肺癌的早期診斷 中山大學附屬第一醫(yī)院,內容提要,腫瘤細胞生物學基礎 肺癌的流行特征 肺癌早期診斷 肺癌的影像學檢查 細胞學與病理學檢查 分子生物學技術 肺癌篩查 小結,什么是癌癥？,癌癥是一組復雜的疾病，可累及全身各種不同的細胞和組織 癌癥的特點: 細胞不受控制的繁殖和生長 癌細胞能擴散并侵襲身體其它部位轉移,信號傳導失常,自分泌生長因子增加,基質金屬酶分泌增加,癌基因激活 / 抑癌基因失活,血管生成因子分泌增加,生長因子 / 生長因子受體增加,腫瘤形成的分子生物學基礎,腫瘤細胞生物學,G0期(細胞分化),細胞周期,TIME,M期(細胞分裂),G2 期(DNA合成后期),S期(染色體復制),G1 期(DNA合成前期),腫瘤細胞生物學,細胞復制過程,正常細胞,Dividing,惡性轉化,2個細胞,雙倍化,4個細胞,16個細胞,10x106個細胞 (20次的倍化) 腫瘤尚不可測量,10x109個細胞 (30次的倍化) 腫瘤包塊出現,10x1012個細胞 (40次的倍化) 腫瘤重達2 lb,41-48次的倍化 -死亡,雙倍化,8個細胞,雙倍化,雙倍化,腫瘤細胞生物學,致癌因子,細胞突變,血管形成,遷移及浸潤,毛細血管/靜脈/淋巴管形成,粘附,微血管床捕獲,栓塞與循環(huán),向血管外組織間隙浸潤,對微環(huán)境的反應,腫瘤細胞增生 血管形成,轉移,轉移至其他 組織和器官,轉移,多種細胞的移行 （淋巴細胞， 血小板）,肺癌流行特征,高發(fā)病率 男性 : 第一 女性: 第二 19731990： 每年遞增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,肺癌是全球的常見的惡性腫瘤 是絕大多數國家因癌癥死亡的首要原因 是當今世界對人類健康與生命威脅最大的惡性腫瘤 多中心、大樣本、病例-對照研究或/和前瞻性研究證實，系統(tǒng)有效的篩查可以大大提高肺癌早診、早治率，提高治愈率，降低死亡率，改善患者預后和生活質量,肺癌流行特征,Worldwide Incidence of lung Cancer,*Incidence per 100,000 population.,male 54.8 female 8.1 male 75.9 female 10.3 male 39.3 female 11.2 male 47.6 female 16.1 male 34.7 female 13.4 male 12.9 female 2.6 male 29.1 female 7.7 male 69.6 female 32.9 male 19.3 female 7.9 male 55.1 female 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,美國癌癥死亡率: 無論男性還是女性，肺癌均為頭號致死腫瘤,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,中國第三次全國死因調查主要情況,腦血管病、惡性腫瘤是我國前兩位死亡原因，分別占死亡總數的22.45%和22.32% 。 惡性腫瘤是城市首位死因（占城市死亡總數的25.0%），農村為第二位死因（占21.0%）。 過去30年間，我國肺癌死亡率上升了465 。 肺癌已代替肝癌成為我國首位惡性腫瘤死亡原因（占全部惡性腫瘤死亡的22.7%）。