肺癌的早期诊断技术

肺癌的早期诊断技术符子艺,内容提要,肺癌的流行特征肿瘤细胞生物学基础肺癌早期诊断 肺癌的影像学检查 细胞学与病理学检查 分子生物学技术肺癌筛查小结,肺癌流行特征,高发病率 男性 : 第一 女性: 第二 19731990： 每年递增11.9 高死亡率 男性 : 第一 女性: 第一 晚期 70%80% 5年存活率： 10%13% 早期 10 5年生存率： 8590,肺癌是全球的常见的恶性肿瘤是绝大多数国家因癌症死亡的首要原因是当今世界对人类健康与生命威胁最大的恶性肿瘤多中心、大样本、病例-对照研究或/和前瞻性研究证实，系统有效的筛查可以大大提高肺癌早诊、早治率，提高治愈率，降低死亡率，改善患者预后和生活质量,肺癌流行特征,Worldwide Incidence of lung Cancer,*Incidence per 100,000 population.,male 54.8female 8.1male 75.9female 10.3male 39.3female 11.2male 47.6female 16.1male 34.7female 13.4male 12.9female 2.6male 29.1female 7.7male 69.6female 32.9male 19.3female 7.9male 55.1female 7.6,Parkin DM, et al. CA Cancer J Clin. 1999;49:33-64.,Eastern Europe,Japan,New Zealand,China,North African,South African,Central America,Western Europe,North America,South America,5-year Survival Rates of Lung Cancer,Parkin DM, et al. CA Cancer J Clin. 1999;49:33-64.,Females,Males,80,60,40,20,0,1930,1940,1950,1960,1970,1980,1990 1997,80,60,40,20,0,1930,1940,1950,1960,1970,1980,1990 1997,Uterus,Breast,Pancreas,Ovary,Stomach,Lung and bronchus,Colon and rectum,Pancreas,Liver,Prostate,Stomach,Lung and bronchus,Colon and rectum,Leukemia,Rate per 100,000,Rate per 100,000,Year,Year,美国癌症死亡率:无论男性还是女性，肺癌均为头号致死肿瘤,Lung cancer - US incidence and mortality rates (1973-1996),10,50,100,Incidence - males,Mortality - males,Incidence - females,Mortality - females,Rate per 100,000 people(log scale),1974,76,78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,Year of diagnosis/death,Ries et al 1999,Epidemiological Characteristic of Lung Cancer,中国第三次全国死因调查主要情况,脑血管病、恶性肿瘤是我国前两位死亡原因，分别占死亡总数的22.45%和22.32% 。恶性肿瘤是城市首位死因（占城市死亡总数的25.0%），农村为第二位死因（占21.0%）。过去30年间，我国肺癌死亡率上升了465 。肺癌已代替肝癌成为我国首位恶性肿瘤死亡原因（占全部恶性肿瘤死亡的22.7%）。