直肠癌肿瘤直径影响因素的广义相加模型分析

徐 龙，汪圣毅，张 震

我国的结直肠癌发病率较高，大部分为直肠癌患者[1]，当肿瘤直径较大时，可侵犯前方的子宫、阴道、膀胱、前列腺、精囊腺、尿道，也可累及后方的骶前筋膜或骶骨[2]。肿瘤进展可致消化道梗阻、肝肺转移和死亡[3]。综合的新辅助治疗、新的手术方式[4]，依然存在困难和较多的并发症，预后较差[5]。因此，对直肠癌的肿瘤直径影响因素的研究具有重要意义。肿瘤部位[6]、某些标志物[7]、药物、放疗等与直肠癌的肿瘤大小有关，但目前研究多基于线性关联分析。局部加权回归散点平滑方法(locally weighted scatterplot smoothing，LOWESS)可实现数据点的曲线拟合[8]，广义相加模型(generalized additive models,GAM)可排除混杂因素[9]。因此，该研究用LOWESS、GAM分析直肠癌患者肿瘤直径的影响因素，以揭示除线性关系以外的非线性关系，为直肠癌肿瘤直径的预测、控制提供思路。

1 材料与方法

1.1 资料收集查阅2014—2020年安徽医科大学第一附属医院普外科的电子病历系统，收集直肠癌根治术的病例资料。研究变量包括年龄、性别、体质量指数(body mass index，BMI)、肿瘤距肛缘的距离(tumour distance from the anal verge，TDAV)、肿瘤分化、T分期、N分期、TNM分期、血管侵犯、癌结节、神经侵犯(术后病理报告有无神经侵犯)、癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)、中性粒细胞(neutrophil，N)、淋巴细胞(lymphocyte，L)、单核细胞(monocyte，M)、血小板(platelet，PLT)、中性粒细胞淋巴细胞比值(neutrophil lymphocyte ratio，NLR)、血小板淋巴细胞比值(platelet lymphocyte ratio，PLR)、淋巴细胞单核细胞比值(lymphocyte monocyte ratio，LMR)。入选标准：① 直肠癌行根治性手术的患者；② 未进行新辅助放化疗、术前其他治疗；③ 临床和病理资料完整。排除标准：① 诊断不明确，缺乏术后病理报告；② 变量有缺失值；③ 变量存在异常值。

1.2 变量定义根据美国癌症协会第8版的标准，分化情况分为：低分化腺癌、中分化腺癌、高分化腺癌；TNM分期：T1、T2、T3、T4，淋巴结转移：N0、N1、N2，无远处转移为M0，M1为存在远处转移；术后病理分期：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期；血管侵犯：无、有；无癌结节编码为0，有癌结节为1；无神经侵犯编码为0，有神经侵犯为1。

2 结果

2.1 患者的一般特征纳入287例，30例存在缺失值，4例变量存在异常值，排除后共纳入253例。其中，男160例、女93例，平均肿瘤直径(4.162±1.415)cm，中位数为4 cm[P25～P75:(3～5) cm]。按照中位肿瘤直径分为2组：<4 cm和≥4 cm组，不同肿瘤直径组与T分期、TNM分期、CEA有关，见表1。

表1 直肠癌肿瘤直径与临床病理特征的关系[M(P25,P75),n(%)，mean(sd)]

2.2 肿瘤直径与相关变量的曲线关系LOWESS方法分析肿瘤直径和其他连续变量之间的曲线关联。结果显示，肿瘤直径与年龄、TDAV、CEA、N、L、PLT、NLR、PLR均具有一定的非线性关系，见图1A～H。肿瘤直径与BMI无明显的非线性关系，见图1I。

图1 相关因素影响直肠癌肿瘤直径的LOWESS分析

2.3 肿瘤直径影响因素的GAM分析用s()函数对连续变量进行处理，分析肿瘤直径的影响因素。结果发现，CEA、PLT、NLR是有统计学意义的变量，见表2。非参数效应分析发现，CEA与肿瘤直径存在曲线关联关系(非参数df=3,F=3.589 2,P=0.014 61)。

