胸水肿瘤标记物.doc

胸水肿瘤标记物系列（CEA、CA125、CA15-3、CK19片断）在良恶性胸腔积液鉴别诊断中的应用
Jose´ Manuel Porcel, MD, FCCP; Manuel Vives, MD; Aureli Esquerda, PharmD;Antonieta Salud, MD; Begon˜ a Pe´rez, ChemD; and Francisco Rodrý´guez-Panadero, MD

From the Departments of Internal Medicine (Dr. Porcel),Laboratory Medicine (Dr. Esquerda and Ms. Pe´ rez), and Medical Oncology (Dr. Salud), Arnau de Vilanova University Hospital,Lleida; Division of Internal Medicine (Dr. Vives), Clý´nica Recoletas,Albacete; and Endoscopy Section (Dr. Rodrý´guez-Panadero),Unidad Me´dico-Quiru´ rgica de Enfermedades Respiratorias,
Virgen del Rocý´o University Hospital, Sevilla, Spain.

Correspondence to: Jose´ Manuel Porcel, MD, FCCP, Department of Internal Medicine, Arnau de Vilanova University Hospital,Alcalde Rovira Roure 80, 25198 Lleida, Spain; e-mail: [e-mail]

目的 肿瘤标记物对胸腔积液的诊断价值仍有争议。本研究旨在评价几项肿瘤标记物常规检测恶性胸膜疾病的诊断能力。
设计 研究采用盲法，将4项胸水肿瘤标记物与能肯定恶性诊断的胸水细胞学检查或胸腔镜活检进行比较。
地点 两所西班牙教学医院。
对象与方法 共有416例（确诊恶性胸腔积液者166例，恶性可能者77例，良性者173例）患者入选。其中，有42例患者胸水细胞学检查呈假阴性，但胸腔镜证实为恶性胸腔积液，他们均来自同一配备有胸腔镜的合作中心。采用电化学发光免疫测定法[癌胚抗原(CEA)、糖原153(CA153)、细胞角蛋白19片断(CYFRA211)]或微粒子酶免疫分析法[癌抗原125(CA125)]测定胸水中的肿瘤标记物。选定各个标记物的临界点，使其特异性达到100％（即所有良性胸腔积液患者均低于临界点水平）。
结果 恶性胸腔积液（PEs）患者的胸水肿瘤标记物水平高于良性患者。当特异性为100％，若胸水CEA>50ng/ml、CA125>2800U/ml、CA153>75U/ml、CYFRA211>175ng/ml，其敏感性分别为29％、17％、30％、22％。四者联合的敏感性为54％，而细胞学检查联合肿瘤标记物系列测定较先前的诊断效益提高了18％（95％CI为13～23％）。1/3以上细胞学检查阴性的恶性PEs，可被至少一项的肿瘤标记物所识别。
结论 对于PE诊断的常规检查来说，任何一种胸水肿瘤标记物都不够精确。然而，肿瘤标记物系列测定能辅助细胞学检查，对恶性程度作出可能的诊断，从而指导医师决定哪些患者采取进一步的侵入性检查更有意义。

关键词 癌症（cancer）； 癌抗原125（cancer antigen 125）；糖原153（carbohydrate antigen 15–3）； 癌胚抗原（carcinoembryonic antigen）； 细胞角蛋白19片断（cytokeratin 19 fragments）； 胸腔积液（pleural effusion）； 肿瘤标记物（tumor marker）

由于胸水细胞学检查的阳性率平均仅为60％，因此恶性胸腔积液（pleural effusion ，PE)的诊断常常令人感到困惑 [1]。闭式胸膜活检的诊断价值也很小。胸腔镜虽能使近95％的病例明确诊断[2]，但并不是所有的单位均能开展这项介入性操作的。

肿瘤标记物对癌症的诊断具有假定的临床意义。虽然已有大量关于恶性PEs中肿瘤标记物的研究[3～21]发表，但其中许多研究不是患者样本量较小，就是仅分析了单个标记物。最重要的是，只有极少数研究[14，21]选择以每一种肿瘤标记物达到最大特异性（100％）作为临界点，而从临床的观点来看，这是一个重要的先决条件。另外，诊断恶性PEs的最佳标记物或标记物系列仍未确定。