,中华人民共和国卫生部，，2008-04-29,肿瘤细胞生物学,细胞复制过程,正常细胞,Dividing,恶性转化,2个细胞,双倍化,4个细胞,16个细胞,10x106个细胞(20次的倍化)肿瘤尚不可测量,10x109个细胞(30次的倍化)肿瘤包块出现,10x1012个细胞(40次的倍化)肿瘤重达2 lb,41-48次的倍化-死亡,双倍化,8个细胞,双倍化,双倍化,肿瘤细胞生物学,致癌因子,细胞突变,血管形成,迁移及浸润,毛细血管/静脉/淋巴管形成,粘附,微血管床捕获,栓塞与循环,向血管外组织间隙浸润,对微环境的反应,肿瘤细胞增生血管形成,转移,转移至其他组织和器官,转移,多种细胞的移行（淋巴细胞， 血小板）,肺癌自然发展过程,由吸烟所致肺癌，在一个细胞发生癌变后，大约需要810 年才能生长到1.0cm直径一个1.0cm 直径的非小细胞肺癌， 不经任何治疗的情况下，大约在23 年内死亡一个由吸烟所致的非小细胞肺癌，在不经任何治疗的情况下，其自然病程约1013 年肺癌的自然发展 量变到质变：暴露致癌剂细胞转化癌前病变原位癌 质变到量变：原位癌肿瘤发展，侵袭，远处转移,肺癌的癌前病变,鳞状上皮增生(dysplasia)：鳞癌的癌前病变非典型腺瘤样增生(atyppical adenomatous hyperplasia)：肺腺癌的癌前病变弥漫性特发性肺神经内分泌细胞增生：类癌的癌前病变肺癌的癌前病变有3 种可能的结果： 进展到原位癌（ 10%20% ） 局限于上皮上持续不变 病变逆转消失肺癌浸润前病变包括: 不典型支气管上皮增生和原位癌 原位癌 80%90 进展为浸润癌 10 自动逆转或稳定不变,（ 80%90% ）,Mountain CF. Chest 1997; 111: 1710-1717,NSCLC stages - an overview,DiseaseEarlyLocalizedAdvanced,Stage0IAIBIIAIIBIIIAIIIBIV,TNMTIS N0 M0 (carcinoma in situ)T1 N0 M0T2 N0 M0T1 N1 M0T2 N1 M0T3 N0 M0T3 N1 M0T1-3 N2 M0T4, Any N, M0Any T, N3, M0Any T, Any N, M1,肺癌的预后与诊断时的临床分期相关,0期肺癌患者术后的5年生存率可达90% 以上IA期肺癌患者术后5 年生存率为60%而II- IV期病人总的5 年生存率则从40%下降到5% 以下IA期肺癌患者未经治疗者5年生存率仅为10%，局限性肺切除者效果亦较差在肺癌高危人群中实施筛查在NSCLC 的 I 期可治愈的阶段发现并进行治疗,胸部X 光照片,胸部X 光照片成为诊断肺部疾病的重要方法胸腔X线检查的敏感性大约是直径1 cm 以上的结节性病变缺点：是组织结构互相重叠成像，对肺门区、纵隔旁，心脏后，近横膈区等部位的病变难于显示目前研究表明X 线胸片不能发现的隐蔽区的肺癌占8.1%19.0%对提高早期肺癌筛出率，降低肺癌死亡率收效甚微,早期诊断影像学检查,早期诊断影像学检查,螺旋CT可发现0.1-0.5 cm的小结节能够精确显示肺内小结节的细微结构和边缘特征Henschke (2001) 采用低剂量螺旋CT对1000例60岁以上、吸烟指数大于200的志愿者进行普查 CT发现肺癌27例 (是胸片发现的4倍) 其中I期肺癌23例 (是胸片发现的6倍) CT发现的27例，26例(96%)能手术切除 极大地改善了肺癌患者的预后国际早期肺癌行动计划 (2005) 采用低剂量螺旋CT对无症状高危人群筛查发现了458例肺癌 其中80 为I期 行手术治疗的肺癌患者8年生存率为95-98,螺旋CT,研究认为SCT在发现早期肺癌方面的作用是肯定的。7项临床试验显示SCT对期肺癌的发现率为71%-100%。Chien等(2008)的临床研究发现,对于无症状的患者,单次CT筛查可较X线胸片早1年发现肺癌。每次CT筛查可多获得0.019年的生存时间。CT扫描最关键技术：切薄层，做增强，测数据，用软件。,SCT,最佳和最有效的早期肺癌筛查方法。曝光剂量为常规CT(3-27mSV)的10%-25%,与胸片相当。优点：不降低结节灶的发现率,辐射剂量降至最低；更多发现早期肺癌（对a期的发现率从35%升至93%，使期肺癌的10年生存率提高到92%）。缺点：不能确定结节性质；导致4%-55%良性病灶过度治疗。US NLST试验和Dutch-Belgian NELSON试验结束时可能会有结果。,低放射剂量CT(LDCT),磨玻璃影(GGO):由多种原因如炎性病变(包括非特异性炎症，结核及曲霉)，局灶性纤维化，非典型腺瘤样增生（AAH），小腺癌及细支气管肺泡癌引起。CT上呈局灶性云雾状影，病变区血管及支气管影清晰可见，CT值约-300Hu。pGGO:肿瘤细胞沿肺泡壁生长,而肺泡壁无塌陷。mGGO:肿瘤细胞沿肺泡壁生长,而肺泡壁塌陷,弹性纤维中重度增生,网状结构断裂。 FNGGO:肿瘤完全呈实性结节生长。,需要注意的两种影像改变,需要注意的两种影像改变,对持续存在的GGO，需警惕AAH或早期腺癌，应规范长期观察：GGO5mm，6个月随访一次；5-10mm3个月随访一次；GGO3年不变，终止随访。