18F-FDG PET/CT半定量参数、表皮生长因子受体和间变淋巴瘤激酶基因突变对肺腺癌患者预后评估的价值

廖栩鹤，王荣福△，刘 萌△，陈雪祺，熊 焰，农 琳，殷 雷，张炳晔，杜毓菁

(北京大学第一医院 1. 核医学科， 2. 病理科， 北京 100034)

肺腺癌是最常见的肺癌(46.5%)和非小细胞肺癌(56.0%)亚型[1]，文献报道的肺腺癌预后因子有上百种[2-7]。表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)及间变淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase，ALK)基因突变是肺腺癌最常见的突变类型。18F-FDG PET/CT相关半定量参数——标准化摄取值(standardized uptake value，SUV)[3, 6, 8-11]、驱动基因状态(EGFR或ALK基因突变)[6, 12-13]和血清肿瘤标志物[胃泌素释放肽前体(pro-gastrin releasing peptide，proGRP)、组织多肽抗原(tissue polypeptide antigen，TPA)、癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)、细胞角蛋白19片段(cytokeratin 19 fragment，CYFRA21-1)和神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase，NSE)][5,7,14]均是文献报道的肺腺癌预后因子。本研究探索了SUVs、EGFR/ALK基因突变、肺癌相关的血清肿瘤标志物联合其他临床参数与肺腺癌无进展生存期(progression-free surviva，PFS)是否存在关联，探讨评估这些因素对肺腺癌患者的预后价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析84例初发肺腺癌患者，所有患者均接受了治疗前18F-FDG PET/CT全身显像和EGFR及ALK基因检测。

纳入标准：肺腺癌原发灶的组织病理诊断必须包括细胞学、组织学、EGFR和ALK基因检测，18F-FDG PET/CT显像和血清实验室检查均是治疗前结果，EGFR和ALK基因检测均早于除手术外的其他治疗方法，诸项检查之间的间隔均不能超过4周，采用盲法进行基因分析。

排除标准：5年之内有其他恶性肿瘤史者，6个月内有手术史者，3个月内身体任何部位有明显炎性病变者。

1.2 PET/CT显像及图像分析

所有患者空腹6 h以上，检查前测量血糖、身高、体质量。18F-FDG由中国原子能科学院生产，放化纯度>95%，注射剂量为3.7 MBq/kg(0.1 mCi/kg，1 Ci=3.7×1010Bq)。采用Gemini GXL PET/CT仪(Philips Medical Systems, Cleveland，OH)对所有患者注射显像剂60～80 min后先行CT全身平扫(层厚2 mm，螺距0.81，管电压120 kV，管电流100 mA，矩阵512×512)，再行PET显像(矩阵144×144，1.5 min/床位，8～9床位/患者)。图像重建后由EBW V3.5.2和 PET/CT Application Suite V1.5.1A系统软件行图像融合。采用Gemini GXL PET/CT仪的16排CT对所有患者行屏气下胸部薄层CT扫描，层厚1 mm，螺距0.94，管电压120 kV，管电流100 mA，矩阵512×512。图像重建后由EBW V3.5.2系统软件进行骨算法重建。

由两名有经验的核医学医师采用双盲法评估PET/CT和薄层CT图像。SUVs在MedEx MEMRS V8.0软件中勾画获取，包括最大标准化摄取值(maximum standardized uptake value，SUVmax)、平均标准化摄取值(average of standardized uptake value，SUVmean)、肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume，MTV)和总糖酵解量(total lesion glycolysis，TLG)。肿瘤负荷三维感兴趣区的边缘阈值为SUVmax×40%[6]。SUVmax=组织放射性/(注射剂量/受检者体质量)， SUVmean为肿瘤负荷区平均SUV值，MTV为肿瘤负荷区体积，TLG=SUVmean×MTV。预后相关的形态学参数经薄层CT图中分析获取。