本研究通过对大量良恶性胸腔积液患者进行胸水肿瘤标记物测定，以阐明诸如癌胚抗原（carcinoembryonic antigen ，CEA）、癌抗原125（cancer antigen 125，CA125）、糖原153（carbohydrate antigen 15–3 ，CA153）以及细胞角蛋白19片断（cytokeratin 19 fragments ，CYFRA211）等肿瘤标记物在临床应用中的功能差别；并寻求这些标记物的最佳组合，以提高诊断的确定性。为了评估肿瘤标记物系列检查相对细胞学检查对诊断率的增加情况，一组胸腔镜活检证实为恶性而细胞学结果为假阴性的胸腔积液患者也入选本研究。根据各个标记物的最大特异性进行各种计算。

患者和方法
对象
我们对1996～2002年期间在Arnau de Vilanova大学医院（Lleida，Spain）接受治疗的374例PEs患者进行了研究，这些患者至少进行了一次诊断性胸穿以测定胸水CEA、CA125、CA153或CYFRA211。另外本研究还包括42例来自于Virgen del Rocio大学医院（Sevilla，Spain）的PEs患者，这些患者胸水细胞学检查阴性，但胸腔镜活检证实为恶性。本研究已获得各合作中心医学伦理委员会的许可。

PEs诊断标准
按照PE的病因，即恶性、可能恶性以及良性PE，将患者分为三组。根据公认的临床标准确定PE的病因[22]。须特别指出，如果胸水中或闭式针刺活检或胸腔镜活检找到恶性细胞，这类PE应归于肯定恶性组。因此，来自于Seville的患者都被划入这一组。原发恶性疾病已知，胸水细胞学检查阴性，并排除良性PE可能，这类患者则是可能恶性PE。只有4例未找到原发肿瘤的患者，在大量血性胸腔积液结合CT胸膜多发结节表现的基础上，被归为恶性可能。良性胸膜疾病的诊断标准别处已有提及[23～25]。

肿瘤标记物测定
胸穿抽取胸水，并置于含有四乙酸乙二胺的试管中，1500g离心后保存于﹣70℃下。使用Roche Elecsys 2010分析仪（Roche Diagnostics;Mannheim,Germany）进行CEA、CA153、CYFRA211电化学发光免疫测定。而CA125则采用微粒子酶免疫技术（Abbott Laboratories;Abbott Park,IL）进行定量分析。所有测定均按操作手册说明在Arnau de Vilanova大学医院进行，同时对临床信息实行盲法。测定一组标记物共需30分钟，实验室人均费用近$18。我院采用的健康人群血清CEA、CA125、CA153、CYFRA211正常上限分别为4ng/ml、35u/ml、26u/ml、3.3ng/ml。

统计学分析
本文采用中位数及四分位间距描述肿瘤标记物在PEs中的分布。进行组间比较时，分类变量采用χ2检验，连续变量则采用非参KruskalWallis或Mann-Whitney U检验。采用受试者工作特性分析比较不同肿瘤标记物的诊断准确性。通过选定临界值使恶性PE相对良性PE的特异性达到100%。肿瘤标记物的联合使用类似于“或”规则，即任一标记物的测定值超过临界值，肿瘤标记物检查都为阳性。后退法条件逐步Logistic回归分析显示各标记物具有相似的恶性预测效果。采用SPSS10.0软件（SPSS;Chicago,IL）进行统计学分析。

结果
PEs的病因学
入选研究的416例患者中，166例为恶性PE（男性86例，女性80例，中位年龄67岁）,77例为可能恶性PE（男性41例，女性36例，中位年龄69岁），173例为良性PE（男性109例，女性64例，中位年龄67岁）。具体病因及肿瘤组织学亚型见表1。恶性PE组中，118例胸水细胞学检查阳性， 48例为阴性，但组织学检查证实为恶性PE。Virgen del Rocio大学医院的42例细胞学检查阴性的恶性PEs患者，其原发肿瘤组成如下：淋巴瘤（n＝9）、间皮瘤（n＝8）、乳腺癌（n＝6）、肉瘤（n＝4）、未知的原发肿瘤（n＝4）、肾癌（n＝3）、肺腺癌（n＝3）、肺鳞癌（n＝2）、胃癌（n＝1）、卵巢癌（n＝1）、宫颈癌（n＝1）。

