甲狀腺微小乳頭狀癌中央區淋巴結轉移影響因素的聚類分析研究

王亞軍 康 驊 趙 菁 海 濤 張小麗 蔡 偉

(首都醫科大學宣武醫院甲狀腺乳腺疾病診療中心，北京 100053)

甲狀腺癌是頭頸部最常見的惡性腫瘤,20多年來，發病率在全球范圍內呈快速上升，已經成為增長速度最快的惡性腫瘤[1-2]。甲狀腺癌中95%以上是甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma, PTC)，我國甲狀腺乳頭狀癌也成為最常見的惡性腫瘤之一，居女性惡性腫瘤第5位，尤其小于1 cm的甲狀腺微小乳頭狀癌(papillary thyroid microcarcinoma, PTMC)增長最快，占新增甲狀腺癌一半以上[3]。PTMC與PTC的生物學特性相似，如侵犯甲狀腺被膜和淋巴結轉移，中央區淋巴結是其最易轉移的部位[4]。不同臨床表現和生物學特性的PTMC發生中央區淋巴結轉移的風險存在很大差異[5]，因此對PTMC臨床表型的分析將有利于評估其發生中央區淋巴結轉移的風險，也將對PTMC的臨床特征認識更加全面，有利于腫瘤患者的個體化精準治療。

聚類分析是一種重要的進行臨床表型分型的多變量統計方法，主要包括系統聚類、K-均值聚類、兩步聚類法等幾種統計方法[6]。系統聚類是依據群體中個體間距離的遠近逐步將所有數據聚為一類；K-均值法是研究者將數據預分為K組，根據某個距離函數反復計算最終把所有數據分入K個聚類中；兩步聚類法是通過構建和修改聚類特征樹完成初步歸類，再根據一定的統計標準進行聚類并最終確定類別的數量。其中兩步聚類法可同時處理連續變量和分類變量，還可自動確定最終的聚類個數，具有自動探索未知領域的能力，具有其他兩種聚類方法不可替代的優點[7]。本研究通過對PTMC病例資料進行回顧性分析，選擇兩步聚類法研究PTMC的臨床表型，進一步推斷PTMC發生中央區淋巴結轉移的相關影響因素，為臨床PTMC個性化手術治療提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究選擇2015年1月至2019年6月就診于首都醫科大學宣武醫院甲狀腺乳腺疾病診療中心的PTC患者 625 例，依據術前臨床資料和術后病理結果以及納入和排除標準，選擇明確診斷PTMC的 481 例患者作為研究對象。研究對象入選標準：①患者為初次手術；②年齡16～80歲；③術前臨床診斷為甲狀腺癌，術后病理證實為甲狀腺微小乳頭狀癌(最大直徑≤1 cm)，并行甲狀腺癌根治術(一側腺葉及峽部切除，或甲狀腺全切，并行區域性淋巴結清掃術)。排除標準：①多發甲狀腺乳頭狀癌中有單個腫瘤直徑大于1 cm；②甲狀腺癌合并其他頭頸部惡性腫瘤；③既往頭頸部放射治療史患者。

1.2 手術方法

所有患者經超聲檢查提示甲狀腺結節為甲狀腺影像報告和數據系統(thyroid imaging reporting and data system,TI-RADS)分級4級以上，行甲狀腺細針穿刺病理檢查，診斷為或可疑診斷甲狀腺乳頭狀癌。所有患者接受全身麻醉下手術，頸部低領橫切口或經乳暈腔鏡下手術，充分暴露雙側甲狀腺后，被膜下多點注射納米碳懸浮液，每側腺葉上中下注射2～3個點，每個點0.1 mL，腺體表面充分按摩3～5 min后進行手術。游離錐狀葉找黑染的喉前淋巴結，可能0～5枚，再暴露Ⅵ區氣管前和腫瘤側氣管旁淋巴結，尋找1～5枚黑染淋巴結，3個部位的淋巴結送術中冰凍病理檢查。少數情況喉前或氣管前、氣管旁未能取出淋巴結則相應部位術中冰凍病理缺如。淋巴結病理檢查的同時，行腫瘤側甲狀腺腺葉及峽部切除，以及同側中央區淋巴結清掃術。上述操作完成的同時，病理科基本上可以回報冰凍病理淋巴結結果。若上述淋巴結術中冰凍結果為陽性，且淋巴結轉移數量較多(大于3個)，則行對側腺體切除，反之，則保留對側腺體。中央區淋巴結清掃范圍，上至甲狀軟骨，下至胸腺后方水平面，內側至氣管食管溝，后方至喉返神經背面，外側至頸血管鞘前方，包括氣管旁、氣管前和喉前淋巴結等。如果術前超聲提示頸側部有可疑轉移淋巴結，則行細針穿病理檢查，如有轉移則行功能保留頸淋巴結清掃術。術前細針穿刺可疑的甲狀腺癌的患者，則術中納米碳被膜下注射后切除病變腺葉，送冰凍快速病理進一步診斷后，確定是否送檢淋巴結快速病理和切除范圍。