1.3 组织病理分析

原发灶组织样本来自术后切除或活检标本。病理分析包括细胞学和组织学分析、EGFR和ALK基因检测，均由北京大学第一医院病理科分析评估。

EGFR基因检测采用免疫组织化学法或PCR。组织全断面切片，切片厚度4 μm。EGFR突变特异性抗体是Cell Signaling Technology(Danvers，MA)的Rabbit XP®单克隆抗体、E746-A750del突变的6B6特异性抗体、L858R突变的43B2特异性抗体。定量PCR采用AmoyDxTM人表皮生长因子受体突变检测试剂盒(Amoy Diagnostics，中国厦门)扩增 (Amplification Refractory Mutation System， ARMS)。通过ABI 7500实时PCR系统(Applied Biosystems, Foster City, CA)根据操作手册建立扩增并解释最终运行文件。

ALK突变检测采用免疫组织化学法[Ventana ALK(D5F3)CDx Assay from Roche Diagnostics USA]或PCR(EML4-ALK Fusion Gene Detection Kit from Amoy Diagnostics Co., Ltd China)。

1.4 分期和随访标准

TNM分期根据国际肺癌研究协会(the International Association for the Study of Lung Cancer，IASLC)颁布的分期系统(第8版)。无进展生存期(progression-free survival，PFS)定义为从初始治疗(有治疗患者)或初始影像学诊断(无治疗患者)到疾病进展或全因死亡之间的时段。疾病评估采用实体瘤反应评价标准(版本1.1)(Response Evaluation Criteria in Solid Tumor，RECIST，version 1.1)。所有病例资料均匿名处理后再行数据分析。

1.5 统计学分析

统计学软件采用SPSS软件(version 25.0; SPSS, Incorporation, Chicago, IL, USA)。所有连续变量均由受试者工作曲线(receiver operating characteristic，ROC)分析获得界值后转变成二分类变量。各项临床参数用Cox比例风险分析考察与PFS的关联程度。单因素Cox比例风险分析中具有统计学意义者进入多因素Cox比例风险分析(向后，似然比)， 其中具有统计学意义者与年龄、性别、治疗方案、合并症以及EGFR/ALK基因突变状态一同再次进行多因素Cox比例风险分析(输入)。生存分析中生存曲线采用Log-rank检验和Kaplan-Meier法，所有检验均为双侧检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 患者一般情况

84例初发肺腺癌患者，平均年龄(62.80±9.84)岁(38～82岁)，其中男性49例(58.3%)，女性35例(41.7%)，中位随访期为31个月(24～58个月)。SUVmax、SUVmean、MTV、TLG和原发灶最大径分别为[中位数(最大值，最小值)]：6.70(0.88，25.10)、3.75(0.57，13.45)、15.46(2.94，213.31) cm3、51.73(2.23，1142.25)、25.50(5.50，97.00) mm。

EGFR基因突变、ALK基因重排以及EGFR/ALK野生型分别为 33.3%(28/84)、9.5%(8/84)和57.1%(48/84)。57例(67.9%)患者仅手术治疗，17例(20.2%)手术合并其他治疗，10例(11.9%)非手术治疗(化疗、放疗、靶向治疗、非手术联合治疗)。所有患者中仅10例(11.9%)接受酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors，TKIs)靶向治疗：EGFR-TKIs者4例(4.8%)，EGFR-TKIs合并其他治疗者5例(6.0%)， ALK-TKIs合并其他治疗者1例(1.2%)。这10例经TKIs治疗的患者中，有5例基因检测未见EGFR和ALK基因突变，另外5例中，4例为EGFR基因突变，1例为ALK基因重排。

2.2 生存分析

单因素Cox比例风险回归显示，SUVmax、SUVmean、MTV、TLG均与PFS显著相关，EGFR基因突变和ALK基因重排无显著预后价值(表1)。多因素Cox比例风险回归显示，不论年龄、性别、治疗方案、合并症及EGFR/ALK基因状态，最终TLG、TNM分期、proGRP、TPA、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)和活化部分凝血活酶时间比值(ratio of activated partial thromboplastin time，aPTTR)被证实与PFS存在独立显著关联(表1)。