表1 胸腔积液的病因学（1）
病因 数据
恶性 166（40）
癌 131
腺癌 115
乳腺 36
肺脏 36
卵巢 15
胃肠道 8
未知的原发肿瘤 15
其他（2） 5
鳞状细胞癌 12
肺脏 7
其他（2） 5
小细胞肺癌 4
淋巴瘤 14
间皮瘤 11
其他（2） 10
可能恶性 77（18）
癌 67
腺癌 46
乳腺 16
肺脏 10
卵巢 3
消化道 7
未知的原发肿瘤 4
其他（3） 6
鳞状细胞癌 17
肺脏 15
其他（2） 2
小细胞肺癌 4
淋巴瘤 6
其他（3） 4
良性 173（42）
心衰 43
肺炎旁性 38
结核 37
其他（4） 55
（1）数据以NO.(％)或NO.表示；（2）其他腺癌包括肾癌（n＝4）及前列腺癌（n＝1），而其他鳞癌包括头颈部肿瘤（n＝4）、宫颈癌（n＝1）。其他指肉瘤（n＝5）、黑色素瘤（n＝2）、胸腺瘤（n＝1）、白血病（n＝1）以及浆细胞疾病（n＝1）。（3）其他腺癌包括子宫内膜癌（n＝3）、肾癌（n＝2）以及肾上腺癌（n＝1），其他鳞癌包括头颈部肿瘤（n＝1）与宫颈癌（n＝1）。其他指肉瘤（n＝2）、胸腺瘤（n＝1）以及浆细胞疾病（n＝1）。（4）特发性（n＝12）、心包炎（n＝8）、肝源性胸水（n＝7）、肺栓塞（n＝7）、腹部手术（n＝7）、冠状动脉搭桥术后（n＝4）、结缔组织病（n＝3）、陷闭肺（n＝3）、创伤（n＝2）、血管脂肪瘤（n＝1）、Dressler综合征（n＝1）。

肿瘤标记物的工作特性
肯定或可能的恶性PEs患者中，各项肿瘤标记物在胸水中的中位水平明显高于良性患者，且前两者中，除CA153外的其余各项标记物水平没有差别（表2）。表3显示了特异性为100％时，四项肿瘤标记物鉴别良恶性PEs的最佳临界值。各标记物具有相似的受试者工作特性曲线下面积，表明四者之间不存在明显的优劣之分（图1）。虽然肯定恶性者与可能恶性者相比，各项标记物的敏感性趋于更高，但只有CA153（p<0.001）及CYFRA211(p=0.048)的差异有统计学意义。Logistic回归模型显示四项标记物联合具有最佳的判断能力（敏感性为54％），提示各标记物的作用是相互独立的。

表2 良性和恶性或可能恶性的胸腔积液中的肿瘤标记物（1）
肿瘤标记物
恶性（n＝166）
可能恶性（n＝77）
良性（n＝173）
p值（2）
CEA,ng/ml
4（1－126）
4（1－53）
1.5（1－2）（3）
﹤0.001
CA125,U/ml
1006（446－1921）
956（390－1611）
612（320－976）（3）
﹤0.001
CA153,U/ml
34（11－145）（4）
15（12－27）
12（6－18）（3）
﹤0.001
CYFRA211,ng/ml
56（16－178）
20（11－90）
17（8－43）（3）
﹤0.001
（1）数据以中位数（四分位间距）表示；（2）Kruskal－Wallis检验的显著水平；（3）Post hoc Mann－Whiteny检验显示明显低于恶性及可能恶性组的值；（4）Post hoc Mann－Whiteny检验显示明显高于可能恶性组的值。

表3 胸水肿瘤标记物诊断恶性胸腔积液的工作特性（1）
肿瘤标记物
敏感性［％（95％CI）］
阴性似然比（95％CI）
AUC（95％CI）
CEA≥50ng/ml
总体
恶性
可能恶性

29（23－35）
31（24－39）
25（14－35）

0.71（0.65-0.77）
0.69（0.62-0.76）
0.75（0.66-0.86）

0.72（0.67-0.77）
0.71（0.65-0.77）
0.74（0.66-0.81）
CA125≥2800U/ml
总体
恶性
可能恶性

17（12－22）
19（12－25）
12（4－21）

0.83（0.78-0.88）
0.81（0.75-0.87）
0.88（0.80-0.95）

0.65（0.60-0.70）
0.65（0.59-0.71）
0.64（0.56-0.72）
CA15-3≥75U/ml
总体
恶性
可能恶性

30（23－36）
37（29－45）
12（3－20）

0.70（0.65-0.77）
0.63（0.56-0.71）
0.88（0.81-0.96）

0.73（0.68-0.78）
0.75（0.70-0.80）
0.68（0.60-0.75）
CYFRA21-1≥175ng/ml
总体
恶性
可能恶性

22（16－27）
25（18－32）
14（5－23）

0.78（0.73-0.84）
0.75（0.68-0.81）
0.86（0.78-0.94）

0.68（0.63-0.73）
0.71（0.65-0.76）
0.61（0.53-0.69）
CEA或CA125或CA153或CYFRA211
总体
恶性
可能恶性

