肺癌的早期诊断技术.ppt

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 第二1973 1990 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 85 90 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 WorldwideIncidenceoflungCancer Incidenceper100 000population male54 8female8 1male75 9female10 3male39 3female11 2male47 6female16 1male34 7female13 4male12 9female2 6male29 1female7 7male69 6female32 9male19 3female7 9male55 1female7 6 ParkinDM etal CACancerJClin 1999 49 33 64 EasternEurope Japan NewZealand China NorthAfrican SouthAfrican CentralAmerica WesternEurope NorthAmerica SouthAmerica 5 yearSurvivalRatesofLungCancer ParkinDM etal CACancerJClin 1999 49 33 64 Females Males 80 60 40 20 0 1930 1940 1950 1960 1970 1980 19901997 80 60 40 20 0 1930 1940 1950 1960 1970 1980 19901997 Uterus Breast Pancreas Ovary Stomach Lungandbronchus Colonandrectum Pancreas Liver Prostate Stomach Lungandbronchus Colonandrectum Leukemia Rateper100 000 Rateper100 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 Lungcancer USincidenceandmortalityrates 1973 1996 10 50 100 Incidence males Mortality males Incidence females Mortality females Rateper100 000people logscale 1974 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 Yearofdiagnosis death Riesetal1999 EpidemiologicalCharacteristicofLungCancer 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 10 x106个细胞 20次的倍化 肿瘤尚不可测量 10 x109个细胞 30次的倍化 肿瘤包块出现 10 x1012个细胞 40次的倍化 肿瘤重达2lb 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8 10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2 3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10 13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 atyppicaladenomatoushyperplasia 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 MountainCF Chest1997 111 1710 1717 NSCLCstages anoverview DiseaseEarlyLocalizedAdvanced Stage0IAIBIIAIIBIIIAIIIBIV TNMTISN0M0 carcinomainsitu T1N0M0T2N0M0T1N1M0T2N1M0T3N0M0T3N1M0T1 3N2M0T4 AnyN M0AnyT N3 M0AnyT AnyN 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1cm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 5cm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 USNLST试验和Dutch BelgianNELSON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 GGO 5mm 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 PositiveElectronTomography 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 lightbronchoscopy 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24 72h荧光纤支镜检查400 440nm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 Lungimagingfluorescencebronchoscope 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WLB38 5 40 LIFB73 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EBUSCT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 BronchoscopicViewofaTransbronchialNeedleAspirationofaSubcarinalNode HerthFJ EurRespirJ2006 涂片可见癌细胞cancercellsfoundintheTBNAtissuesamples 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 embryonicantigen 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hnRNPB1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hnRNPB1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hnRNPB1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 genechip 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或未知其意义的靶基因片段进行分析 获得几十几百个差异表达的基因Goodwin 2001 以正常组织作对照 用基因芯片对3例支气管 肺泡癌基因表达进行了研究结果发现 共有18条基因呈异常表达 其中12条高表达 大于或等于正常组织的两倍 另6条为低表达 为正常组织的1 5或更少 早期诊断 分子生物学技术 基因芯片技术 从蛋白质组学 proteomics 的角度 肿瘤性疾病被认为是一种蛋白质缺陷病蛋白质组学技术可以高通量的筛选肿瘤不同发展阶段基因表达的各种蛋白质 尤其是组织与体液中所含有的与肿瘤相关的低丰度蛋白 从而发现大量有诊断价值的标志物联合多种标志物进行肿瘤的筛选将有望提高筛选的特异性与敏感性Zhong 2004 应用噬菌体展示文库筛选出5种蛋白质标志物 GAGE7 BACclone SEC15L2 PMS2L EEEF1A 构建的蛋白质芯片用于肺癌的早期诊断 其特异性达到95 敏感性达到90 早期诊断 分子生物学技术 蛋白质组学技术 肺癌筛查 适宜人群 对肺癌非职业和职业高发人群进行筛查是最大限度地早期发现 早期诊断 早期治疗肺癌的有效途径筛查对象 年龄40岁以上的男性和女性 每天吸烟20支以上 吸烟20年以上者 有害有毒职业接触史10年以上者 有癌症家族史者 患者慢性呼吸系统疾病患者 痰中带血者筛查最佳起始和终止年龄 一般人群的筛查起始年龄可定在40 45岁 肺癌职业性和非职业性高发人群的起始年龄定在35 40岁 75岁作为筛查的终止年龄 小结 肺癌早期诊断已有许多进展 但仍存在特异性差 敏感度不高的缺陷肺癌早期无症状 要探索和制定简便有效 敏感性和特异性均高的早期筛检方法 提高对肺癌高危人群的识别水平多个指标联合可以提高诊断的特异性及灵敏度 是肺癌诊断的趋势所在基因芯片 蛋白质芯片技术及模式识别技术的结合可以最大程度地提高多指标联合时肺癌诊断的特异性及灵敏度在具备高特异性及高灵敏度的肺癌诊断方法后 肺癌的早期诊断及极早期筛查才有可能实现 Thanks