритроцитов, 1012/L; HCT - гематокрит, %; HGB - гемоглобин, g/L; MCV -средний объем эритроцита, fl; MCH - среднее содержание гемоглобина в эритроците, pg; MCHC - средняя концентрация гемоглобина в эритроците, g/L; RDW -девиация диаметра эритроцитов, %; PLT - количество тромбоцитов, 109/L; PCT - тромбокрит, %; MPV - срединный объем тромбоцита, fl; PDW - девиация диаметра тромбоцитов, %; WBC - количество лейкоцитов, 109/L; LY - лимфоциты (% и абсолютное количество); MO - моноциты (% и абсолютное количество, 109/L); EO - эозинофилы (% и абсолютное количество, 109/L); SN - сегментоядерные нейтрофилы (% и абсолютное количество, 109/L); BN - палочкоядерные нейтрофилы (% и абсолютное количество, 109/L).
Кроме того, на основе абсолютных гематологических параметров были сформированы новые признаки, являющиеся линейными комбинациями прежних. Для 22 исследуемых показателей периферической крови рассчитано отношение абсолютного значения показателя на восьмой день (контрольный анализ между введениями цитостатиков) к абсолютному значению показателя в первый день (введение цитостатиков) ХТ. Все синтети-
ческие показатели, наряду с абсолютными значениями, использовались для поиска критериев гематологической токсичности. Оценка гематологической токсичности в исследовании проводилась по критериям СТС^С1С, которые представлены в таблице 1.
Результаты и обсуждение
Для решения поставленной задачи выбран режим блоковой ХТ, используемый в РНЦРР с 2007 года, дизайн лекарственной программы представлен в таблице 2.
Поиск критериев гематологической токсичности лейкоцитарного ростка крови с помощью современных математических моделей многопараметрического анализа в нашем исследовании состоял из двух этапов:
1. Поиск наиболее информативных показателей периферической крови, ответственных за токсичность лейкоцитарного ростка 2-4-й степеней с помощью дискриминантного анализа (модель 1).
2. С помощью выделенного «показателя токсичности» создание модели для индивидуального прогноза последующей токсичности лейкоцитарного ростка (модель 2).
Модель дискриминантного анализа для оценки токсичности 2-4-й степеней (модель 1).
На основе дискриминантного анализа с применением алгоритма пошагового включения переменных получена матрица классификации на две группы с различной гематологической токсичностью показателей крови. Критерии токсичности 2-4-й степеней по шкале СТС^С1С определены для выбора группы, в которой использовались колониестимулирующие факторы на день введения цитостатиков №С<3000 109/Ц SN<1500 109/0. Результаты приведены в таблице 3.
Эффективность классификации составляет 100%. Пошаговые методы включения переменных позволяют
Таблица 2. Схема блокового варианта CEA/ABVD
НЕДЕЛИ КУРСА CEA/ABVD-Ыock
0 1 день ABVD
1 8 день Контрольный анализ
2 1 блок 1 день CEA
3 8 день Контрольный анализ
4 1 день ABVD
5 8 день Контрольный анализ
6 1 день ABVD
7 8 день Контрольный анализ
8 2 блок 1 день CEA
9 8 день Контрольный анализ
10 1 день ABVD
11 8 день Контрольный анализ
12 1 день ABVD
13 8 день Контрольный анализ
14 3 блок 1 день CEA
15 8 день Контрольный анализ
16 1 день ABVD
17 8 день Контрольный анализ
Этап химиотерапии ABVD: Адриамицин 25 мг/м2, блеомицин 10 мг/м2, винбластин 6 мг/м2, дакарбазин 375 мг/м2 внутривенно в 1-й день. Этап химиотерапии CEA: Белустин (CeCeNU) 80 мг/м2 внутрь в 1-й день, этопозид 100 мг/м2 внутривенно 1, 2, 3-й дни, адриамицин 25 мг/м2 внутривенно в 1-й день.
Таблица 3. Матрица классификации предсказанных наблюдений групп с различной гематологической токсичностью
Группы (n=101) Матрица классификации: предсказанные наблюдения
Процент правильный G_1:0 p=0,62376 G_2:1 p=0,37624
G_1:0 100,0000 63 0
G_2:1 100,0000 0 38
ВСЕГО 100,0000 63 38
Таблица 4. Наиболее информативные показатели, включенные в дискриминантный анализ
Переменные (п=101) Шаг 3, N переменн. в модели 3; группир.: PROG (2 группы) Лямбда Уилкса: 0,43776 прибл. F (з,97)=41,528 p<0,0000
F-исключ. (1,97) р-уровень
Проц. лимфоцитов на 1-й день 60,22935 0,000000
Абс. лимфоциты на 8-й день 68,99545 0,000000
Абс. лимфоциты (8 день) Абс. лимфоциты (1 день) 24,49460 0,000003
Таблица 5. Коэффициенты функций классификации наиболее информативных гематологических показателей
Функции классификации, группир: PROG (2 группы)
G_1:0 G_2:1
Проц. лимфоцитов на 1-й день wi1 0,17893 w.1 0,3500
Абс. лимфоциты на 8-й день Wi2 0,21596 Wi2 -5,9253
Абс. лимфоциты (8 день) Абс. лимфоциты (1 день) Wi3 9,61908 Wi3 15,7070
Константа c. -6,94996 c. -13,5554
снизить набор показателей до трех наиболее информативных с сохранением 100% эффективности классификации, они представлены в таблице 4.