54（47－60）
57（49－65）
46（34－59）

0.46（0.40-0.53）
0.43（0.36-0.52）
0.54（0.43-0.67）

（1）特异性为100％；总体指肯定恶性组加上可能恶性组；AUC＝受试者工作特性曲线下面积。

敏感性

1－特异性

图1 各个胸水肿瘤标记物的受试者工作特性曲线

肿瘤标记物与肿瘤类型
表4显示了不同组织学类型的癌症中各肿瘤标记物的诊断敏感性。值得注意的是，CEA对肺腺癌及消化道腺癌的诊断效力很高（敏感性分别为59％及71％），而对卵巢腺癌而言，CA125的判断力更佳（敏感性为67％）。CYFRA211和（或）CA153水平升高，伴CEA、CA125的下降，这种模式可见于间皮瘤。虽然四项标记物联合无法诊断淋巴瘤与肉瘤，但对大多数的腺癌（乳腺、肺、卵巢、消化道）而言，其诊断力可信（敏感性为69％～100％）。

表4 预定阈值下胸水肿瘤标记物在不同类型肿瘤中的敏感性（1）
肿瘤类型
患者数
CEA
CA125
CA15-3
CYFRA21-1
肿瘤标记物联合
乳腺癌
52
33
10
44
37
69
肺腺癌
46
59
24
44
22
69
卵巢癌
18
6
67
50
33
94
消化道肿瘤
15
71
13
17
40
100
未知肿瘤
19
26
22
44
28
56
肺鳞癌
22
18
9
15
9
40
小细胞肺癌
8
12
14
0
0
29
淋巴瘤
22
0
0
0
0
0
间皮瘤
11
0
0
20
36
40
肉瘤
7
0
0
0
0
0
﹡数据以％表示，除非有其他说明。

肿瘤标记物在细胞学检查阴性的胸腔积液中的附加价值
表5显示了单个或联合肿瘤标记物在细胞学检查阴性的恶性PEs患者中的阳性率。总体上，114例细胞学检查阴性的恶性PEs患者中，有42例（37％；95％CI，27～46％）至少有一项标记物超过了恶性的诊断临界值。但在确诊的恶性PEs患者中结果则没有明显区别（11/47；23％；95％CI，10～37％；p＝0.10）。

表5 细胞学检查阴性的恶性PEs患者中肿瘤标记物高于临界值的病例显示（1）
肿瘤类型
CEA
CA125
CA15-3
CYFRA21-1
肿瘤标记物联合
乳腺癌
3/22
1/21
7/22
3/21
12/21
肺腺癌
5/14
1/14
1/13
1/14
5/13
卵巢癌
1/4
2/4
1/4
1/4
4/4
消化道肿瘤
6/8
1/8
0/6
2/8
6/6
未知肿瘤
2/8
1/7
2/7
1/7
2/7
其他腺癌
0/4
0/4
0/4
0/4
0/4
肺鳞癌
2/17
1/16
2/15
2/16
6/15
其他鳞癌
1/5
2/5
0/5
0/5
2/5
小细胞肺癌
0/4
0/4
0/4
0/4
0/4
淋巴瘤
0/17
0/15
0/15
0/15
0/15
间皮瘤
0/10
0/10
2/9
4/10
4/9
其他
1/5
1/5
0/4
0/5
1/4
肉瘤
0/7
1/2
0/7
0/7
0/7
总计
21/125
10/115
15/115
14/120
42/114
（1）具体肿瘤类型见表1，肿瘤标记物临界水平见表3。

肿瘤标记物相对细胞学检查的附加价值
来源于Llieda的患者中，胸水细胞学检查的诊断效益为58.7％（118/201）。将Llieda及Sevilla的患者合并，细胞学检查联合肿瘤标记物系列与单一细胞学检查相比(160/232 对118/243)，恶性PEs的检出率提高了18％（95％CI,13～23%）。

讨论
关于胸水肿瘤标记物潜在的诊断有效性已有大量研究，结果既有令人鼓舞的[11，19]，也有令人失望的[7，12，15]。各种因素导致了结果的不一性，包括肿瘤类型的异质性、不恰当的选择继发恶性PEs计算检测性能、试验的低效率性、或者使用不同的方法及临界值进行肿瘤标记物及其他测定。

