IA期周围型肺腺癌的CT特征与EGFR基因突变的相关性研究

康铮, 张磊, 谢晓东, 沈文荣

肺癌作为发病率第一的癌症,其个体化精准治疗对于提升患者生存率有重大意义。中国临床肿瘤学会(CSCO)在2018版《原发性肺癌诊疗指南》中新增推荐相对早期(I～IA期)非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)手术后采用组织进行分子检测(1B类证据),并且强调了基于病理类型、分期和分子分型的综合治疗。表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)基因是NSCLC中最常见且研究最为深入的驱动基因,对于驱动基因阳性的NSCLC患者分子靶向治疗策略选择至关重要[1-3]。我们试图通过高分辨CT图像的分析预测病灶的EGFR基因突变状态,给予无条件进行手术、穿刺活检或基因检测的患者提供有价值的参考,为临床精准医疗的开展提供决策支持。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究收集了南京医科大学附属肿瘤医院2016年1月至2017年12月期间进行了手术切除的肺腺癌病例58例共68个病灶,其中1例6个,1例3个,3例2个。纳入排除标准:①所有病灶均经手术切除,CT检查与手术间隔时间<1个月,且术前未经任何治疗;②所有病灶<3 cm,临床分期为IA期;③每个病灶均有独立并完整的临床信息、高分辨CT影像资料及病理结果,并分别做了全套基因组测序。④年龄33～76(58.88±9.7)岁;⑤ 实验室检查未发现明显肿瘤指标升高。本研究经本院医学伦理审查委员会批准。

1.2 影像学检查 患者在术前1个月内接受了螺旋CT(美国 GE Light Speed VCT 64 层螺旋 CT 机及 Discovery CT750 HD 能谱 CT 机)扫描。患者取仰卧位,管电压 120 kV,管电流自动调整,螺距均为 0.984,扫描层厚 64 mm×0.625 mm,重组层厚为 1.25 mm,层间距 1.25 mm。能谱 CT 采用迭代算法重组。肺窗采用肺算法,纵隔窗采用标准算法。所有患者在吸气末屏气后进行扫描。

1.3 图像分析 肺结节的观察采用中华放射学会胸部学组推荐的窗位及窗宽,即肺窗窗宽 1 500 HU,窗位-600～650 HU; 纵隔窗宽 350 HU,窗位 40 HU。对通过多平面重建以揭示病灶形态特征及与邻近的胸膜、支气管和血管之间的关系。两位具有10年和20年丰富肺小结节诊断经验的放射科医师独立评估图像,对结节分类的任何解释上的差异都通过讨论解决,直到达成共识。两位放射科医师不知晓病理报告或EGFR基因突变情况。

病灶大小定义为薄层CT扫描轴位肺窗图像上病灶的最大直径。依据高分辨率CT图像中结节的密度将病灶分为3组:纯磨玻璃密度结节(pure ground glass density nodules,PGGN)组(17个);部分实性结节(partial solid tumors,PST)组(44个);实性结节(solid tumors,ST)组(7个)。再依据PST中实性成分最长径与PST最长径的比值(CTR),将PST组再分为磨玻璃成分为主的PST(GP-PST),CTR<50%;实性成分为主的PST(CP-PST),CTR≥50%。观察指标包括:瘤-肺界面(清晰、毛糙)、胸膜凹陷征、支气管空泡征、深分叶;微血管征参考郑向鹏等[4]的分类方法,当有单支及以上血管进入病灶,且病灶血管段走行扭曲、僵直即视为有 CT 肿瘤微血管征。

1.4 基因突变分析 手术切除标本均使用福尔马林固定,经石蜡包埋,行常规HE染色。EGFR基因突变检测采用Illumina 平台 Hiseq二代测序方法 (Illumina Inc, San Diego, CA, USA)。

1.5 统计学方法 本文采用SPSS 20.0软件对数据进行统计学分析,如果变量为连续性定量数据,采用t检验;非连续性定性数据,采用χ2检验,如表中频数有零,则用Fisher精确检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 68个IA期周围型肺腺癌病灶的临床资料、病理亚型、EGFR基因检测数据 本组58例68个病灶EGFR突变43个占63.2%,其中,19外显子缺失占51.2%(22/43),21外显子L858R点突变占37.2%(16/43),共占突变的88.4%，其他占11.6%(5/43)。见表1。

