ROC曲线及Logistic回归评价肿瘤标志物在结直肠癌的诊断价值

耿有全，张诗颜，林必定(福建中医药大学附属福鼎医院，福建福鼎 355200)



·论 著·

ROC曲线及Logistic回归评价肿瘤标志物在结直肠癌的诊断价值

耿有全，张诗颜△，林必定
(福建中医药大学附属福鼎医院，福建福鼎 355200)

目的 评价血清癌胚抗原(CEA)、糖类抗原199(CA199)、糖类抗原125(CA125)和胸苷激酶1(TK1)联合检测在诊断结直肠癌中的诊断性能。方法 测定135例结直肠癌患者、105例良性肠病患者血清CEA、CA199、CA125和TK1水平，用Logistic回归模型制作ROC曲线，并且计算ROC曲线下面积(AUC)以评价各肿瘤标志物的诊断价值。结果 结直肠癌组与良性肠病组的诊断性能评价，结直肠癌组的4项肿瘤标志物水平大于良性肠病组，差异有统计学意义(均P<0.01)。各ROC曲线下最佳cut off值：CEA为3.36 μg/L，CA199为8.15 kU/L，CA125为10.95 kU/L，TK1为1.62 pmol/L；各ROC曲线下的面积：CEA为0.694，CA199为0.688，CA125为0.717，TK1为0.660，联合检测为0.793；联合检测的约登指数高，敏感度达到71.9%。结论 血清CEA、CA199、CA125和TK1同时联合检测在结直肠癌的诊断中起到优势互补作用，4项联合检测可增加结直肠癌诊断的敏感度。

结直肠癌； 癌胚抗原； 糖类抗原199； 糖类抗原125； 胸苷激酶1

恶性肿瘤为世界首位严重影响人类健康的疾病，其中结直肠癌(CRC)的发病率和病死率非常高，是目前重要的恶性肿瘤之一。据国家卫生和计划生育委员会调查报告显示,在我国CRC的病死率居恶性肿瘤病死率第5位，近两年CRC的发病率及病死率呈上升趋势，2010年CRC发病率及病死率分别是20.90/10万和10.05/10万，而2011年CRC发病率为23.03/10万、病死率为11.11/10万[1-2]。在美国，CRC的发病率和病死率居高不下，据美国国家健康统计中心(NCHS)预测2015年CRC的发病人数和死亡人数可分别高达10.27万和4.97万，在美国CRC的发病率和病死率均占恶性肿瘤发病率和病死率的第3位[3]。多数CRC患者在早期阶段可治疗[4]，所以早期预防与早期确诊并使用有效治疗手段对减少CRC的发病率与病死率至关重要。

目前世界筛查CRC广泛使用大便隐血试验(FOB)及肠镜检查[5]。大便隐血试验的敏感性低。肠镜的使用可以有效筛查CRC,但由于肠镜为侵入性检查，使得部分患者不易接受且检查费用高,从而限制了其应用。近年来，血清肿瘤标志物因其方便检测，并且为非侵入性检查，容易被患者接受，故临床对CRC的筛查和诊断受到关注。Polat等[6]研究癌胚抗原(CEA)在CRC不同的阶段具有不同的敏感度，而敏感度随着CRC分化程度降低而增高，CEA对CRC诊断总的敏感度达到51.9%。Stiksma等[7]研究糖类抗原199(CA199)对CEA起着补充作用，有7.3%的CRC患者CA199增高而CEA正常，因而CEA和CA199对CRC的筛查有一定的应用价值[7-8]。Jain等[9]研究报道糖类抗原125(CA125)对CRC的阳性率不高(20%)。有文献报道胸苷激酶1(TK1)在CRC患者中的阳性率达到58.3%[10]。此4项肿瘤标志物单项对CRC的诊断敏感度均不高，为研究4项联合检测在CRC的诊断价值，本文应用Logistic回归和ROC曲线评估此4项肿瘤标志物的联合检测在CRC诊断中作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2011年7月至2014年12月至本院住院或门诊尚未接受治疗的CRC患者135例，其中男78例、女57例，年龄30～84岁。选取同期良性肠病105例(结肠息肉60例,慢性结肠炎25例,溃疡性结肠20例)作为良性肠病组，其中男60例、女45例，年龄27～78岁。所有患者均经肠镜或手术病理组织明确诊断。CRC患者与良性肠病患者的年龄和性别比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。

1.2 仪器与试剂 血清CEA、CA199、CA125测定仪器使用美国贝克曼库尔特公司DXI800全自动化学发光免疫分析系统，试剂和校准品采用其公司原装配套试剂；血清TK1测定使用深圳华瑞同康生物有限公司的CIS型化学发光数字成像仪器和TK1配套诊断试剂盒。

1.3 方法 所有患者于治疗前空腹静脉采血4 mL，注入一次性真空采血管中,静置30 min，3 000 r/min离心20 min，血清分离后置-20 ℃保存待测。血清CEA、CA199、CA125测定采用免疫化学发光法，参考值：CEA<5 μg/L，CA199<35 U/L，CA125<35 U/L。TK1浓度测定使用点印迹免疫酶化学发光法,参考值：TK1<2 pmol/L。以上项目检测均严格按照标准操作程序操作,并且在室内质控在控时进行检测。

