肺癌早期診斷進展

張 勇 白春學

肺癌是世界上發病率最高，死亡率最高的惡性腫瘤之一。全世界每年新發肺癌病例數為160萬，占所有惡性腫瘤的13%，因肺癌導致的死亡患者每年有140萬，占所有惡性腫瘤死亡的18%［1］。這主要是因為大部分肺癌發現時已為晚期，僅能進行姑息治療，致使生存時間很短。如果臨床上能診斷早期肺癌，將會明顯延長患者的生存期。肺癌發現較晚主要是缺乏對高危人群有效的早期診斷方法。原位癌微侵犯的早期腫瘤，治愈的可能性近100%，手術切除的I期肺癌，10年生存率也可達90%以上。因此，需要發展新的早期診斷方法，提高肺癌患者的生存率。

一、低劑量CT(low dose CT，LDCT)篩查肺癌

長期以來，對LDCT篩查肺癌存在較大的爭議。一項長達10年的大樣本早期肺癌行動計劃(early lung cancer action program，ELCAP)研究證實了LDCT的年度篩查可發現85%的I期肺癌，而篩查后進行手術切除的I期肺癌患者的10年生存率為92%［2］。多項臨床試驗顯示LDCT對Ⅰ期肺癌的發現率為71% ～100%［3］。盡管如此，仍有人認為，這些LDCT篩查研究均未設對照組，也未提出篩查的安全性，因此并不能作為LDCT篩查的可行證據［4］。基于上述，美國國家癌癥研究所(National Cancer Institute，NCI)進行了大規模的LDCT對比胸片篩查肺癌的隨機對照研究:(national lung screening trial，NLST)。NLST研究將53454例肺癌高危人群隨機分為LDCT組和胸片組，LDCT組診斷的肺癌數為645例/萬人，而胸片組僅診斷了572例/萬人。LDCT組肺癌死亡數為247例/萬人，而胸片組為309例/萬人。最終LDCT篩查肺癌相對胸片可以降低20%的肺癌病死率(P=0.004)［5］。由于得到了陽性結果，NLST研究于2010年提前終止。這是第一個LDCT篩查可以降低肺癌病死率的隨機對照試驗，提供了有說服力的證據。而且，NLST對CT設備的要求僅僅為4排，也僅篩查了最初3年的病例［6］，因此，LDCT篩查的獲益甚至可能被低估。今后篩查的臨床試驗，應注重于優化LDCT篩查方案和陽性結果的隨訪流程，以最大限度提高LDCT的特異性和敏感性。

二、PET-CT

PET-CT檢查在肺癌的診斷、分期、治療評價中均有較高的敏感性和特異性［7］。對于LDCT篩查中發現的可疑外周結節病灶，PET-CT檢查是良好的補充，能避免患者不必要的有創檢查。在一項小規模的臨床試驗中，CT發現的可疑結節中76%可以通過PET-CT明確。PET-CT對惡性結節的診斷敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為69%、91%、90%、和71%。該試驗提出，對于CT發現的可疑病灶進行選擇性PET-CT檢查，如為陰性，3個月后隨訪LDCT。該篩查方案的敏感性和陰性預測值均為100%，可以有效減少有創檢查［8-9］。另一項臨床試驗也證實，LDCT篩查發現可疑陽性結果后，聯合PET-CT檢查可有效鑒別良惡性結節，以避免不必要的有創檢查和手術［10］。當然，PET-CT對于直徑小于5 mm的肺癌結節檢查陽性率不高，需要密切隨訪以免漏診。

同樣，PET-CT在中央型肺癌的早期診斷中亦有一定作用。有研究分析了22位患者CT檢查陰性，而最終由支氣管鏡檢查確診的24處早期中央型肺癌病灶。發現PET-CT掃描對早期中央型肺癌的敏感性、特異性、陽性和陰性預測值分別為73%、85%、80%和79%［11］。由此可見，PET-CT可以發現CT陰性的早期中央型肺癌，對于一些高度懷疑肺癌而CT檢查陰性的患者，PET-CT是很好的補充。

三、自熒光纖維支氣管鏡(automatic fluorescence bronchoscopy，AFB)

對于早期中央型肺癌，特別是支氣管腔內小病灶，CT難以顯示，需要纖維支氣管鏡(纖支鏡)檢查才能發現。但臨床上有時會遇到痰液檢查可見到惡性細胞、但纖支鏡檢查看不到病變的情況。這是因為常規白光纖支鏡(white light bronchoscopy，WLB)不能發現一些黏膜和黏膜下早期病變。