对近40%的患者而言，胸水细胞学检查没有明确地回答是否为恶性PE[1]。我们发现在一些患者中，肿瘤标记物联合即CEA、CA125、CA153以及CYFRA211有助于解决这一困境。过去也有针对标记物系列的研究[4，5，8，11，14，21]，但还未有过如此特异的组合。我们选择了实际临床中的主流肿瘤标记物来检测及监测非小细胞肺癌（CYFRA211）、乳腺癌(CA153)、卵巢癌(CA125)、消化道肿瘤(CEA)以及间皮瘤(CYFRA211)，而这些覆盖了恶性PEs的主要病因谱。

不同研究推荐的胸水肿瘤标记物临界值不同。但为了证实恶性PE的诊断，所选择的临界值必须使肿瘤标记物的特异性为100％。然而，如此高的临界值超过了所有良性PEs的水平，使肿瘤标记物的检测十分不敏感。因此，单独进行检测时，任何胸水肿瘤标记物都有足够的恶性预测能力，但敏感性为17～30％。这就意味着即使没有高水平的胸水肿瘤标记物也不能排除恶性PEs的可能。少数研究[14，21]的结果具有可比性，这些研究对不同的胸水肿瘤标记物进行了检测，同时寻找其最大特异性。Ferrer等[14]对CEA（临界值为40ng/ml）、CA125（临界值为1000ng/ml）及CYFRA211（临界值为150U/L）的独立研究显示其敏感性分别为35％、37％及24％。同样，Villena等[21]最近描述胸水CEA（临界值为40ng/ml）、CA153（临界值为53U/ml）的敏感性分别为35％、40％。通过Logistic回归分析，我们发现四项肿瘤标记物联合诊断恶性PEs的敏感性最高（54％），而与细胞学检查（49％）没有明显的差别。Ferrer等[14]报道CEA、CA125及CYFRA211联合的敏感性为65％，高于细胞学检查（56％）。Villena等[21]联合CEA、CA153及CA549，其敏感性达到64％，而胸水细胞学检查的敏感性为46％。

尽管上述各种肿瘤标记物的判断能力尚有疑问，但是应该强调在某些类型的肿瘤中其能力可显著提高。59％的肺腺癌及71％的消化道腺癌中可观察到CEA升高，而67％的卵巢癌胸水中有高水平的CA125。另外，四项肿瘤标记物联合能够识别2/3以上的转移性肺腺癌和乳腺癌，以及几乎所有的卵巢和消化道肿瘤。与其他非上皮恶性肿瘤中不表达的肿瘤标记物一样，这组标记物对淋巴瘤及肉瘤没有诊断价值。正如其他研究报道[4，9，19]，我们发现CYFRA211、CA153升高伴CEA降低提示间皮瘤可能。

在细胞学分析基础上联合肿瘤标记物系列检查使诊断率提高了18％，体现了肿瘤标记物检查的附加价值[4，14，20，21]。临床上胸水肿瘤标记物对于细胞学检查阴性的恶性PEs的诊断作用还有疑问。我们发现肿瘤标记物系列能明确1/3以上患者的肿瘤起源。但原发肿瘤不同，受试者特性也不同。细胞学检查阴性有恶性PEs的乳腺癌及所有的卵巢或消化道腺癌，一半以上患者至少有一项肿瘤标记物超过了前述的临界值。其他研究的数据更让人乐观，不同的标记物系列可以识别56[21]～58％[14]细胞学检查阴性的恶性PEs。我们也决不能用胸水肿瘤标记物代替组织学检查，来诊断细胞学检查阴性的可疑恶性PE。细胞学或组织学检查仍是推荐的恶性PE的诊断标准，而肿瘤标记物最多可以提示诊断。然而，由于胸腔镜具有创伤性，且不能普遍开展，因此非侵入性检测的使用正逐步上升，其中胸水肿瘤标记物有助于选择患者进行胸腔镜操作。
总的来说，本研究显示胸水肿瘤标记物对PEs的诊断价值虽不可忽略但也是有限的。显然，对所有PEs患者常规或不加选择地进行胸水肿瘤标记物系列检查，其性价比很低，因此并不推荐。事实上，我们主张根据预计的恶性可能性或胸腔镜的可行性等因素选择性地进行有限制的测定。胸水肿瘤标记物系列检查的诊断能力与细胞学检查相似；虽然还不够完善，但其能提高对恶性PEs正确诊断的能力。对临床资料提示为恶性PE但胸水细胞学检查阴性的患者，我们建议进行肿瘤标记物系列检测。这些患者的胸水肿瘤标记物水平升高提示需要进行胸膜活检证实。
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