,中華人民共和國衛(wèi)生部，，2008-04-29,肺癌自然發(fā)展過程,由吸煙所致肺癌，在一個細胞發(fā)生癌變后，大約需要810 年才能生長到1.0cm直徑 一個1.0cm 直徑的非小細胞肺癌， 不經任何治療的情況下，大約在23 年內死亡 一個由吸煙所致的非小細胞肺癌，在不經任何治療的情況下，其自然病程約1013 年 肺癌的自然發(fā)展 量變到質變：暴露致癌劑細胞轉化癌前病變原位癌 質變到量變：原位癌腫瘤發(fā)展，侵襲，遠處轉移,肺癌的癌前病變,鱗狀上皮增生(dysplasia)：鱗癌的癌前病變 非典型腺瘤樣增生(atyppical adenomatous hyperplasia)：肺腺癌的癌前病變 彌漫性特發(fā)性肺神經內分泌細胞增生：類癌的癌前病變 肺癌的癌前病變有3 種可能的結果： 進展到原位癌（ 10%20% ） 局限于上皮上持續(xù)不變 病變逆轉消失 肺癌浸潤前病變包括: 不典型支氣管上皮增生和原位癌 原位癌 80%90 進展為浸潤癌 10 自動逆轉或穩(wěn)定不變,（ 80%90% ）,Mountain CF. Chest 1997; 111: 1710-1717,NSCLC stages - an overview,Disease Early Localized Advanced,Stage 0 IA IB IIA IIB IIIA IIIB IV,TNM TIS N0 M0 (carcinoma in situ) T1 N0 M0 T2 N0 M0 T1 N1 M0 T2 N1 M0 T3 N0 M0 T3 N1 M0 T1-3 N2 M0 T4, Any N, M0 Any T, N3, M0 Any T, Any N, M1,肺癌的預后與診斷時的臨床分期相關,0期肺癌患者術后的5年生存率可達90% 以上 IA期肺癌患者術后5 年生存率為60% 而II- IV期病人總的5 年生存率則從40%下降到5% 以下 IA期肺癌患者未經治療者5年生存率僅為10%，局限性肺切除者效果亦較差 在肺癌高危人群中實施篩查 在NSCLC 的 I 期可治愈的階段發(fā)現并進行治療,胸部X 光照片,胸部X 光照片成為診斷肺部疾病的重要方法 胸腔X線檢查的敏感性大約是直徑1 cm 以上的結節(jié)性病變 缺點：是組織結構互相重疊成像，對肺門區(qū)、縱隔旁，心臟后，近橫膈區(qū)等部位的病變難于顯示 目前研究表明X 線胸片不能發(fā)現的隱蔽區(qū)的肺癌占8.1%19.0% 對提高早期肺癌篩出率，降低肺癌死亡率收效甚微,早期診斷影像學檢查,早期診斷影像學檢查,螺旋CT可發(fā)現0.1-0.5 cm的小結節(jié) 能夠精確顯示肺內小結節(jié)的細微結構和邊緣特征 Henschke (2001) 采用低劑量螺旋CT對1000例60歲以上、吸煙指數大于200的志愿者進行普查 CT發(fā)現肺癌27例 (是胸片發(fā)現的4倍) 其中I期肺癌23例 (是胸片發(fā)現的6倍) CT發(fā)現的27例，26例(96%)能手術切除 極大地改善了肺癌患者的預后 國際早期肺癌行動計劃 (2005) 采用低劑量螺旋CT對無癥狀高危人群篩查發(fā)現了458例肺癌 其中80 為I期 行手術治療的肺癌患者8年生存率為95-98,螺旋CT,PET (正電子發(fā)射斷層掃描) - CT,腫瘤細胞葡萄糖代謝水平增加 對注入體內的放射性18F-脫氧葡萄糖 (18F-FDG)攝取率增加(呈正相關) PET有助于胸片或CT檢查發(fā)現病變的定性診斷，以及肺癌治療前后的療效判斷 腫瘤的診斷的敏感性為95 , 特異性為80，縱隔分期準確性達90% 由于PET高陰性預計值，對PET陰性病變僅推薦放射學隨訪，而不需做活檢 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，提高了對病變性質和病變部位診斷的準確性,早期診斷影像學檢查,Positive Electron Tomography (PET) -CT 或許是肺癌，甚至是全身實體腫瘤最好的早期診斷方法，但要用于篩查，還有待經濟的發(fā)展。