高欣团队在磁共振影像数据上总共标注了1026个转移灶（受访者供图）

肺癌因其发病率和死亡率较高，已成为对人类健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一。来自临床的统计显示，与非小细胞肺癌相比，小细胞肺癌恶性程度更高，更容易发生转移，特别是向脑部转移。

近期，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员高欣团队与山东省肿瘤医院合作，采用医学大数据分析方法构建了小细胞肺癌脑转移风险图谱，展示了小细胞肺癌在各个脑区的转移风险。相关研究成果于日前发表在《癌症影像学》（Cancer Imaging）上。

预防性照射有副作用

在临床上，小细胞肺癌患者确诊时大多已为晚期。放化疗是小细胞肺癌首选治疗方案，然而即便治疗后肿瘤得到完全缓解，小细胞肺癌也极易发生转移，特别是脑部转移。

目前，对小细胞肺癌患者进行预防性脑照射，可以降低转移率，从而显著提升患者生存率，但是预防性脑照射又有放射性脑损伤的副作用。

已有的临床试验表明，对小细胞肺癌患者进行预防性脑照射，即在未发现脑转移时，对脑部进行放射治疗，消灭可能存在的微小转移灶，可将小细胞肺癌的脑转移发生率降低54%，从而显著提升患者生存率。

高欣告诉《中国科学报》：“预防性脑照射是通过放疗的方式，但用放射线照射脑组织产生的电离辐射会给脑组织带来损伤。预防性脑照射会导致50%～90%的患者发生放射性脑损伤，造成认知功能下降甚至痴呆，影响患者生活质量。”

如何既实现预防性照射，又避免放射性脑损伤？临床提出了重要脑区保护的预防性脑照射方法，以低剂量照射转移风险较低的脑区，以标准剂量照射其它脑区，有望实现预防性照射和放射性脑损伤之间的平衡。

高欣团队的研究初衷是，分析小细胞肺癌在各脑区的转移风险，构建一个小细胞肺癌脑转移风险图谱。未来临床可以参考这个图谱规划每个脑区的放射剂量，从而实现预防性照射和放射性脑损伤之间的平衡。

全面分析脑转移风险

近年来，预防性脑照射被全国各医院广泛采用。高欣告诉《中国科学报》：“对大脑海马区保护的预防性脑照射已应用于临床实践，这种方法在部分三甲医院（主要是省级肿瘤医院）逐步开展，目前正处于临床推广阶段。”

高欣团队通过与山东省肿瘤医院合作，采用医学大数据分析方法构建了小细胞肺癌脑转移风险图谱，全面展示了小细胞肺癌在各个脑区的转移风险。他介绍：“该研究共纳入来自全国3家医院的215例确诊脑转移的小细胞肺癌患者，收集了患者的磁共振影像数据。”

然而，大脑的各个脑区与认知功能都有关系，海马主要负责学习和记忆，但其他认知功能由其他脑区负责，比如颞叶与听觉、语言和嗅觉相关。

“仅保护海马是不够的。”高欣表示，已有研究对海马等若干典型脑区进行转移风险分析与保护，导致脑区保护效果有限。因此，开展脑区转移风险的全面分析，有助于临床制定更精准的脑区保护方案，避免患者认知功能过度损伤。

为什么选择与山东省肿瘤医院合作？高欣告诉记者，山东省肿瘤医院的放疗技术国内领先，该医院收治的肿瘤患者数量位居全国前列，积累了大量可靠数据，可为研究提供完备的数据支撑。

提供精准脑区保护方案

在研究中，高欣团队在磁共振影像数据上总共标注了1026个转移灶，借助配准技术将所有转移灶映射到标准脑模板上，通过脑区地图集将标准脑模板自动划分为47个脑区，从而统计每个脑区的转移概率，并用医学统计检验方法对比每个脑区的转移概率与预期转移概率的差异，最终确定每个脑区的转移风险水平，建立小细胞肺癌脑转移风险图谱。

“由于纳入分析的患者数据较多，转移灶的数目多达上千个，我们需要对每个转移灶一一标注。”高欣表示，这是一项繁琐的工作，需要大量的人力，也考验研究人员的耐心。高欣团队与山东省肿瘤医院团队采取分工合作的方式，发动集体的力量，每人负责一部分数据的标注工作，最终完成了大数据样本的标注工作。

当记者问及为什么划分47个脑区时，高欣回答，现有的划分脑区的方法有很多，一些方法划分太粗，比如依据蒙特利尔神经学研究所提出的MNI脑区地图集仅能将脑部划分为9个脑区，很多与认知功能相关的脑区没有体现；一些方法划分太细，比如依据巴黎第五大学提出的AAL脑区地图集将脑部划分为多达116个脑区，这样划分会将某些完整的脑区划分为各个子区域，而子区域与认知功能的关系目前尚无定论。

“简单采用现有脑区划分方法不能够满足临床对于认知功能保护的要求。”高欣说，“我们在充分考虑临床实际需求的基础上，对AAL脑区地图集进行脑区合并，并邀请放射科医生标注脑干、松果体、脑垂体等临床关注的重要脑区，结合脑区合并后的AAL脑区地图集与临床标注的重要脑区形成了本研究采用的脑区划分地图集。”

在上述研究基础上，高欣团队建立小细胞肺癌脑转移风险图谱显示高转移风险脑区为小脑（运动调节中枢）、深白质（协调脑区间通信）和脑干（维持基本生理功能），低转移风险脑区为颞叶（听觉、语言、嗅觉和记忆中枢）和额下回（运动性语言中枢）。

“这项研究全面为临床制定更精准的脑区保护方案提供了重要参考。”高欣表示，未来计划将这一套方法推广到更多类型的容易发生脑转移的癌症中，比如非小细胞肺癌以及乳腺癌。

相关论文信息：https://doi.org/10.1186/s40644-021-00410-w