表2 连续变量与肿瘤直径关系的参数效应

与肿瘤直径有关的分类和连续变量纳入模型，仅对存在曲线关联的CEA变量进行s()函数处理。结果发现，CEA与肿瘤直径存在曲线关联关系(非参数df=3,F=2.887 7,P= 0.036 27)，在15 ng/ml和60 ng/ml时，对肿瘤直径的作用出现转折和饱和，见图2A、表3。PLT和NLR对肿瘤直径的影响表现为直线关系，见图2B、C，其中，PLT对肿瘤直径的正向作用具有统计学意义，见表3。分类变量T分期对肿瘤直径的作用表现为曲线关系，见图2D，差异有统计学意义，见表3。N分期的作用表现为曲线关系，但是差异无统计学意义，见图2E、表3。

表3 相关变量对肿瘤直径影响的参数检验

图2 相关因素影响直肠癌肿瘤直径的GAM分析

3 讨论

直肠癌患者肿瘤直径较大、累及临近脏器时，需行新辅助放疗、化疗等综合治疗，在新辅助治疗控制肿瘤后的观察等待期间，部分患者会发生局部肿瘤再生长、增大以及远处转移的可能[10]。因此，明确直肠癌肿瘤直径的影响因素，具有重要的临床意义。但是，目前缺乏同时包含线性和非线性关联分析的研究。本研究首次应用LOWESS和GAM方法，分析了直肠肿瘤直径的关联因素，综合运用了不同方法的优势，结果更加可靠，目前尚未见文献报道。本研究发现，直肠癌患者的肿瘤直径增大与T分期较晚、CEA值增加、PLT增加有关。

本组资料中，随着直肠肿瘤T分期的增加，肿瘤直径增大，单因素分析与调整混杂因素的GAM分析的结果一致。随着肿瘤的增大，其侵犯的层次越深，逐步向黏膜下、肌层、浆膜层和浆膜外侵犯[11]，此外，局部进展期的直肠癌大多可侵犯直肠系膜的筋膜层[12]。因此，直肠癌的肿瘤直径与T分期增加相关。

本研究发现，直肠癌肿瘤直径增大与CEA值存在非线性关联，随着CEA值的增加，肿瘤直径有二次增大趋势。CEA由肿瘤细胞生成，CEA增加可间接反映肿瘤细胞的活跃状态，与结直肠癌的进展和复发密切相关，手术切除肿瘤后，CEA有下降趋势。肿瘤增大后癌细胞缺氧，线粒体DNA损伤，活性氧浓度降低，与血液中的CEA水平升高有关[13]，因此，肿瘤直径在一定范围内增加，会增加CEA的水平。本组资料显示，CEA增加到15 ng/ml和60 ng/ml时，对肿瘤直径的影响达到了饱和，可能与肿瘤直径达到一定程度后，中央的癌组织因为缺血等原因发生坏死，导致CEA表达下降有关。CEA对直肠癌肿瘤直径影响的阈值和饱和效应，是进一步研究的方向。

本组资料显示，PLT增加与肿瘤直径增加存在正向关联。肿瘤与炎症有关，Suner et al[14]报道，在肝癌患者，PLR增大与最大肿瘤直径增加有关。血小板源生长因子α表达与直肠癌的肿瘤直径有关。因此，外周血中的PLT数量增加，可能通过分泌血小板源生长因子α，影响直肠肿瘤直径，是进一步研究的方向。

肿瘤直径指标存在一定的局限性，用三维重建技术测量肿瘤大小，分析其影响因素是未来的研究方向。增加样本量，行不同分期的亚组分析，对肿瘤直径进行多个分割点的分类分析、进行匹配的病例对照研究，也是未来的研究方向。

综上所述，直肠癌的肿瘤直径与CEA水平存在非线性关联，并存在饱和效应，与T分期和PLT计数均存在正向的关联关系，为直肠癌肿瘤直径关联因素的研究提供了基础。