AFB的原理為利用組織自熒光的不同特性觀察和分析氣管、支氣管黏膜病變。當用特殊波長的光激發正常組織時，組織可發出特異的熒光。病理狀態時，由于疾病過程引起的組織結構完整性變化可改變或抑制自熒光。但自熒光強度極低，不能被肉眼看見。目前已可將現代精密照相機、計算機控制的圖像分析系統和熒光內鏡系統連到AFB上，對氣道進行自熒光檢查，實時采集圖像，檢測出氣管支氣管黏膜中很小區域的熒光變化。對氣管支氣管樹上異常熒光區域黏膜的活檢可增加小的惡變前病灶(發育異常)或早期惡變(原位癌)的檢出率。已有研究證實，聯合使用痰脫落細胞和AFB檢查，是檢查出早期中央型肺癌的有效手段［12］。

歐洲一項大樣本多中心隨機對照研究收集了年齡≥40歲且吸煙指數≥400支/年的1173名吸煙者，分組使用常規WLB和WLB+AFB進行檢查。腫瘤侵襲前病灶(Ⅱ～Ⅲ度異性增生和原位癌)檢出率分別為2.7%和5.1%(P=0.037)，用AFB+WLB指導活檢，可以將活檢的敏感性從單用WLB的57.9%提高到82.3%［13］。然而AFB的特異性較低，假陽性較高。為此，有研究引入熒光顏色比(紅/綠比)這一指標來指導活檢。在738例患者的3362處活檢標本中，將紅/綠比0.54作為指標指導活檢，發現高度和中度不典型增生的敏感性為85%，而特異性也上升至80%［14］。

對長期大量吸煙的中央型鱗癌高危人群，特別是影像學檢查陰性但存在反復痰血癥狀的患者，AFB檢查有重要意義。而通過AFB觀察到的惡性病變范圍，也可指導外科手術的切緣。在實施各種介入性操作時，例如對不可手術的肺癌患者施行腔內治療時，也可用AFB確定病變部位，指導治療。與傳統纖支鏡檢查比較，AFB檢查除了略增加檢查時間外，并沒有增加并發癥。

四、支氣管內超聲(endo-bronchial ultra-sound，EBUS)

EBUS是將支氣管鏡和超聲系統聯合起來，可以彌補肉眼的不足。目前，EBUS在肺癌早期診斷中的價值主要有:①提高外周孤立肺結節活檢的陽性率;②提高對縱膈淋巴結分期的準確度;③提高早期支氣管內腫瘤(原位癌)的檢出率，并可指導局部治療。

已有研究表明，對＜2 cm的外周孤立肺結節取活檢時使用旋轉傳感器超聲引導，EBUS可以將檢查陽性率從常規透視下TBLB的50%提高到70%以上［15］。對于淋巴結分期，EBUS也有其優越性，在適當的條件下可發現直徑最小為2～3 mm的淋巴結。EBUS可以與經食管超聲內鏡(endoscopic ultrasound，EUS)聯合使用，兩者可以起到相互補充的作用，從而對大部分縱隔淋巴結進行準確穿刺，并且有可能完全取代更具創傷性的縱隔鏡檢查［16］。一項關于EBUS縱膈淋巴結分期的meta分析顯示，11個研究中共收錄了1299例患者，EBUS-TBNA診斷肺癌的總敏感性為93%，特異性為100%。而僅有2例患者出現了并發癥［17］。對于CT和PET-CT檢查未發現縱膈淋巴結轉移的患者，EBUS檢查也可能有陽性發現［18］。而EBUS穿刺確診為陰性排除縱膈淋巴結轉移的患者，可能獲得手術切除治愈肺癌的機會。

此外，EBUS通過對黏膜下超聲結構的觀察，可發現CT和纖支鏡檢查不能發現的支氣管內腫瘤。早期腫瘤的病理解剖定義是腫瘤沒有突破到黏膜下。對黏膜似乎是完整的早期腫瘤，常規支氣管鏡檢查顯然無法發現。EBUS則可顯示改變后的黏膜下層解剖學結構，因此可以發現腫瘤黏膜下浸潤。EBUS不僅可以檢查腫瘤的浸潤程度，并可對原位癌進行治療。在日本的一項研究中，采用EBUS正確的檢查出24例肺癌患者中23例的腫瘤支氣管浸潤深度，其敏感性和特異性均高于CT;對其中18例早期NSCLC或原位癌患者中的9例進行了光動力治療，隨訪32個月未發現腫瘤復發［19］。

EBUS已成為常規方法。但尚需進一步的作前瞻性研究并與常規方法比較，同時改進支氣管內多普勒超聲解剖學，提高對良惡性組織圖像的鑒別分析并加以活檢，以達到提高診斷水平的目的。