,白光纖維支氣管鏡(white-light bronchoscopy，WLB)檢查主要用于中心型肺癌篩查 可以獲得組織學和細胞學的標本 中心型肺癌纖維支氣管鏡的檢出率可達95%以上 周圍型只有50%的檢出率 對早期肺癌，尤其是癌前病變和原位癌難以發(fā)現,早期診斷影像學檢查,白光纖維支氣管鏡檢查（WLB）,熒光纖維支氣管鏡檢查（LIFE）,對白光纖維支氣管鏡（WLB）不能觀察到的可疑部位進行定位活檢和局部處理，提高肺癌早期診斷的陽性率 光敏物質血卟啉衍生物(HgD)靜脈注入人體后，因HgD與癌細胞有較強的親和力，在給藥2472 h熒光纖支鏡檢查 400440nm藍光照射下，正常組織綠光，原位癌或早期浸潤癌紅光 機理：可能是腫瘤上皮細胞增厚、血流增 多,早期診斷影像學檢查,熒光纖維支氣管鏡 (Lung imaging fluorescence bronchoscope, LIFB),Lam 用WLB和LIFB檢查233例肺癌高危人群者，顯示診斷的敏感性 中重度不典型增生 原位癌 WLB 38.5% 40% LIFB 73.1% 91.4%,WLB,LIFB,氣管內鏡超聲(EBUS),EBUS對早期發(fā)現氣管腔外、縱隔內、氣管黏膜下生長的腫瘤有重要作用 Herth通過131例患者研究發(fā)現，對氣管外腫瘤診斷 EBUS CT 敏感性 89% 75% 特異性 100% 28 % 準確性 94% 51 %,早期診斷影像學檢查,氣管內鏡超聲介導細針活檢（EBUS-FNA）,對于中心部位的腫瘤的診斷、縱隔淋巴結的分析及檢測腫瘤的外侵，EUS-FNA是一種準確、安全、創(chuàng)傷極小的侵入性檢查手段 Annema對32例纖維支氣管鏡檢查為陰性、位于中心部位的腔外型肺癌，用EUS-FNA，有31例確診為肺癌(97 %)，且檢查者無并發(fā)癥發(fā)生,早期診斷影像學檢查,支氣管內超聲可見一異常回聲區(qū),超聲引導下穿刺針刺入粘膜,超聲實時引導下穿刺針刺入病灶,Bronchoscopic View of a Transbronchial Needle Aspiration of a Subcarinal Node,Herth FJ. Eur Respir J 2006,涂片可見癌細胞 cancer cells found in the TBNA tissue samples,常規(guī)痰脫落細胞學檢查,具有簡便易行、安全無痛，可重復多次檢查，在臨床應用已80年 可系統(tǒng)動態(tài)地觀察上皮細胞從不典型增生到癌前期病變直至發(fā)展為浸潤癌的連續(xù)漸變過程，能查到其他方法不易發(fā)現的隱性肺癌，是肺癌早期診斷的主要手段之一 檢查是建立在形態(tài)學基礎上的判斷，往往因痰標本中腫瘤細胞過少且易變性、組織變異和形態(tài)上的不典型增生而致 陽性檢出率低且不穩(wěn)定 準確性還受到其它許多因素的影響，如：痰標本的留取和處理方法、涂片制作、染色技巧、讀片水平等 該方法主要適應于中心型肺癌的診斷，對鱗癌和小細胞肺癌的檢出率高，大約為50% ，對周圍型肺癌較低 痰細胞學早期肺癌的敏感性僅為20% 30%，可靠性差距較大，為13% 82% 最大的局限性在于對于早期肺癌存在無法定位，進而無法治療的問題,早期診斷細胞學與病理學檢查,痰薄層液基細胞學技術,1996 年美國FDA 批準薄層液基細胞學技術應用于痰檢 目前有Thin-Prep 檢測系統(tǒng)和AutoCyte-Prep 檢測系統(tǒng) 把痰標本經過離心、分層等技術將細胞團塊松散并與黏性碎片分開，細胞單個分布在樣本中 單個細胞被均勻地轉移到玻片上，最后固定玻片和染色，直接制成觀察清晰的薄層涂片 Fischler 等對152 例經常規(guī)痰脫落細胞學檢查結果不明確者， 用痰液基細胞學技術重檢，145 例（95%）檢測結果與術后病理檢查一致 Leung 等對230 份標本檢查顯示， 液基細胞學檢查的敏感性為97.6%， 特異性為92.9%，陽性預測值為93% 液基細胞學技術對于診斷早期和疑似肺癌病例， 明顯優(yōu)于常規(guī)痰脫落細胞學技術,早期診斷細胞學與病理學檢查,肺癌早期分子標志物檢測,癌胚抗原 carcino-embryonic antigen (CEA) CEA是一種人類胚胎抗原決定簇的酸性糖蛋白，為非特異性腫瘤標志物 有30 70 的肺癌CEA水平升高 CEA的水平與疾病預后及治療效果密切相關 Plavec測定原發(fā)性肺癌患者胸水中CEA值，陽性率60 ，特異性為90 CEA對診斷肺腺癌的臨床價值較大 CEA陰性不能排除肺癌，若CEA明顯陽性要高度懷疑肺癌,早期診斷分子生物學技術,肺癌早期分子標志物檢測,端粒酶 （telomerase） 一種特殊的反轉錄酶，能以自身RNA為模板，反轉錄合成具的重復DNA序列染色體末端的端粒DNA，以保持端粒的長度，從而使體細胞得以無限分裂 研究表明，端粒酶陽性率：肺癌組織（94%）、支氣管刷落細胞（91.3%）、BALF （86.7%） 有研究發(fā)現 在肺癌的極早期，甚至在吸煙或有吸煙史的患者癌前期就可以檢測到端粒酶 端粒酶作為新的肺癌標志物而應用于肺癌的早期診斷,早期診斷分子生物學技術,核內不均一核糖蛋白(hnRNP) hnRNP是一種核內RNA 結合蛋白，A2、B1是其核心蛋白中兩種主要的蛋白質 它的異常表達可使DNA 的轉錄翻譯過程失去正常控制，導致癌癥的發(fā)生 hnRNP B1 過表達見于非常早期的人肺癌中， Sueoka (2001) 報道在期肺癌的組織樣本中抗hnRNP B1 抗體100%染色陽性，X 線檢查為隱匿性肺癌（鱗癌）中有58.1%染色呈陽性， 而支氣管發(fā)育異常組織有63.6%陽性反應 hnRNP B1作為肺癌，尤其是鱗癌，的早期診斷的重要的標志物,早期診斷分子生物學技術,肺癌早期分子標志物檢測,p16 基因甲基化 P16 基因系細胞周期依賴性激酶4（CDK4）抑制蛋白基因，P16 蛋白通過抑制CDK4的催化活性，從而抑制細胞增殖 P16基因甲基化失活，則CDK4活性增高，細胞的增殖不能受到有效的抑制而發(fā)生癌變 Belinsky（1998）發(fā)現鱗癌病灶75出現P16基因甲基化，而細胞過度增生（17 ）、鱗狀化生（24）、原位癌（50） P16 甲基化在腫瘤組織及癌前病灶均有發(fā)生，提示檢測P 基因甲基化能早期診斷肺癌 是肺癌早期診斷中重要的生物標志物,早期診斷分子生物學技術,肺癌早期分子標志物檢測,將分子生物學的知識和技術用于肺癌的早期診斷，提高早期肺癌的檢出率是當今研究的熱點 關鍵是確定對肺癌早期診斷較特異和敏感的標志物 現已發(fā)現的肺癌標志物還有FHIT 基因缺失、Survivin基因異常表達、ERCC2/XPD多態(tài)性、K-ras基因突變、P53基因突變、DNA微衛(wèi)星標志等位基因丟失 這些篩檢肺癌的重要標志物的改變可能是肺癌的早期事件 通過各種新的敏感的基因診斷技術，檢測痰液，支氣管肺泡灌洗液和外周血中基因表達的異常， 可為肺癌高危人群提供可能的早期診斷和篩選手段,早期診斷分子生物學技術,基因芯片(gene chip)是指將許多特定的寡核苷酸片段或基因片段作為探針，通過激光共聚焦熒光檢測，迅速將某個或幾個基因與疾病聯系起來 基因芯片技術的主要優(yōu)點是信息量大，目前一張基因芯片一次可對數千上萬個不同的已知或未知其意義的靶基因片段進行分析，獲得幾十幾百個差異表達的基因 Goodwin（2001） 以正常組織作對照，用基因芯片對3例支氣管-肺泡癌基因表達進行了研究結果發(fā)現，共有18條基因呈異常表達，其中12條高表達，大于或等于正常組織的兩倍；另6條為低表達，為正常組織的1/5或更少,早期診斷分子生物學技術,基因芯片技術,從蛋白質組學（proteomics）的角度，腫瘤性疾病被認為是一種蛋白質缺陷病 蛋白質組學技術可以高通量的篩選腫瘤不同發(fā)展階段基因表達的各種蛋白質，尤其是組織與體液中所含有的與腫瘤相關的低豐度蛋白，從而發(fā)現大量有診斷價值的標志物 聯合多種標志物進行腫瘤的篩選將有望提高篩選的特異性與敏感性 Zhong (2004)應用噬菌體展示文庫篩選出5 種蛋白質標志物（GAGE7，BAC