直腸癌腫瘤直徑影響因素的廣義相加模型分析

徐 龍，汪圣毅，張 震

我國(guó)的結(jié)直腸癌發(fā)病率較高，大部分為直腸癌患者[1]，當(dāng)腫瘤直徑較大時(shí)，可侵犯前方的子宮、陰道、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]。腫瘤進(jìn)展可致消化道梗阻、肝肺轉(zhuǎn)移和死亡[3]。綜合的新輔助治療、新的手術(shù)方式[4]，依然存在困難和較多的并發(fā)癥，預(yù)后較差[5]。因此，對(duì)直腸癌的腫瘤直徑影響因素的研究具有重要意義。腫瘤部位[6]、某些標(biāo)志物[7]、藥物、放療等與直腸癌的腫瘤大小有關(guān)，但目前研究多基于線性關(guān)聯(lián)分析。局部加權(quán)回歸散點(diǎn)平滑方法(locally weighted scatterplot smoothing，LOWESS)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲線擬合[8]，廣義相加模型(generalized additive models,GAM)可排除混雜因素[9]。因此，該研究用LOWESS、GAM分析直腸癌患者腫瘤直徑的影響因素，以揭示除線性關(guān)系以外的非線性關(guān)系，為直腸癌腫瘤直徑的預(yù)測(cè)、控制提供思路。

1 材料與方法

1.1 資料收集查閱2014—2020年安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院普外科的電子病歷系統(tǒng)，收集直腸癌根治術(shù)的病例資料。研究變量包括年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)、腫瘤距肛緣的距離(tumour distance from the anal verge，TDAV)、腫瘤分化、T分期、N分期、TNM分期、血管侵犯、癌結(jié)節(jié)、神經(jīng)侵犯(術(shù)后病理報(bào)告有無(wú)神經(jīng)侵犯)、癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)、中性粒細(xì)胞(neutrophil，N)、淋巴細(xì)胞(lymphocyte，L)、單核細(xì)胞(monocyte，M)、血小板(platelet，PLT)、中性粒細(xì)胞淋巴細(xì)胞比值(neutrophil lymphocyte ratio，NLR)、血小板淋巴細(xì)胞比值(platelet lymphocyte ratio，PLR)、淋巴細(xì)胞單核細(xì)胞比值(lymphocyte monocyte ratio，LMR)。入選標(biāo)準(zhǔn)：① 直腸癌行根治性手術(shù)的患者；② 未進(jìn)行新輔助放化療、術(shù)前其他治療；③ 臨床和病理資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 診斷不明確，缺乏術(shù)后病理報(bào)告；② 變量有缺失值；③ 變量存在異常值。

1.2 變量定義根據(jù)美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)第8版的標(biāo)準(zhǔn)，分化情況分為：低分化腺癌、中分化腺癌、高分化腺癌；TNM分期：T1、T2、T3、T4，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移：N0、N1、N2，無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移為M0，M1為存在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；術(shù)后病理分期：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期；血管侵犯：無(wú)、有；無(wú)癌結(jié)節(jié)編碼為0，有癌結(jié)節(jié)為1；無(wú)神經(jīng)侵犯編碼為0，有神經(jīng)侵犯為1。

2 結(jié)果

2.1 患者的一般特征納入287例，30例存在缺失值，4例變量存在異常值，排除后共納入253例。其中，男160例、女93例，平均腫瘤直徑(4.162±1.415)cm，中位數(shù)為4 cm[P25～P75:(3～5) cm]。按照中位腫瘤直徑分為2組：<4 cm和≥4 cm組，不同腫瘤直徑組與T分期、TNM分期、CEA有關(guān)，見(jiàn)表1。

表1 直腸癌腫瘤直徑與臨床病理特征的關(guān)系[M(P25,P75),n(%)，mean(sd)]

2.2 腫瘤直徑與相關(guān)變量的曲線關(guān)系LOWESS方法分析腫瘤直徑和其他連續(xù)變量之間的曲線關(guān)聯(lián)。結(jié)果顯示，腫瘤直徑與年齡、TDAV、CEA、N、L、PLT、NLR、PLR均具有一定的非線性關(guān)系，見(jiàn)圖1A～H。腫瘤直徑與BMI無(wú)明顯的非線性關(guān)系，見(jiàn)圖1I。

圖1 相關(guān)因素影響直腸癌腫瘤直徑的LOWESS分析

2.3 腫瘤直徑影響因素的GAM分析用s()函數(shù)對(duì)連續(xù)變量進(jìn)行處理，分析腫瘤直徑的影響因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CEA、PLT、NLR是有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量，見(jiàn)表2。非參數(shù)效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，CEA與腫瘤直徑存在曲線關(guān)聯(lián)關(guān)系(非參數(shù)df=3,F=3.589 2,P=0.014 61)。

表2 連續(xù)變量與腫瘤直徑關(guān)系的參數(shù)效應(yīng)