2 结 果

2.1CRC组和良性肠病组CEA、CA199、CA125和TK1检测结果 两组肿瘤标志物结果比较，CRC组明显高于良性肠病组，差异有统计学意义(P<0.01)，见表1。

表1 CRC组和良性肠病组血清CEA、CA199、CA125和TK1测定结果[中位数(P25～P75)]

2.2CRC组和良性肠病组CEA、CA199、CA125和TK1阳性结果的比较CRC组患者与良性肠病组比较，CEA、CA199、CA125和TK1阳性结果的差异有统计学意义(P<0.01)，见表2。

表2 CRC组和良性肠病组CEA、CA199、CA125和TK1阳性率比较[n(%)]

2.3CRC组和良性肠病组的诊断性能评估 两组血清的CEA、CA199、CA125和TK1单项检测和4项联合检测敏感性和特异性见表3，血清的CEA、CA199、CA125和TK1联合检测对CRC诊断敏感性为66.67%,明显高于任一单项检测。

2.4CRC组和良性肠病组ROC曲线分析CRC诊断以病理确诊为金标准，绘制CEA、CA199、CA125和TK1单独检测的ROC曲线，再以CEA、CA199、CA125和TK1为自变量，建立Logistic回归模型，Logit(P)=-2.051+0.248CEA+0.09CA199+0.072CA125+0.274TK1,通过模型中的概率值来拟合联合检测的ROC曲线，进行诊断试验诊断效果的比较，结果见表5。概率值联合检测ROC曲线下面积大于单独检测CEA(Z=2.288，P<0.01)、CA199(Z=2.384，P<0.01)和TK1(Z=2.916，P<0.01)，差异有统计学意义；概率值联合检测ROC曲线下面积和单项检测CA125的比较，差异无统计学意义(Z=2.010，P>0.05)。见表4、图1。

表3 两组患者血清CEA、CA199、CA125和TK1单项检测及联合检测诊断性能[%(n/n)]

表4 ROC曲线下的面积及相关参数评价

注：AUC为曲线下面积；95%CI为95%可信区间；-表示无数据；#单项检测曲线下面积均与4项联合检测面积比较。

图1 ROC曲线分析

3 讨 论

CEA目前普遍被认为是CRC的血液肿瘤标志物。但有26.6%CRC患者血液CEA检测结果呈阴性[7],而且部分良性结肠病患者CEA轻度升高。本研究图1中ROC曲线显示CEA诊断CRC最佳cutoff值为3.36μg/L时，其诊断的敏感度和特异度分别为43.7%和91.4%，其ROC曲线下的面积为0.694。CA199是CRC的另一个血液肿瘤标志物，Stiksma等[7]研究显示7.3%CRC患者的CEA阴性而CA199呈阳性，18.0%CRC患者的CEA阳性而CA199阴性者，因此在CRC诊断时要同时进行CA199和CEA的联合检测，以提高CRC的诊断效率。本文ROC曲线下的CA199的敏感度和特异度分别达到65.9%和66.7%，且ROC曲线下的面积达0.688，其对CRC的诊断效能得到认可，和有关研究[7,11]一致。所以在CRC诊断中要同时检测CEA和CA199。

细胞质TK1是DNA补救合成途径关键酶，在细胞增殖时表达，包括肿瘤细胞和非肿瘤细胞。恶性肿瘤是增殖性疾病，研究显示肿瘤时TK1表达在上升[10]，并且TK1作为早期检测肿瘤的标志物[12]。健康人体血液内TK1水平极少或检测不出，目前血清TK1水平被认为是一种检测肿瘤的标志物。TK1在临床上的应用有其局限性，由于个体存在差异，部分增殖性疾病患者的细胞增殖速率较低下，从而使TK1水平低下而造成检测TK1水平低而呈假阴性；另外女性正常生理月经期和妊娠期时，细胞为增殖阶段而使TK1升高造成假阳性，因此用TK1检测CRC时必须结合临床才能作出正确的诊断。本文表2中TK1在CRC中的阳性率为43.7%，与李青峰[10]研究中TK1在CRC中的阳性率58.3%存在不同，分析其原因，可能是由于研究的人群不同，疾病入选标准不同，检测的实验室不同等原因造成的差异。表4中显示CA125对于诊断CRC的敏感度和特异度分别为67.4%和76.2%，其曲线下的面积为0.717，与回归模型时联合4项肿瘤标志物的曲线下面积比较，差异有统计学意义(Z=1.725,P<0.05)，这和朱珊玲等[11]的研究相近。