Функции классификации. Полученное значение функции классификации позволяет для каждого образца (совокупности данных) вычислить значения переменных и провести классификацию. Значение функции классификации вычисляется по формуле:
S. = с. + w-x, + w.-x, + ... + w. -x ,
I I i1 1 i2 2 im m '
где
1 обозначает соответствующую совокупность данных для конкретного пациента, индексы 1, 2, ..., т обозначают т переменных; с1 являются константами для 1-й функции классификации, wi|. - веса для |-й переменной при вычислении показателя классификации для 1-й совокупности; х. - наблюдаемое значение для соответствующего образца для |-й переменной. Величина S1 является результатом, на основании которого проводится классификация. Сравнение полученных величин для первой и второй группы позволяет отнести конкретный набор данных к одной из них и оценить вероятность ошибки классификации. Разность функций классификации является показателем токсичности (индекс G), по которому может осуществляться прогноз токсичности программы химиотерапии.
Для выделенных дискриминантным анализом переменных рассчитаны коэффициенты функции классификации, данные приведены в таблице 5.
По результатам проведенного анализа видно, что лимфоцитарный росток имеет решающее значение в прогнозе гематологической токсичности и является индикатором токсичности. Синтетические показатели, отражающие динамику абсолютных параметров в процессе проведения ХТ, играют не менее значимую роль.
Индивидуальный прогноз токсичности на день начала химиотерапии. Анализ изменений индекса G для
индивидуального прогноза гематологической токсичности 2-4-й степеней показал важность его падения в процессе ХТ до использования CSF. На рис. 1 представлены типы падения индекса G ниже нулевого уровня.
Снижение уровня G ниже нулевого уровня достоверно коррелировало с последующим постоянным вспомогательным использованием CSF в течение всего временного промежутка ХТ, дальнейшие изменения уровня G при промежуточном и быстром типах падения не имели прогностического значения. Уровень G при его медленном падении (в процессе ХТ постоянно выше нулевого уровня) являлся достоверным прогностическим показателем отсутствия гематологической токсичности. Необходимости коррекции CSF в процессе ХТ не возникало.
—/ -/V \ *
\
^ V V
-5
-10-
О 2 4 6 8 10 12 14 16 НЕДЕЛИ
Рис. 1. Медленное, промежуточное (шестая неделя) и быстрое (вторая неделя курса ХТ) падение индекса G ниже нулевого уровня. Пунктиром выделен временной промежуток ХТ с использованием CSF. Красный - быстрое падение, синий - промежуточное падение, зеленый - медленное падение
Таблица 6. Матрица классификации для предсказания гематологической токсичности №ВС<2500-109Д, SN<1000)
Матрица классификации: предсказанные наблюдения
Группы Процент правильный G_1:0 G_2:1
p=0,64935 p=0,35065
G_1:0 84,00000 42 8
G_2:1 88,88889 3 24
ВСЕГО 85,71429 45 32
В целом, самостоятельная значимость выделенного показателя токсичности (индекс G) оказалась невысокой: прогнозируемая токсичность 2-4-й степеней (G_2:1) -70,3%, отсутствие токсичности (G_1:0) - 69,4% соответственно. Поэтому на основе выделенного нами индекса токсичности создана модель для ее индивидуального прогноза.
Модель дискриминантного анализа для индивидуального прогноза токсичности (модель 2).
Для выбора группы, в которой необходимо использовать колониестимулирующие факторы (CSF) в перерыве между введениями цитостатиков (8 день) применены несколько более жесткие критерии токсичности на день начала последующего курса ХТ (WBC<2500 109/L, SN<1000 109/L). На основе дискриминантного анализа с применением алгоритма пошагового включения переменных создана матрица классификации на две группы с наличием (G_2:1) или отсутствием (G_1:0) токсичности. Эффективность классификации составила 85,7%. Матрица классификации представлена в таблице 6.
Эффективность классификации неудачи лечения составила 88,9% (из 27 эпизодов токсичности по выбранным критериям модель правильно интерпретировала 24). Пошаговые методы включения переменных позволили снизить набор показателей до 3 наиболее информативных: процент нейтрофилов (SN) на 1 день (р-уровень - 0,018058); коррекция CSF (р-уровень -0,034237); индекс G (р-уровень - 0,000128).
Анализ достоверности отличий средних величин с использованием критерия Стьюдента выявил достоверные отличия по всем трем переменным: процент нейтрофилов на 1 день для G_1:0 - 54,03, для G_2:1 -45,36 соответственно (р-уровень - 0,033855); коррекция CSF (0 - не использовались, 1 - использовались) для G_1:0 - 0,36, для G_2:1 - 0,92 соответственно (р-уровень - 0,000000); индекс G для G_1:0 - плюс 2,52, для G_2:1 - минус 1,83 соответственно (р-уровень -0,000000).