表1 58例(68个病灶)患者的临床资料、病理亚型、EGFR基因检测数据

变量病灶数(%) 变量病灶数(%) 性别EGFR检测结果 男20/68(29.4) 野生型25/68(36.8) 女48/68(70.6) 突变型43/68(63.2) 吸烟史 21外显子L858R 点突变16/43(37.2) 无55/68(80.9) 19外显子缺失突变22/43(51.2) 有13/68(19.1) 其他5/43(11.6) 病理亚型 AIS2/68(2.9) MIA11/68(16.2) IAC55/68(80.9)

2.2 68个IA期周围型肺腺癌病灶的HRCT征象与EGFR基因突变的相关性分析(表2) PGGN、PST、SN 3组CT图像特征(图1)与EGFR突变的相关性分析差异有统计学意义(P=0.047),3组中EGFR突变分别占52.9%(9/17个)、72.7%(32/44个)和28.6%(2/7个);但不能够预测EGFR突变亚型,L858R点突变和第19外显子缺失突变的各组比例差异无统计学意义(P=0.714)。根据CTR再将44个PST再分为GP-PST(图1B)及CP-PST(图1C)两组,突变型和野生型分别为17/7个、15/5个,两组间比较差异没有统计学意义。

表2 68个IA期周围型肺腺癌的CT特征与EGFR基因突变的相关性分析

指标EGFR, n野生型(n=25)突变型(n=43)t/χ2值P值 性别(男/女)9/1611/320.8270.363 吸烟(有/无)7/186/372.0170.156 年龄(岁)(x±s)58.88±9.7257.81±8.490.4730.638 结节大小(cm)(x±s)1.42±0.611.86±0.82-2.3410.014 结节分组[n(%)]6.0980.047 PGGN8(32.0)9(20.9) PST12(48.0)32(74.4) ST5(25.0)2(4.7)瘤肺界面(模糊)[n(%)]15(60.0)24(55.8)0.1130.736 深分叶征[n(%)]12(48.0)29(67.4)2.4960.114 空气支气管征[n(%)]5(20.0)25(58.1)9.3270.002 胸膜牵拉[n(%)]12(48.0)27(62.8)1.4100.234 微血管征[n(%)]13(52.0)31(72.1)2.7950.095

EGFR突变及野生型的病灶大小分别为1.86 cm±0.82 cm和1.42 cm±0.61 cm,差异有统计学意义(P=0.014),空气支气管征与EGFR突变亦具有相关性,EGFR突变阳性的病灶中空气支气管征的出现率增多(58.1%vs. 20.0%),差异有统计学意义(P=0.002);深分叶征、胸膜牵拉微血管征在EGFR突变阳性的病灶中出现率较高,但差异无统计学意义。

1A:纯磨玻璃密度结节(箭头所指)，EGFR基因为野生型；1B：磨玻璃成分为主的部分实性结节(粗箭头所指)，实性部分小于50%，可见深分叶(细长箭头所指)、空气支气管征(细短箭头所指)、微血管征(星)，EGFR基因为突变型(第19外显子突变)；1C:实性成分为主的部分实性结节(粗箭头所指)，实性部分大于50%，可见深分叶(细箭头所指)，瘤肺界面毛糙，EGFR基因为突变型(L858R点突变)；1D：实性结节(箭头所指),边缘毛糙,EGFR基因为野生型图1 IA期周围型肺腺癌病灶CT影像图

3 讨论

文献报道,肺腺癌的EGFR突变在东亚裔人群、非吸烟、女性患者较为常见,本组资料EGFR突变中女性占72.7%,未吸烟者占84.1%,与文献报道相一致[5]。目前还没有可靠的临床特征准确区分肺腺癌的EGFR表型,临床上主要依赖组织标本的基因检测。基因检测不仅费用昂贵,而且组织标本的获取是有创性的,有时不能获取,且难以反复取材;尤其当穿刺活检组织标本中含肿瘤细胞数较少且肿瘤内部异质性较高时,容易出现假阴性。因此,如能通过肿瘤的影像学表现提示其不同基因表达，从而协助临床制定有针对性的个性化治疗方案就变得十分有意义。