若结节生长加速，或变实，或增强扫描强化，或边缘发现微血管，提示恶性。需CT引导下肺活检或胸腔镜。GGO如为癌，则多为高分化癌。,需要注意的两种影像改变,孤立性肺结节(SPN)影:指单一的,边界清楚,影像不透明,3cm，周围为含气肺组织包绕的病变，无肺不张，无肺门增大，无胸腔积液。SPN中1.1%-12%为恶性。SPN 5mm,恶性可能性为0-1% 。 5-10mm,6%-28% 。 20mm,64%-82% 。 表现为GGO的SPN恶性可能性为59%-73% 。,需要注意的两种影像改变,需要注意的两种影像改变,判断SPN良恶性的方法：形态学:分叶，毛刺。倍增时间300d，或随访2年无变化，基本判断为良性。影像学：PET-CT对诊断恶性SPN的敏感性80%-100%，特异性40%-100%；动态增强CT敏感性98%-100%，特异性54%-93%。8mmSPN，影像学方法难定性。典型SPN:8mm-3cm。小结节: 8mmSPN。,需要注意的两种影像改变,PET (正电子发射断层扫描) - CT,肿瘤细胞葡萄糖代谢水平增加 对注入体内的放射性18F-脱氧葡萄糖 (18F-FDG)摄取率增加(呈正相关) PET有助于胸片或CT检查发现病变的定性诊断，以及肺癌治疗前后的疗效判断肿瘤的诊断的敏感性为95 , 特异性为80，纵隔分期准确性达90%由于PET高阴性预计值，对PET阴性病变仅推荐放射学随访，而不需做活检PET-CT融合CT提供的高分辨率解剖信息和PET所提供的生化信息，提高了对病变性质和病变部位诊断的准确性,早期诊断影像学检查,Positive Electron Tomography (PET) -CT或许是肺癌，甚至是全身实体肿瘤最好的早期诊断方法，但要用于筛查，还有待经济的发展。,白光纤维支气管镜(white-light bronchoscopy，WLB)检查主要用于中心型肺癌筛查可以获得组织学和细胞学的标本中心型肺癌纤维支气管镜的检出率可达95%以上周围型只有50%的检出率对早期肺癌，尤其是癌前病变和原位癌难以发现,早期诊断影像学检查,白光纤维支气管镜检查（WLB）,荧光纤维支气管镜检查（LIFE）,对白光纤维支气管镜（WLB）不能观察到的可疑部位进行定位活检和局部处理，提高肺癌早期诊断的阳性率光敏物质血卟啉衍生物(HgD)静脉注入人体后，因HgD与癌细胞有较强的亲和力，在给药2472 h荧光纤支镜检查400440nm蓝光照射下，正常组织绿光，原位癌或早期浸润癌红光机理：可能是肿瘤上皮细胞增厚、血流增 多,早期诊断影像学检查,荧光纤维支气管镜(Lung imaging fluorescence bronchoscope, LIFB),Lam 用WLB和LIFB检查233例肺癌高危人群者，显示诊断的敏感性 中重度不典型增生 原位癌 WLB 38.5% 40% LIFB 73.1% 91.4%,WLB,LIFB,气管内镜超声(EBUS),EBUS对早期发现气管腔外、纵隔内、气管黏膜下生长的肿瘤有重要作用Herth通过131例患者研究发现，对气管外肿瘤诊断 EBUS CT 敏感性 89% 75% 特异性 100% 28 % 准确性 94% 51 %,早期诊断影像学检查,肺癌诊断和分期最重要进展之一。优点： 1.扇形可实时引导，阳性率高； SPN,肺门和纵隔淋巴结,原位癌（对2cmSPN阳性率达70%）；发现黏 膜下浸润和深度。 2.显示黏膜结构,外周肿块和深达5cm的纵隔淋巴结； 3.病灶内血供和周围血管； 4. 纵隔淋巴结敏感性94%,特异性100%； 5.安全性好,可门诊检查;缺点：掌握技术难,灵巧度高(超声传感器)。,气道内超声（E-BUS）,气管内镜超声介导细针活检（EBUS-FNA）,对于中心部位的肿瘤的诊断、纵隔淋巴结的分析及检测肿瘤的外侵，EBUS-FNA是一种准确、安全、创伤极小的侵入性检查手段Annema对32例纤维支气管镜检查为阴性、位于中心部位的腔外型肺癌，用EBUS-FNA，有31例确诊为肺癌(97 %)，且检查者无并发症发生,早期诊断影像学检查,支气管内超声可见一异常回声区,超声引导下穿刺针刺入粘膜,超声实时引导下穿刺针刺入病灶,Bronchoscopic View of a Transbronchial Needle Aspiration of a Subcarinal Node,Herth FJ. Eur Respir J 2006,涂片可见癌细胞cancer cells found in the TBNA tissue