1.3 隨訪

所有患者術后定期復查，左旋甲狀腺素片替代及抑制促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)治療，術后1個月復查甲狀腺功能，調整藥量直至TSH達標。淋巴結轉移大于3個或腺體外侵犯的高危因素患者行術后131Ⅰ治療。術后每3～6個月行頸部超聲檢查及甲狀腺功能檢查。隨訪時間24～67個月。

1.4 統計學方法

兩步聚類計算方法：由SPSS 21.0 統計軟件進行分析，將患者性別、年齡、腫瘤直徑、腫瘤是否多發、腫瘤被膜是否受累、頸部淋巴結是否轉移、是否合并其他甲狀腺良性疾病等7個影響因素作為聚類分析的變量。距離度量采用對數相似值。兩步聚類分析方法的實現主要包括以下幾個步驟：①對所有數據進行初始歸類，自定義最大類別數，通過利用層次方法的平衡迭代規約和聚類(balanced iterative reducing and clustering using hierarchies,BIRCH)算法構建和修改聚類特征樹完成初步歸類。②解決處理非典型值(異常值)即噪聲處理。③對預聚類后經過噪聲處理的結果進行再聚類，軟件根據一定的統計標準進行自動聚類得到最佳聚類結果。

2 結果

2.1 一般資料

本研究從2015年1月至2019年6月入院的625例PTC患者中，依據納入標準和排除標準，經石蠟切片病理證實和鏡下測量腫瘤大小，共診斷PTMC患者 481例，約占總PTC患者77.0%(481/625)。481例PTMC患者中，男性125 例、女性 356例，比例為1 ∶2.85,平均年齡(44.87±12.14)歲；合并甲狀腺腺瘤19 例(3.95%)、合并橋本甲狀腺炎114例(23.70%)、合并結節性甲狀腺炎110 例(22.87%)、合并甲狀腺腺瘤和結節性甲狀腺炎者9例(1.87%)、合并結節性甲狀腺炎和橋本甲狀腺炎 4例(0.83%)、合并甲狀腺腺瘤和橋本甲狀腺炎者 2例(0.42%)，無合并癥223例。PTMC 患者中 232例行患側腺葉加峽部切除以及患側中央區淋巴結清掃術、118例行甲狀腺全切除術及患側中央區淋巴結清掃術、94例行甲狀腺全切加雙側中央區淋巴結清掃術、37例行甲狀腺切除和中央區淋巴結及頸側區淋巴結清掃術。PTMC中伴中央區淋巴結轉移者 207 例(43.0%)；其中中央區淋巴結轉移189例、中央區及頸側區轉移18例。481例PTMC患者中37例行中央區及頸側區淋巴結清掃，頸側區淋巴結轉移陽性率約為3.74%。

2.2 兩步聚類分析法對PTMC臨床特征的分析

按照臨床數據資料的不同特征，將患者“性別”、“腫瘤是否多發”、“腫瘤被膜是否受累”、“頸部淋巴結是否轉移”、“是否合并其他甲狀腺良性疾病”等作為分類變量，將“年齡”、“腫瘤直徑”作為連續變量，輸入SPSS 21.0軟件的兩步聚類算法中，聚類質量結果詳見圖1。輸入7個變量(5個分類變量、2個連續變量)，最終將數據聚成3類，聚類質量良好。聚類1中包含 161 個樣本(33.89%，161/475)，聚類2中包含 202 個樣本(42.53%，202/475)，聚類3中包含 112 個樣本(23.58%，112/475)，離群者5個樣本，已排除的案例1例。

圖1 聚類質量結果圖Fig.1 Clustering quality results

兩步聚類分析法將PTMC患者分為3類，其中類別1中所有患者均無腫瘤累及甲狀腺被膜，以單發腫瘤為主(75.74%)，腫瘤直徑均小于其他兩組患者，其淋巴結轉移率最低為32.54%；類別2組患者腫瘤直徑較大，均有被膜受累，且均為單發腫瘤，其淋巴結轉移率為38.61%；類別3組中患者均有甲狀腺被膜受累和多發腫瘤(均達到100%)，腫瘤直徑與類別2組差異不大，而與類別1組有顯著差異，其淋巴結轉移率高達57.14%，明顯高于PTMC中央區淋巴結轉移率43.0%，也高于類別1和類別2組。3組不同類別的患者中合并良性甲狀腺疾病的發病率有一定差異。3組不同聚類患者的臨床表型分析詳見表1和圖2。

圖2 聚類總體分布圖Fig.2 Clustering population distribution map

表1 兩步聚類分析所得3類患者臨床表型特征

圖3顯示的聚類分析的預測變量重要性的分析結果可以看出，對PTMC進行臨床分型的各種因素中，被膜是否受累是最有預測作用的因素，預測作用為100%，其次為腫瘤是否多發，其預測作用達到71%，以上兩種因素的預測作用均大于50%，提示這兩種因素是決定PTMC臨床分型的重要因素。其他因素的預測作用則較弱，腫瘤直徑預測作用為14%、淋巴結轉移3%、合并癥預測作用2%。類別3組患者中均存在被膜受累和多發腫瘤，其淋巴結轉移率是57.14%，是3組中淋巴結轉移陽性率最高的，提示具有腫瘤累及被膜和多發腫瘤的患者中央區淋巴結轉移陽性率高。