五、熒光共聚焦顯微鏡支氣管鏡(fibered confocal fluorescence microscopy，FCFM)和細胞內鏡(endocytoscopy)

1.FCFM可以觀察到支氣管和細支氣管壁上皮下網狀板的清晰圖像，信號主要來自基底膜區的彈性蛋白成分。目前認為，在癌前期病變中存在基底膜網狀板纖維結構的變化。因此，研究者開始嘗試使用FCFM聯合支氣管鏡來早期發現支氣管壁內的腫瘤。檢查時將1 mm的共聚焦微探頭裝入支氣管鏡的工作通道，通過探頭與支氣管壁直接接觸，得到黏膜層的顯微圖像。探測范圍可深達支氣管壁下50 μm，圖像直徑約為600 μm。在檢查的同時，由計算機記錄實時視頻圖像。由于每個視野范圍較小，對患者所有的支氣管壁進行FCFM檢查顯得不太可能。因此，需要首先進行AFB檢查，對其中可疑病變部位有選擇地進行FCFM檢查，即“光學活檢”。這樣，可大大提高支氣管鏡活檢的陽性率，避免病變陰性部位活檢和重復操作。Thiberville等［19］應用FCFM準確發現了22例支氣管上皮化生、19例發育不良、5例原位癌和2例浸潤性癌患者。聯合使用FCFM和AFB，可以在組織損傷最少的條件下，觀察到與癌前期病變有關的支氣管基底膜變化，甚至是原位癌。

2.細胞內鏡(endocytoscopy，EC)(Olympus，Tokyo，Japan)是最新出現的實時體內內鏡技術，可以提供體內黏膜1400倍的放大視野，觀察細胞水平的粘膜結構變化，從而為發現癌前期病變提供可能。與FCFM不同，EC雖然只能觀察到黏膜表淺的變化，但可以觀察微血管形成的情況，并能通過觀察染色細胞形態，達到直接病理觀察的效果［20］。有研究使用EC觀察了22例患者(7例鱗癌，11例的支氣管鱗狀上皮增生和4例光動力治療后的患者)亞甲藍染色的支氣管黏膜。發現正常的支氣管黏膜可見纖毛柱狀上皮，在支氣管鱗狀細胞增生的患者可見規則排列富含細胞質的黏膜細胞，而在鱗狀細胞癌的患者可見多形態的腫瘤細胞，如細胞密度增加，分層排列不均。EC的觀察結果和組織學病理活檢的結果符合［21］。也有學者對4例小細胞肺癌(small cell lung cancer，SCLC)患者采用EC支氣管鏡進行觀察，發現SCLC組織呈小圓型細胞，核深染，胞漿少，明顯不同于正常支氣管黏膜［22］。EC是非常有前景的實時內鏡系統，發現異常黏膜病灶后可進行快速治療。然而其診斷的敏感性和特異性尚需進一步明確。

六、電磁導航支氣管鏡(electromagnetic nawigation bronchoscopy，ENB)

常規支氣管鏡對＜2 cm的肺外周病灶診斷陽性率很低，僅為14% ～50%。為了突破這一限制，發展了很多支氣管鏡輔助方法，ENB即為其中的一種。ENB的工作原理是對CT獲得的肺和支氣管完整數字圖像進行三維重建，創建支氣管樹結構的三維虛擬結構。檢查時由計算機控制定位探頭，將探頭引導至CT確定的病灶部位，最后通過活檢針進行活檢。由于計算機定位準確，可以大大提高活檢的精確性，提高診斷陽性率。ENB包括4個部分:①與計算機相連的電磁定位板;②可以向8個方向轉動的可操縱傳感探頭;③連接探頭、毛刷、活檢針的外接工作通道;④可將CT圖像重建成為虛擬的仿真三維支氣管圖像的計算機軟件系統。探頭在支氣管樹中的位置可以通過電磁定位板反映在計算機軟件中，從而引導探頭到達病灶位置。ENB使支氣管鏡下甚至透視下不可見的肺部周圍病灶以及縱隔病灶的活檢成為可能，并可指導TBNA。

一項前瞻性研究顯示，在肺周圍病灶平均大小22.8 mm的情況下，ENB的活檢成功率為74%;對于縱隔淋巴結，平均大小在28.1 mm時，活檢的成功率為100%;在接受檢查的全部54例患者中，并發癥發生率與常規支氣管鏡檢查比較，差異無統計學意義［23］。另一項研究發現，無論病灶大小，ENB對周圍型肺病灶的檢查成功率可達67%，檢查時間為16.3～45.0 min，平均導航誤差為9 mm左右，對右中葉病灶檢查的成功率最高(88%)［24］。