與腫瘤直徑有關(guān)的分類(lèi)和連續(xù)變量納入模型，僅對(duì)存在曲線關(guān)聯(lián)的CEA變量進(jìn)行s()函數(shù)處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CEA與腫瘤直徑存在曲線關(guān)聯(lián)關(guān)系(非參數(shù)df=3,F=2.887 7,P= 0.036 27)，在15 ng/ml和60 ng/ml時(shí)，對(duì)腫瘤直徑的作用出現(xiàn)轉(zhuǎn)折和飽和，見(jiàn)圖2A、表3。PLT和NLR對(duì)腫瘤直徑的影響表現(xiàn)為直線關(guān)系，見(jiàn)圖2B、C，其中，PLT對(duì)腫瘤直徑的正向作用具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表3。分類(lèi)變量T分期對(duì)腫瘤直徑的作用表現(xiàn)為曲線關(guān)系，見(jiàn)圖2D，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表3。N分期的作用表現(xiàn)為曲線關(guān)系，但是差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)圖2E、表3。

表3 相關(guān)變量對(duì)腫瘤直徑影響的參數(shù)檢驗(yàn)

圖2 相關(guān)因素影響直腸癌腫瘤直徑的GAM分析

3 討論

直腸癌患者腫瘤直徑較大、累及臨近臟器時(shí)，需行新輔助放療、化療等綜合治療，在新輔助治療控制腫瘤后的觀察等待期間，部分患者會(huì)發(fā)生局部腫瘤再生長(zhǎng)、增大以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的可能[10]。因此，明確直腸癌腫瘤直徑的影響因素，具有重要的臨床意義。但是，目前缺乏同時(shí)包含線性和非線性關(guān)聯(lián)分析的研究。本研究首次應(yīng)用LOWESS和GAM方法，分析了直腸腫瘤直徑的關(guān)聯(lián)因素，綜合運(yùn)用了不同方法的優(yōu)勢(shì)，結(jié)果更加可靠，目前尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)，直腸癌患者的腫瘤直徑增大與T分期較晚、CEA值增加、PLT增加有關(guān)。

本組資料中，隨著直腸腫瘤T分期的增加，腫瘤直徑增大，單因素分析與調(diào)整混雜因素的GAM分析的結(jié)果一致。隨著腫瘤的增大，其侵犯的層次越深，逐步向黏膜下、肌層、漿膜層和漿膜外侵犯[11]，此外，局部進(jìn)展期的直腸癌大多可侵犯直腸系膜的筋膜層[12]。因此，直腸癌的腫瘤直徑與T分期增加相關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)，直腸癌腫瘤直徑增大與CEA值存在非線性關(guān)聯(lián)，隨著CEA值的增加，腫瘤直徑有二次增大趨勢(shì)。CEA由腫瘤細(xì)胞生成，CEA增加可間接反映腫瘤細(xì)胞的活躍狀態(tài)，與結(jié)直腸癌的進(jìn)展和復(fù)發(fā)密切相關(guān)，手術(shù)切除腫瘤后，CEA有下降趨勢(shì)。腫瘤增大后癌細(xì)胞缺氧，線粒體DNA損傷，活性氧濃度降低，與血液中的CEA水平升高有關(guān)[13]，因此，腫瘤直徑在一定范圍內(nèi)增加，會(huì)增加CEA的水平。本組資料顯示，CEA增加到15 ng/ml和60 ng/ml時(shí)，對(duì)腫瘤直徑的影響達(dá)到了飽和，可能與腫瘤直徑達(dá)到一定程度后，中央的癌組織因?yàn)槿毖仍虬l(fā)生壞死，導(dǎo)致CEA表達(dá)下降有關(guān)。CEA對(duì)直腸癌腫瘤直徑影響的閾值和飽和效應(yīng)，是進(jìn)一步研究的方向。

本組資料顯示，PLT增加與腫瘤直徑增加存在正向關(guān)聯(lián)。腫瘤與炎癥有關(guān)，Suner et al[14]報(bào)道，在肝癌患者，PLR增大與最大腫瘤直徑增加有關(guān)。血小板源生長(zhǎng)因子α表達(dá)與直腸癌的腫瘤直徑有關(guān)。因此，外周血中的PLT數(shù)量增加，可能通過(guò)分泌血小板源生長(zhǎng)因子α，影響直腸腫瘤直徑，是進(jìn)一步研究的方向。

腫瘤直徑指標(biāo)存在一定的局限性，用三維重建技術(shù)測(cè)量腫瘤大小，分析其影響因素是未來(lái)的研究方向。增加樣本量，行不同分期的亞組分析，對(duì)腫瘤直徑進(jìn)行多個(gè)分割點(diǎn)的分類(lèi)分析、進(jìn)行匹配的病例對(duì)照研究，也是未來(lái)的研究方向。

綜上所述，直腸癌的腫瘤直徑與CEA水平存在非線性關(guān)聯(lián)，并存在飽和效應(yīng)，與T分期和PLT計(jì)數(shù)均存在正向的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為直腸癌腫瘤直徑關(guān)聯(lián)因素的研究提供了基礎(chǔ)。