本文表3中4项标志物简单联合检测CRC时敏感度为66.67%，比任一项目单项检测的敏感度都高，但特异度70.48%，比任一项目单项检测的特异度都低，这提示应用简单联合检测CRC时要注意假阳性问题，必要时要结合临床症状和其他检查，方可作出正确诊断。另外，本研究采用Logistic回归模型，通过拟合最佳回归曲线，可以分析多种肿瘤标志物联合检测CRC的作用，建立在预测概率pre-1基础上的检验变量可同时提高检测的敏感性、特异性、约登指数和ROC曲线下的面积，使诊断性能大大提高。

综上所述，采用Logistic回归模型4项血清肿瘤标志物CEA、CA199、CA125和TK1联合检测比单项肿瘤标志物检测在CRC的诊断中更有应用价值，4项联合测可以互相补充，有效提高CRC诊断各项性能指标。4项指标为目前临床上常用的肿瘤标志物，检测经济、方便，并且患者无不适反应，容易接受。

[1]陈万青，张思维，曾红梅，等.中国2010年恶性肿瘤发病与死亡[J].中国肿瘤，2014，23(1):1-10.

[2]陈万青，郑荣寿，曾红梅，等.2011年中国恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2015，24(1):1-10.

[3]SiegelRL，MillerKD，JemalA.Cancerstatistics，2015[J].CACancerJClin，2015，65(1):5-29.

[4]DeSantisCE，LinCC，MariottoAB，etal.Cancertreatmentandsurvivorshipstatistics，2014[J].CACancerJClin，2014，64(4):252-271.

[5]StracciF，ZorziM，GrazziniG.Colorectalcancerscreening:tests，strategies，andperspectives[J].FrontPublicHealth，2014，2:210-213.

[6]PolatE，DumanU，DumanM，etal.Diagnosticvalueofpreoperativeserumcarcinoembryonicantigenandcarbohydrateantigen19-9incolorectalcancer[J].CurrOncol，2014，21(1):e1-e7.

[7]StiksmaJ，GrootendorstDC，vanderLindenPW.CA19-9AsaMarkerinAdditiontoCEAtoMonitorColorectalCancer[J].ClinColorectalCancer，2014，13(4):239-244.

[8]SwiderskaM，ChoromanskaB，DabrowskaE，etal.Thediagnosticsofcolorectalcancer[J].ContempOncol(Pozn)，2014，18(1):1-6.

[9]JainP，MondalSK，SinhaSK，etal.Diagnosticandprognosticsignificanceofdifferentmucinexpression，preoperativeCEA，andCA-125incolorectalcarcinoma:Aclinicopathologicalstudy[J].JNatSciBiolMed，2014，5(2):404-408.

[10]李青峰.血清胸苷激酶检测在结直肠癌患者中的临床应用[J].检验医学，2012，27(12):1080-1081.

[11]朱珊玲，王浩.CA724、CA125、CA199、CEA在结直肠癌诊断中的价值[J].海南医学院学报，2014，20(1):87-89.

[12]ChenZH，HuangSQ，WangY，etal.SerologicalThymidineKinase1isaBiomarkerforEarlyDetectionofTumours-AHealthScreeningStudyon35365People，UsingaSensitiveChemiluminescentDotBlotAssay[J].Sensors，2011，11(12):11064-11080.

Evaluation ofROCcurve and Logistic regression on diagnostic value of various tumor markers for colorectal cancer

GENGYou-quan,ZHANGShi-yan△,LINBi-ding

(AffiliatedFudingHospital,FujianUniversityofTraditionalChineseMedicine,Fuding,Fujian355200,China)

Objective To evaluate the diagnostic capacity of the combined detection of carcino-embryonic antigen(CEA),carbohydrate antigen 199(CA199),carbohydrate antigen 125(CA125) and thymidine kinase 1 (TK1) for colorectal cancer (CRC).Methods Serum levels of CEA,CA199,CA125 and TK1 were measured in 135 patients with CRC and 105 patients with benign colorectal diseases.The Logistic regression model was used to draw the receiver operating characteristic (ROC) curves and the area under curve(AUC) was calculated for evaluating the diagnostic value of various tumor markers.Results In the evaluation of diagnostic capacity in the CRC group and the benign colorectal diseases group,the serum levels of CEA,CA199,CA125 and TK1 in the CRC group were significantly higher than those in the benign colorectal diseases group,the differences were statistically significant (P<0.01).The optimal cut-off values of variousROCcurves were 3.36 μg/L for CEA,8.15 kU/L for CA199,10.95 kU/L for CA125 and 1.62 pmol/L for TK1.The AUC ofROCcurves were 0.694 for CEA,0.688 for CA199,0.717 for CA125,0.660 for TK1 and 0.793 for the combination detection.The combination detection had a higher Youden index and its sensitivity reached 71.9%.Conclusion The combined detection of serum CEA,CA199,CA125 and TK1 could play complementary role in the diagnosis of CRC and could significantly improve the sensitivity for the diagnosis of CRC．

colorectal cancer; carcino-embryonic antigen； carbohydrate antigen 199； carbohydrate antigen 125； thymidine kinase 1

耿有全，男，主管技师，大学，主要从事临床检验学工作。△

，E-mail:myebox@139.com。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.21.021

A

1672-9455(2015)21-3186-03

2015-02-03

2015-07-04)