ENB對周圍型肺病灶和縱隔淋巴結活檢陽性率更高，并且可以避免X線透視對人體的傷害。ENB有較高的操作要求，術者必須熟悉CT三維圖像的導航方向，并了解呼吸運動對支氣管位置的影響，使虛擬圖像和實際圖像盡可能吻合，能夠熟練操作探頭在支氣管內的運動，一般需要進行數次檢查后才能熟練掌握該技術。相信計算機三維技術的發展必然會大大提高ENB定位病灶的準確性，從而使該技術日臻成熟。

七、細胞和分子生物學

肺癌患者呼出氣中含有體內的代謝產物和氣道內壁的細胞和組織，可能作為早期診斷的依據。呼出氣體檢查完全無創，費用也相對較低。近年來很多學者努力都在尋找呼出氣中早期診斷肺癌的分子標記物，但目前距離臨床應用仍有一段距離。目前采用最多的呼出氣檢查方法為質譜分析法。Poli等［25］發現肺癌、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease)、無癥狀吸煙者和正常人群的13種呼出氣中的揮發性有機物VOC存在較大差別。另一項研究采用質子轉移反應質譜分析(PTR-MS)比較220例肺癌患者和441位正常人群呼出氣體VOC的特點。發現呼出氣體中的肺癌可能標記物是酒精、乙醛、酮和碳氫化合物。采用這些指標診斷肺癌的敏感性和特異性最高為80%和100%［26］。此外，相對于質譜分析法，呼出氣化學感應元件更易使用。近年來已有數個采用呼出氣感應甚至是經訓練的犬類來鑒別肺癌和正常人群的臨床研究［27］。其診斷肺癌的陽性率為40%～80%。然而必須指出這些感應元件難以標準化，難以比較其優劣。因此，尚需大規模的多中心臨床研究證實其有效性。

痰液細胞學檢查雖然陽性率低，但結合X線檢查仍可能降低肺癌的病死率。一項大樣本研究發現，對重度吸煙者每4個月進行胸片和痰細胞學檢查，比單純胸片檢查可輕度降低肺癌的病死率［28］。而優化的細胞學檢查方法有:①液基細胞學檢查(liquid-based cytologytest，LCT)和液基薄層細胞學制片(ThinPrep)技術，較常規痰液檢查可明顯提高惡性細胞的發現率［29-30］;②DNA染色與自動細胞分析技術結合起來的自動痰細胞分析(LungSign test)可早期發現痰中的惡性變化。應用該方法對1123例肺癌高危人群進行篩查，最終370例患者診斷為肺癌，全部肺癌患者中的40%和Ⅰ期肺癌患者中的35%經該方法檢出，而常規痰細胞學檢查僅能發現全部肺癌患者中的16%［31］。自動痰細胞分析儀獲得的結果可由細胞病理學家核對，以提高準確性。

運用分子生物學的方法檢測肺癌早期的基因及分子改變，使得肺癌的分子早期診斷成為可能。常用的檢測技術包括PCR、逆轉錄PCR及基因芯片技術，現已應用于痰液、支氣管肺泡灌洗液、支氣管刷檢標本、組織活檢標本、外周血和骨髓標本的研究。

肺癌分子學檢查包括多種分子標記物，如血清K-ras和p53突變，p16(INK4A)、RASSF1A和NORE1A超甲基化，端粒酶活性、不均一核糖核蛋白(hnRNP)、微衛星異常、Pentraxin-3等［32］。有研究提出，p53突變和p16超甲基化以及痰液中的microRNAs有望成為痰液篩查指標［33-34］。而痰液細胞與煙草相關的HYAL2和FHIT基因缺失也可能會成為早期肺癌的篩查指標［35］。但將這些檢查應用于臨床為時尚早。

新的篩選和檢測方法的開發，為肺癌早期診斷提供了重要手段。LDCT適用于周圍型肺癌的篩查，并已經逐步開展。而注重早期中央型肺癌的AFB、FCFM、EC技術也正逐漸應用于臨床。EBUS/ENB技術旨在更快和更準確地對肺癌進行診斷和分期，使更多的患者通過手術切除。而痰液、呼出氣、血液中的細胞學和分子生物學的篩查指標也已有望在不遠的將來進入臨床使用。但是，不同方法各有其局限性，需要我們將這些手段有效地聯合，同時更深入地了解肺癌的自然史，了解從癌前病變至發生肺癌的動態過程，在此基礎上不斷研究和發展新的方法，使肺癌的早期診斷日臻完善。

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