表1 肺腺癌患者单因素和多因素Cox比例生存分析结果Table 1 Univariate and multivariate analysis of prognostic factors for PFS in lung adenocarcinoma

续表

亚组分析显示(Log-rank检验)，Ⅰ/Ⅱ期不伴靶向治疗组(P=0.205)的EGFR基因状态对PFS不存在明显预后价值。

多因子预后模型诸参数(TLG、TNM分期、proGRP、TPA、ALP、aPTTR)以及其他SUVs(SUVmax、SUVmean、MTV)的生存曲线见图1、2，典型病例见图3、4。

Abbreviations as in Table 1.图1 多因素预后模型入选参数的Kaplan-Meier曲线(P值为Log-rank检验)Figure 1 Kaplan-Meier curves for clinical features in the multivariate Cox regression analysis shown to be significant predictors of progression-free survival (P values: Log-rank test)

Abbreviations as in Table 1.图2 SUVmax、SUVmean和MTV的Kaplan-Meier曲线(P值为Log-rank检验)Figure 2 Kaplan-Meier curves for SUVmax, SUVmean, and MTV shown to be significant predictors of progression-free survival (P values: Log-rank test)

Abbreviations as in Table 1.图4 59岁女性，肺腺癌Ⅰa3期，TLG=18.61，proGRP=33.77 ng/L，TPA=33.61 U/L，ALP=50.00 IU/L，aPTTR=0.92。治疗前18F-FDG PET/CT[CT(A)和PET(B)]和胸部薄层屏气CT(C)显示原发灶位于左肺上叶尖后段，原发灶SUVs偏低，SUVmax=2.84，SUVmean=1.64，MTV=11.33 cm3。患者经左肺上叶切除，原发灶病理检查提示浸润性肺腺癌(D, HE染色)，基因检测示EGFR 19号外显子缺失突变(E, 免疫组织化学染色)和ALK蛋白表达阴性(F， 免疫组织化学染色)。术后患者未接受其他治疗，定期随访至2018年4月未见复发或转移，PFS为42.50个月Figure 4 A 59-year-old woman with stage Ⅰa3 lung adenocarcinoma and low level of TLG (18.61), proGRP (33.77 ng/L), TPA (33.61 U/L), ALP (50.00 IU/L), and aPTTR (0.92). CT (A) and PET (B) images of preoperative 18F-FDG PET/CT and breath-hold CT (C) image shows a partial solid nodule in apicoposterior segment of superior lobe of left lung. The other SUVs of primary tumor were on low levels (SUVmax=2.84, SUVmean=1.64, and MTV=11.33 cm3). Then the upper lobe of left lung was resected with video-assisted thoracoscope surgery. The pathological report shows the primary tumor was invasive adenocarcinoma (D, HE staining) and in-frame deletion in EGFR exon 19 (E, immunohistochemical staining) and no expression of ALK protein (F, immunohistochemical staining). The regular medical follow-ups were normal. Progression-free survival has been confirmed 42.50 months at the end of follow-up

3 讨论

以往文献报道，SUVmax[10, 15]、SUVmean[11, 16]、MTV[3, 6, 8, 10-11, 16]和TLG[6, 8-10]均是具有预后价值的半定量参数。近期一项meta分析表明，高水平SUVs均与非小细胞肺癌患者的高复发率和死亡率显著相关[17]。本研究的单因素生存分析显示，所有SUVs(SUVmax、SUVmean、MTV和TLG)均与PFS显著相关。一些关于SUVmax具有预后价值的研究中，有文献仅采用单因素分析，并未纳入其他半定量参数分析[15, 18]，有文献经单因素和多因素分析发现，非小细胞肺癌患者原发灶的SUVmax、MTV和TLG能显著影响PFS和总体生存率(overall survival, OS)，ROC曲线分析显示，MTV[曲线下面积(area under the curve, AUC)=0.710]和TLG(AUC=0.711)比SUVmax(AUC=0.669)的关联度更高[10]，类似结果还见于以往多项报道[3, 4, 6, 8-9]，这可能因为MTV能在病灶解剖定位的基础上反映代谢容积，TLG则为MTV与SUVmean的乘积，是一个既反映肿瘤代谢活性又反映肿瘤代谢体积的综合参数，所以，与SUVmax相比，SUVmean、MTV和TLG更能反映驱动基因突变、肿瘤异质性和预后等生物学行为[19-21]。作为体积相关的SUVs，MTV和TLG被认为是优于SUVmax的预后生存指标[3-4, 8, 10]，特别是整合MTV和SUVmean信息的TLG，本研究的多因素分析将TLG确定为显著独立预后因素，进一步肯定了TLG的价值。