由于肺癌早筛的普及,使更多<3 cm的病灶被发现,CT作为肺癌首选和应用最为广泛的影像学检查手段,以卓越的密度分辨率和空间分辨力提供肺癌微结构信息,而这些微结构信息可能是肿瘤基因表型的反映。本组病灶中,EGFR基因突变占63.2%,其中19外显子缺失占37.2%,21外显子L858R点突变占51.2%,占突变的88.4%。

国外许多研究报道了EGFR突变与图像模式之间的关联[6-10],结果并不一致。Lee等[6]报道第21外显子突变肿瘤的肺磨玻璃影(ground glass opacity,GGO)体积百分比明显高于EGFR野生型肿瘤和第19外显子突变肿瘤。Wang等[7]研究中发现IA期肺腺癌患者的GGO中实性部分比例越高,EGFR或KRAS突变频率越高。Hong等[8]研究中发现EGFR突变在GGO比例>50%的和任何有GGO存在的肿瘤中更为频繁,CT上GGO的缺失是EGFR野生型的独立预测因子。Cao等[9]通过TDR(肿瘤阴影消除率)反映GGO在整个病灶中的比例,其中第19外显子突变的腺癌中的TDR高于EGFR野生型肿瘤;GGO也更多见于第19外显子突变的肿瘤中。分析原因,可能与所选择的样本不同、样本量大小,以及分组的方式不一致有关,但都反映了GGO的诊断价值。本组研究中,全部为IA期<3 cm病灶,在PGGN、PST、ST 3组间,与EGFR突变的相关性分析差异有统计学意义(P=0.047),其中PST组中EGFR突变比较高,占72.7%,PGGN组及ST组中突变率较低,分别为52.9%和28.6%,但不能够预测EGFR突变亚型,L858R和第19外显子缺失突变的各组比例相似(P=0.714)。我们发现有一部分病灶虽然很小,甚至<1 cm,但表现为实性结节,这部分的EGFR突变出现的频率较低(2/7个,28.6%),这与文献中[11]发现EGFR突变的发生频率和病理亚型中实体优势肿瘤呈负相关一致。可能由于本研究病例偏少或反映了肿瘤的不同生长方式,有别于不典型腺瘤样增生-原位癌-微浸润癌-浸润癌的惰性发展模式,有待更多的病例数证实。在PST中,EGFR突变率较高,与文献中[11-12]肺腺癌EGFR基因突变与其贴壁生长方式的特性具有紧密的相关性一致,肺腺癌的贴壁生长方式在CT上的典型表现就是GGO。我们还进一步分析了GP-PST及CP-PST两组间EGFR突变的比例,差异无统计学意义。同时,对同1例患者的6个亚实性结节也分别做了分析,其中EGFR野生型1个、突变5个(19外显子缺失1个,21外显子L858R点突变3个,其他1个),纯磨玻璃结节2个,亚实性结节4个,随着病灶中实性成分比例的增加,IAC比例增高,但与EGFR突变与否以及突变亚型均无相关性,也反映了肿瘤的异质性。这种肿瘤的异质性同样出现在另外2例多病灶的个体中,表现在突变亚型的不一致。

研究显示随着肺磨玻璃结节(ground glass nodule,GGN)侵袭程度的加深,瘤肺界面不清(包括模糊或毛刺)、深分叶征、空气支气管征、胸膜牵拉、肿瘤微血管征五个征象出现的比例逐渐增加,反映了 GGN 由浸润前病变发展到 MIA/IAC这一系列过程中的形态学变化[12-14]。本研究中IAC 以上征象的出现率明显高于AIS及MIA,表明这些征象对判断 GGN 是否具有浸润性及浸润程度有较高的价值。与以往文献[12，14]相一致,在与EGFR基因突变的相关性研究结果显示,EGFR突变的病灶直径较EGFR野生型的增大、空气支气管征的出现率显著增多,差异有统计学意义;胸膜牵拉、深分叶及微血管征在EGFR突变的病灶中出现率较高,但差异无统计学意义。

总之,IA期周围型肺腺癌患者中,PST、病灶的大小及含空气支气管征的结节与EGFR突变具有相关性,结合其他有意义的CT征象及临床特征,可为肺腺癌EGFR突变情况提供重要信息,给临床难以获取标本的患者是否选择分子靶向治疗以一定的参考。