2.3 驗證中央區淋巴結轉移的影響因素

兩步聚類分析是一種具有良好自我探索功能的統計方法，以上統計結果顯示：具有腫瘤侵犯被膜、多發腫瘤、腫瘤直徑較大等因素的 PTMC 發生中央區淋巴結轉移的概率高，因此這些因素是影響淋巴結轉移的危險因素，但其統計分析結果是否與臨床實際相一致還需要進一步驗證。將聚類分析中選用的性別、年齡、腫瘤大小、腫瘤數量、被膜受累情況、合并甲狀腺良性疾病(橋本甲狀腺炎、結節性甲狀腺炎、甲狀腺腺瘤)等因素與淋巴結轉移情況進行單因素相關性分析，結果顯示：患者年齡、腫瘤大小、腫瘤數量、甲狀腺被膜受累等4個因素與中央區淋巴結轉移相關(P<0.05)(表2)。患者性別、是否合并其他甲狀腺良性疾病都與淋巴結轉移無顯著相關性。再將以上4個因素進行多因素二元 Logistic回歸分析，結果詳見表3，該結果提示患者年齡與中央區淋巴結轉移無相關性，腫瘤被膜是否受累、腫瘤數量、腫瘤最大直徑與淋巴結轉移有相關性。以上結果驗證了聚類分析結果提示的腫瘤累及被膜、腫瘤數量及腫瘤大小是影響PTMC中央區淋巴結轉移的危險因素。將以上結果結合分析，可見甲狀腺被膜是否受累、腫瘤大小、腫瘤數量等因素是PTMC中央區淋巴結轉移的影響因素，其中甲狀腺被膜受累和多發腫瘤是更重要的預測因素。

表2 PTMC中央區淋巴結轉移單因素分析

表3 PTMC中央區淋巴結轉移多因素相關性分析

3 討論

PTMC雖然微小，但也具有侵襲性，有局部復發和遠處轉移的風險，其中淋巴結轉移是重要的影響預后的因素[8-11]。PTMC行單純腺葉切除即可，術前沒有淋巴結轉移證據的不常規行中央區淋巴結清掃，而術前超聲對中央區淋巴結的漏診率可達50%以上。因此，PTMC淋巴結的準確判斷對患者手術方式的選擇[12-13]和預后非常重要，術中快速冰凍病理淋巴結檢查可以提供很好的依據[14-15]。

性別和年齡與PTMC淋巴結轉移有一定的相關性，Oh等[16]研究2 329例中央區淋巴結清掃的PTMC患者，提示年齡<40歲、男性是淋巴結轉移的獨立危險因素，王朝暉等[17]研究700例PTMC患者也有類似發現。本研究小于45歲、45歲以上淋巴結轉移率分別是54.62%(124/227)、32.68%(83/254)，差異具有統計學意義；男性患者淋巴結轉移率高于女性，分別為 50.40%(63/125)、40.45%(144/356)，統計學P值接近0.05。PTMC多發病灶增加淋巴結轉移的風險，Zheng等[18]分析3 543例PTMC病例，3個以上病灶明顯增加中央區淋巴結轉移概率，Kim等[19]分析5 656個病例，認為雙側病灶是頸部中央區淋巴結轉移的獨立危險因素。本研究也提示多發病灶PTMC淋巴結轉移率顯著高于單發病灶(53.64%vs38.18%)。PTMC病灶大小與淋巴結轉移的關系較為明確，本研究大于5 mm的PTMC淋巴結轉移率明顯高于5 mm以下者(48.92%vs30.77%)，與文獻[20]報道一致。有關PTMC病灶大小與淋巴結轉移關系的分界值仍有爭議，有5、6、8.5 mm不等[21-22]。PTMC被膜侵犯增加淋巴結轉移的風險，本研究與多數研究[20,23]一樣，認為是獨立危險因素。

本研究采用兩步聚類分析的方法對 PTMC 患者進行臨床亞型分類，從而推論中央區淋巴結轉移的相關因素。這一統計方法采用的變量既可以是連續變量，也可以是分類變量，具有快速、智能、準確的優點，適用于大樣本及多變量的研究[24]。同時，兩步聚類分析方法可預測每個變量在分類中的重要性，本研究結果顯示，腫瘤累及甲狀腺被膜、腫瘤多發對聚類結果影響最大，而患者性別和年齡對聚類結果影響最小。類別3組中患者中央區淋巴結轉移率較其他兩組明顯升高，且類別3組中患者均存在甲狀腺被膜受累和腫瘤多發，因此被膜受累和腫瘤多發是影響淋巴結轉移的危險因素。再將這一推論進行驗證，可見甲狀腺被膜是否受累、腫瘤大小、腫瘤數量等因素是PTMC中央區淋巴結轉移的影響因素，其中甲狀腺被膜受累和多發腫瘤是更重要的預測因素。