Influence of Body Composition Parameters on the Treatment Response and Long-term Oncologic Outcomes in Patients with Primary Rectal Cancer

Abstract

Purpose : Body compositions can be obtained readily from CT images and are modifiable. Body composition parameters such as obesity and sarcopenia have been reported to be associated with morbidity and mortality in patients with cardiovascular disease, chronic obstructive pulmonary disease, and metabolic syndrome. Recently, sarcopenia has been demonstrated as a prognostic factor in cancer patients. We evaluated the association of body composition with the preoperative chemoradiotherapy (PCRT) response and long-term oncologic outcomes in non-metastatic rectal cancer patients. Methods : We enrolled 1,384 patients with stage(y)0-III rectal cancer who had been treated at Asan Medical Center between January 2005 and December 2012. The body composition at diagnosis was measured by abdomino-pelvic computed tomography (CT) using Asan-J software. Two consecutive axial CT images at the level of the L3 lumbar vertebra were processed and then averaged for each patient. Sarcopenia, visceral obesity (VO), and sarcopenic obesity (SO) were defined using CT-measured parameters such as the skeletal muscle index (total abdominal muscle area, TAMA), visceral fat area (VFA), and VFA/TAMA. SMI was calculated as TAMA/height2. We evaluated three types of criteria according to the SMI for sarcopenia. VO was defined as ≥ VFA of 100 cm2. A VFA/TAMA ratio of over 3.2 was defined as SO. An inflammatory status was defined as a neutrophil-lymphocyte ratio of ≥3. Obesity was categorized by a body mass index (≥ 25 kg/m2). Pathologic responses to PCRT were evaluated using the tumor regression grade (TRG) system according to the proportion of tumor cells as well as fibrosis. Results : Among the 1,384 study patients, 894 (64.6%) were at the localized stage, and 490 (35.4%) had regional lymph node metastasis. A total of 536 (38.7%) patients in this series had received preoperative chemoradiotherapy. According to Western, Japanese and Korean criteria, 943 (68.2%), 834 (60.3%) and 215 (25.4%) patients were categorized as having sarcopenia, respectively. The records indicated that 307 (22.2%) patients had SO and 670 (48.4%) had visceral obesity. We further found that 458 (33.1%) cases had a BMI of 25 or higher and 278(20.2%) were in an inflammatory state with an NLR≥3. The total regression rate after PCRT was significant low in patients with VO (20.1%, p=0.029) and SO (11.5%, p=0.038). The 5-year overall survival (OS) rate was significantly lower in SO patients (no SO vs. SO; 79.1% vs. 75.5%, p=0.02) but the 5-year recurrence-free survival (RFS) rate was not different (77.3% vs. 77.9% p=0.858). Sarcopenia, SO, VO, and obesity were not associated with RFS. However, obesity, SO, age, sex, inflammatory status, and tumor stage were confirmed as independent factors associated with poorer OS by multivariate analysis. In subgroup analysis based on the tumor stage or inflammatory markers, an association between SO and the OS rate was more prominent in patients with (y)p stage 0-2 and no inflammatory status. Conclusion : The presence of SO and a low body mass index at diagnosis are individually associated with poorer OS in non-metastatic rectal cancer patients. |연구목적 신체 구성비는 컴퓨터 단층촬영 영상을 통해 쉽게 얻을 수 있고 교정이 가능하다. 비만, 근육감소증과 같은 신체 구성비 변수들이 심혈관계질환, 만성 폐쇄성 호흡기질환 및 대사질환에서 이환율 또는 사망률과 관계가 있다는 내용들이 다수 보고되고 있고 최근 암 환자에서도 근육감소증이 중요한 예후 예측 인자임이 발표 되고 있다. 본 연구에서는 원격 전이를 동반하지 않은 직장암 환자에서 신체 구성비가 수술 전 항암화학요법 치료 반응에 영향을 미치는 지 여부와 장기적인 생존율에 미치는 영향에 대해 평가하였다.

연구 방법 서울아산병원에서 2005년 1월부터 2012년 12월까지 근치적 절제술을 받았던 0-III기 직장암 환자 1,384을 연구 대상으로 하였다. 진단 당시 시행한 컴퓨터 단층촬영 (CT) 영상에서 Asan-J software를 통해 신체 구성비를 측정하였다. L3 요추 위치에서 선택된 축상 이미지상의 모든 근육을 포함한 총 복부 근육 면적을 CT상의 HU에 대한 미리 결정된 임계 값 또는 신호 강도를 사용하여 경계를 정했다. CT 영상에서 측정된 변수 – 골격근 지수, 내장 지방 면적, 내장 지방 면적/총 복부 근육 면적 값에 따라 근육 감소증, 내장 비만 (VO), 근육 감소를 동반한 비만 (SO)을 정의하였다. 골격근지수는 총 복부 근육 면적/신장2 으로 계산하였다. 근육감소증은 골격근 지수 수치에 따라 3가지 기준을 각각 적용하여 분석하였다. 내장 비만은 내장 지방 면적이 100 cm2 이상인 경우로 정의하였고, 근육 감소를 동반한 비만은 내장 지방 면적/총 복부 근육 면적비가 3.2 이상인 경우로 정의하였다. 호중구-림프구 비가 3 이상인 경우는 전신적인 염증을 동반한 상태로 정의하였다. 체질량 지수가 25 kg/m2 이상인 환자는 비만으로 분류하였다. 수술 전 항암화학요법에 대한 병리조직학적 반응성은 암 세포와 섬유화의 비율에 따라 평가하였다. 연구 결과 1,384 명의 직장암 환자들 중 894 (64.6%) 명은 림프절 전이가 없었고 943 (68.2%) 명은 림프절 전이가 있다. 수술 전 항암화학요법을 받은 환자들은 536 (38.7%) 였다. 적용 기준에 따라 943 (68.2%), 834(60.3%), 215(25.4%) 명이 근육감소증으로 분류되었다. 307 (22.2%) 는 근육감소증을 동반한 비만이었고 670 (48.4%)는 내장 비만이 있었다. 458 (33.1%) 체질량 지수가 25 이상인 비만 이었다. 278 (20.2%) 는 호중구-림프구비가 3 이상인 염증이 있는 상태로 평가 되었다. VO가 있는 환자와 (20.1%, p=0.029) SO가 있는 환자에서 (11.5%, p=0.038) 수술 전 항암화학요법 치료 후 완치율이 통계적으로 유의하게 낮았다. 근육감소증을 동반한 비만 환자에서 5년 생존율이 유의하게 낮았으나 (84% vs. 78%, p=0.02) 5년 재발 없는 생존기간에는 차이가 없었다 (77.3% vs. 77.9% p=0.957). 근육감소증, 근육감소증이 동반된 비만, 내장 비만, 그리고 비만 모두 RFS과는 연관성이 없었다. 다변량 분석에서 비만, SO, 나이, 성별, 염증 상태, 그리고 병기는 전체 생존율에 영향을 미치는 독립적인 예후 예측인자로 나타났다. 병기 또는 염증상태에 따른 하위 그룹 분석에서 근육감소증을 동반한 비만과 전체 생존율의 연관성은 병기가 0-2기이고 염증이 없는 상태의 환자에서 더욱 뚜렷하게 나타났다.

결론 및 제언 원격 전이를 동반하지 않은 직장암 환자에서 SO와 낮은 체질량지수는 전체 생존율에 부정적인 영향을 미친다.