有研究显示，EGFR[13, 22-23]或ALK[12, 23]基因突变的非小细胞肺癌患者，不论是否接受靶向治疗，均较EGFR/ALK基因野生型具有更长的生存期。本研究的单因素和多因素分析均未发现EGFR/ALK基因突变与PFS存在相关。这些差异可能源于以下原因：第一，本研究的患者包括Ⅰ～Ⅳ期，分期不同，治疗方案不一，其中手术切除者占大多数(仅手术切除者占 67.9%，手术合并其他治疗方案者占20.2%)， 靶向治疗者仅11.9%。Izar等[13]的研究纳入的307例患者均为非小细胞肺癌Ⅰ期，所有患者仅经手术治疗，研究显示EGFR基因突变是PFS的显著保护性因素(HR=0.326)。本研究的亚组分析显示，Ⅰ/Ⅱ期不伴靶向治疗组(n=46)的EGFR基因突变与PFS无显著相关(P=0.205)，而且本研究中总突变率(33.3%，28/84)和Ⅰ/Ⅱ期亚组突变率(32.6%，15/36)高于Izar等[13]的研究(20.2%，25/307)，中位随访期大致相当(本研究31个月，Izar等的研究30个月)。Camidge等[12]的研究显示，ALK基因突变阳性患者经培美曲塞而非靶向治疗后，比野生型患者的PFS更长(HR=0.36)，该研究的样本量(89例非小细胞肺癌)与本研究大致相当，但ALK基因突变率21.3%(19/89)远高于本研究(9.5%，8/84)。第二，本研究纳入的临床因素包括18F-FDG PET/CT半定量参数、血清肿瘤标志物、形态学参数等，而这些参数在之前的研究中并未全部、同时考量，这些参数对预后的影响可能会削弱驱动基因突变的预后价值。

本研究中的其他参数均被认为具有潜在预后价值，且皆来自临床常规和必要的实验室检查[2]，这些数据获取便利，有利于构建简便有效的非侵袭预后模型。本研究筛选出TLG、Ⅲ/Ⅳ期、proGRP、TPA、ALP、aPPTR为独立显著预后因子，这些因子在以往的报道中其预后价值得到了不同程度的认可[7, 14, 24-26]，但未同时纳入生存分析的考量中。

本研究的局限性有：(1)选择偏倚：作为回顾性研究不可避免地存在选择偏倚，特别是样本和变量的选择；(2)样本量不够大：ALK基因重排的患者偏少，可能影响了ALK基因重排与PFS的相关分析，不过，本研究中ALK基因突变率(9.5%)稍高于文献报道率(2%～7%)[27]。

综上所述，肺腺癌原发灶高水平18F-FDG PET/CT半定量参数(SUVmax、SUVmean、MTV和TLG)对肺腺癌患者具有不同程度的预后价值，特别是TLG(≥55.02)，TNM分期(Ⅲ/Ⅳ)、proGRP(≥45.65 ng/L)、TPA(≥68.20 U/L)、ALP(≥82.50 IU/L)和aPTTR(≥1.16)均与PFS缩短存在独立显著关联，EGFR或ALK基因突变状态与PFS未见明确相关。