Выделенные факторы с помощью дискриминантной модели позволяют предсказать вероятность применения колониестимулирующих факторов более чем у 80% пациентов, которым проводится ХТ с режимом введения цитостатиков 1 раз в две недели, при этом они интересны не только для программы CEA/ABVD, но и для стандартного режима ХТ ABVD, возможно, и для ВЕАСОРР-14.
Показания для использования колониестимулирующих факторов. При подтверждении с помощью классификации прогнозируемой токсичности (G_2:1), с нашей точки зрения, необходимо использовать колониестимулирующие факторы (CSF) в перерыве между введениями цитостатиков (8 день). При отсутствии токсичности (G_1:0) последующий уровень лейкоцитов на день приема химиопрепаратов (1 день) выше 2500 109/L, лейкопения легко корригируется однократным использованием CSF в день ее констатации и необходимости в применении CSF в перерыве между введениями цитостатиков нет.
Выделенный показатель токсичности (индекс G) в новой модели оказался наиболее значимым фактором прогноза гематологической токсичности.
Заключение
Еще в 90-е годы прошлого века группа авторов из GHSG показала, что в процессе ХТ пациентов с продвинутыми стадиями ЛХ отсутствие острой токсичности коррелировало с недостаточным контролем болезни и с 5-летней безрецидивной выживаемостью [5]. В этих случаях авторы предлагали повышать токсический эффект ХТ (COPP/ABVD).
К сожалению, пока не создано простых в использовании моделей оценки гематологической токсичности ХТ по показателям периферической крови, предсказать ее последующую вероятность в настоящее время не представляется возможным. В 90-е годы прошлого века была разработана технология определения био-
химического показателя на основании анализа ДНК лейкоцитов крови после тест-облучения клеток in vitro и последующей их инкубации [4]. Значение этого показателя отражает количество нестабильных хромосомных аберраций и может быть использовано для прогноза лейкопении в процессе лучевой терапии и ХТ у первичных больных ЛХ до начала терапевтического курса. Пациенты с высоким значением показателя (больше 1,00) считаются радиочувствительны-ми, у них мала вероятность лейкопении при проведении ХТ. Больные с низким значением показателя (меньше 1,00) являются радиорезистентными, у них вероятность лейкопении невелика при проведении лучевой терапии и отмечается лейкопения 3-й степени в 83% при проведении ХТ COPP/ABVD [5].
Данное сообщение является первым опытом использования математических моделей многопараметрического анализа для прогнозирования гематологической токсичности у больных с современными режимами ХТ при ЛХ в России. По результатам проведенного анализа показано, что лимфоцитарный росток является индикатором гематологической токсичности. Для построения эффективных классификационных матриц недостаточен набор абсолютных гематологических параметров, синтетические показатели, отражающие динамику абсолютных параметров в процессе проведения химиотерапии, играют не менее значимую роль.
Выделенные критерии гематологической токсичности при проведении ХТ с режимом введения цитостатиков 1 раз в две недели представляют интерес для стандартного режима ХТ ABVD, возможно, и для ВЕАСОРР-14, при котором введение доксорубицина, циклофосфамида, это-позида, прокарбазина осуществляется в те же сроки.
Литература
1. Боженко В.К. Многопараметрический анализ лабораторных показателей крови для получения диагностической информации в экспериментальной и клинической онкологии, автореф. дисс. д.м.н. - Москва, 2004.
2. Даценко П.В., Паньшин Г.А., Сотников В.М., Мельник Ю.Д., Ивашин А.В., Подольский П.Н. Новые программы комбинированного лечения лимфомы Ходжкина. //Онкогематология - 2007. - № 4. -С. 27-35.
3. Barlett N.L., Rosenberg S.A., Hoppe R.T., et all. Brief chemotherapy, Stanford V, and adjuvant radiotherapy for bulky or advanced-stage Hodgkin's disease: A preliminary report //J. Clin. Oncol. - 1995. -Vol. 13. - P. 1080-1088.
4. Bocker W., Rolf W., Bauch T. et al. Automated comet assay analysis //Cytometry. - 1999. - Vol. 35, № 12. - P. 134-144.
5. Brosteanu O., Hasenclever D., Loeffler M., Diehl V. Lack of acute hematological toxicity during chemotherapy correlates with reduced disease control in advanced Hodgkin's disease //Ann. Oncol. -1999. - Vol. 10, (Suppl 3). - P. 72.
6. De Vita V.T., Serpick A., Carbone P. Combination chemotherapy in the treatment of advanced Hodgkin's disease //Ann. Intern. Med. -1970. - Vol. 73 - P. 881-897.
7. Diehl V., Franklin J., Hasenclever D., et all. BEACOPP: A new regimen for advanced Hodgkin's disease //Annals of Oncology. - 1998. -Vol. 9, (Suppl.5). - P. 67-71.
8. Mauch P.V., Armitage J.D., Diehl V., et all. Hodgkin's disease // Philadelphia. - 1999.