samples,常规痰脱落细胞学检查,具有简便易行、安全无痛，可重复多次检查，在临床应用已80年可系统动态地观察上皮细胞从不典型增生到癌前期病变直至发展为浸润癌的连续渐变过程，能查到其他方法不易发现的隐性肺癌，是肺癌早期诊断的主要手段之一检查是建立在形态学基础上的判断，往往因痰标本中肿瘤细胞过少且易变性、组织变异和形态上的不典型增生而致 阳性检出率低且不稳定该方法主要适应于中心型肺癌的诊断，对鳞癌和小细胞肺癌的检出率高，大约为50% ，对周围型肺癌较低痰细胞学早期肺癌的敏感性仅为20% 30%，可靠性差距较大，为13% 82%最大的局限性在于对于早期肺癌存在无法定位，进而无法治疗的问题,早期诊断细胞学与病理学检查,痰薄层液基细胞学技术,1996 年美国FDA 批准薄层液基细胞学技术应用于痰检目前有Thin-Prep 检测系统和AutoCyte-Prep 检测系统把痰标本经过离心、分层等技术将细胞团块松散并与黏性碎片分开，细胞单个分布在样本中单个细胞被均匀地转移到玻片上，最后固定玻片和染色，直接制成观察清晰的薄层涂片,早期诊断细胞学与病理学检查,痰薄层液基细胞学技术,Fischler 等对152 例经常规痰脱落细胞学检查结果不明确者， 用痰液基细胞学技术重检，145 例（95%）检测结果与术后病理检查一致Leung 等对230 份标本检查显示， 液基细胞学检查的敏感性为97.6%， 特异性为92.9%，阳性预测值为93%液基细胞学技术对于诊断早期和疑似肺癌病例， 明显优于常规痰脱落细胞学技术,早期诊断细胞学与病理学检查,肺癌早期分子标志物检测,癌胚抗原 carcino-embryonic antigen (CEA)CEA是一种人类胚胎抗原决定簇的酸性糖蛋白，为非特异性肿瘤标志物有30 70 的肺癌CEA水平升高CEA的水平与疾病预后及治疗效果密切相关Plavec测定原发性肺癌患者胸水中CEA值，阳性率60 ，特异性为90 CEA对诊断肺腺癌的临床价值较大CEA阴性不能排除肺癌，若CEA明显阳性要高度怀疑肺癌,早期诊断分子生物学技术,肺癌早期分子标志物检测,端粒酶 （telomerase）一种特殊的反转录酶，能以自身RNA为模板，反转录合成具的重复DNA序列染色体末端的端粒DNA，以保持端粒的长度，从而使体细胞得以无限分裂研究表明，端粒酶阳性率：肺癌组织（94%）、支气管刷落细胞（91.3%）、BALF （86.7%）有研究发现 在肺癌的极早期，甚至在吸烟或有吸烟史的患者癌前期就可以检测到端粒酶端粒酶作为新的肺癌标志物而应用于肺癌的早期诊断,早期诊断分子生物学技术,核内不均一核糖蛋白(hnRNP)hnRNP是一种核内RNA 结合蛋白，A2、B1是其核心蛋白中两种主要的蛋白质它的异常表达可使DNA 的转录翻译过程失去正常控制，导致癌症的发生hnRNP B1 过表达见于非常早期的人肺癌中， Sueoka (2001) 报道在期肺癌的组织样本中抗hnRNP B1 抗体100%染色阳性，X 线检查为隐匿性肺癌（鳞癌）中有58.1%染色呈阳性， 而支气管发育异常组织有63.6%阳性反应hnRNP B1作为肺癌，尤其是鳞癌，的早期诊断的重要的标志物,早期诊断分子生物学技术,肺癌早期分子标志物检测,p16 基因甲基化P16 基因系细胞周期依赖性激酶4（CDK4）抑制蛋白基因，P16 蛋白通过抑制CDK4的催化活性，从而抑制细胞增殖P16基因甲基化失活，则CDK4活性增高，细胞的增殖不能受到有效的抑制而发生癌变Belinsky（1998）发现鳞癌病灶75出现P16基因甲基化，而细胞过度增生（17 ）、鳞状化生（24）、原位癌（50）P16 甲基化在肿瘤组织及癌前病灶均有发生，提示检测P 基因甲基化能早期诊断肺癌是肺癌早期诊断中重要的生物标志物,早期诊断分子生物学技术,肺癌早期分子标志物检测,将分子生物学的知识和技术用于肺癌的早期诊断，提高早期肺癌的检出率是当今研究的热点关键是确定对肺癌早期诊断较特异和敏感的标志物现已发现的肺癌标志物还有FHIT 基因缺失、Survivin基因异常表达、ERCC2/XPD多态性、K-ras基因突变、P53基因突变、DNA微卫星标志等位基因丢失这些筛检肺癌的重要标志物的改变可能是肺癌的早期事件通过各种新的敏感的基因诊断技术，检测痰液，支气管肺泡灌洗液和外周血中基因表达的异常， 可为肺癌高危人群提供可能的早期诊断和筛选手段,早期诊断分子生物学技术,基因芯片(gene chip)是指将许多特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针，通过激光共聚焦荧光检测，迅速将某个或几个基因与疾病联系起来基因芯片技术的主要优点是信息量大，目前一张基因芯片一次可对数千上万个不同的已知