基于臨床病理大數(shù)據(jù)的早發(fā)乳腺癌腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型構(gòu)建

宋文靜，賀鑫，龔鵬舉，楊燕，魏蕾，張京偉

（1.武漢大學(xué)中南醫(yī)院 甲乳外科，湖北 武漢430071；2.武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 病理與病理生理學(xué)教研室，湖北 武漢430071）

乳腺癌是對(duì)女性威脅最大的惡性腫瘤。據(jù)2018年最新癌癥報(bào)告，乳腺癌仍然是女性發(fā)病率和病死率最高的癌癥。預(yù)計(jì)2020年在全球范圍內(nèi)有279 100例新發(fā)乳腺癌病例，預(yù)計(jì)42 690例乳腺癌患者死亡[1]。在世界范圍內(nèi)，乳腺癌的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，發(fā)病年齡呈年輕化趨勢[2]。年輕乳腺癌通常侵襲性更強(qiáng)，并具有比老年乳腺癌更差的生存結(jié)果[3]。腋窩淋巴結(jié)（axillary lymph nodes，ALN）狀態(tài)是乳腺癌患者最重要的預(yù)后因素之一[4-6]，與無病生存期（disease free survival，DFS）及總生存期（overall survival，OS）密切相關(guān)，同時(shí)也是決定其手術(shù)方式的因素之一。

ALN狀態(tài)是一個(gè)由患者自身情況、腫瘤特征及基因決定的多因素事件[7-9]，反映腫瘤進(jìn)展情況。因此，總結(jié)評(píng)估患者的臨床病理特征對(duì)于指導(dǎo)腋窩手術(shù)是非常重要的。為了確定ALN狀態(tài)，腋窩淋巴結(jié)清掃術(shù)（axillary lymph node dissection，ALND）曾是浸潤性乳腺癌患者的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)方式，可使腋窩局部情況獲得良好的控制，同時(shí)術(shù)后的病檢結(jié)果可以提供準(zhǔn)確的腫瘤分期，但術(shù)后易出現(xiàn)上肢淋巴水腫，盡管現(xiàn)在乳腺癌根治術(shù)后并發(fā)患側(cè)上肢水腫可以采用改良靜脈淋巴管吻合術(shù)，來改善患者的水腫癥狀[10]，但患者需要接受一定的創(chuàng)傷。除此之外，乳腺癌患者還存在乳腺癌根治術(shù)后肩關(guān)節(jié)活動(dòng)障礙、上臂感覺障礙等并發(fā)癥，影響患者生活質(zhì)量。因此，前哨淋巴結(jié)活檢（sentinel lymph node biopsy，SLNB）已代替ALND成為淋巴結(jié)臨床陰性（cN0）乳腺癌患者的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)方式[11]。相比于ALND，SLNB具有創(chuàng)傷小、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)病率低等優(yōu)點(diǎn)[12-13]。然而，既往報(bào)道接受SLNB的乳腺癌患者有超過70%患者ALN無腫瘤[14]。此外，在過去的25年中，乳腺癌的全身和放射療法的改良已導(dǎo)致區(qū)域性復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的顯著降低。同時(shí)，外科醫(yī)生已經(jīng)證明，對(duì)于ALN疾病負(fù)擔(dān)低的患者，放棄腋窩解剖是安全的。關(guān)于腫瘤患者的治療效果和生活質(zhì)量的兼顧是臨床醫(yī)生和研究人員面臨的共同問題[15]。目前，對(duì)于ALN的術(shù)前評(píng)估主要依靠臨床觸診、乳腺超聲、乳腺鉬靶、乳腺增強(qiáng)核磁共振等，影像學(xué)檢查仍然存在一定的局限性[16-17]。近年來，臨床風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型在臨床實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，臨床醫(yī)生可以利用現(xiàn)有的患者信息和疾病特征來預(yù)測預(yù)后不良的風(fēng)險(xiǎn)，并評(píng)估患者是否需要接受相應(yīng)檢查與治療。

本研究旨在通過對(duì)SEER數(shù)據(jù)庫中年輕乳腺癌病例進(jìn)行回顧性研究，篩選與年輕乳腺癌ALN轉(zhuǎn)移相關(guān)的因素，并據(jù)此構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型，協(xié)助術(shù)前評(píng)估年輕乳腺癌患者ALN狀態(tài)，從而為年輕乳腺癌患者的診治提供參考。

1 資料與方法

1.1 對(duì)象來源與篩選標(biāo)準(zhǔn)

SEER數(shù)據(jù)庫由美國國家癌癥研究所建立，收集有關(guān)癌癥患者疾病信息和生存結(jié)果的資料，包括18個(gè)基于人口分布的癌癥登記處，覆蓋約34.6%的美國人口。使用SEER*Stat 8.3.5版軟件下載并提取2010年1月—2015年12月被診斷為乳腺癌的患者。通過文獻(xiàn)檢索、既往分析和專家指導(dǎo)，從SEER數(shù)據(jù)庫中檢索患者的年齡、種族、性別、婚姻狀況、腫瘤位置、邊側(cè)、分級(jí)、分期、TNM分期、雌激素受體（estrogen receptor，ER）狀態(tài)、孕激素受體（progesterone receptor，PR）狀態(tài)、表皮生長因子受體（humanepiderma lgrowth-factor receptor 2，HER-2）狀態(tài)。研究納入標(biāo)準(zhǔn)：⑴ ICD-O-3僅限于乳腺癌（C500-506；C508-509）；⑵ 2010—2015年被診斷為乳腺癌的患者；⑶年齡≥20歲，＜45歲的患者；⑷ 單側(cè)、單發(fā)腫瘤患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：⑴ 缺乏種族、婚姻狀況、腫瘤位置、邊側(cè)、分級(jí)、分期、TNM分期、ER狀態(tài)、PR狀態(tài)、HER-2狀態(tài)資料的患者；⑵ 原位癌患者；⑶ 臨床或病理診斷為遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者；⑷ ER和PR狀態(tài)不詳或呈邊緣性患者（圖1）。

收集2015年1月—2017年12月在武漢大學(xué)中南醫(yī)院被診斷為乳腺癌的病例進(jìn)行外部驗(yàn)證隊(duì)列。本研究經(jīng)武漢大學(xué)中南醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。具體納入標(biāo)準(zhǔn)：⑴ 確診為單側(cè)乳腺癌；⑵年齡＜45歲；⑶ 未進(jìn)行術(shù)前輔助治療；⑷ 行SLNB或ALND；⑸ 病理診斷為浸潤性乳腺癌；⑹ 接受手術(shù)時(shí)無臨床或病理遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

圖1 研究對(duì)象篩選流程Figure1 Case selection process

1.2 變量定義和注釋

所有病例均按第七屆美國癌癥聯(lián)合委員會(huì)TNM分類法進(jìn)行重新分類：根據(jù)有無胸壁或皮膚侵犯情況，將T1、T2、T期的未見胸壁或皮膚侵犯的腫瘤患者合并為一組，T4期腫瘤患者單獨(dú)一組。年齡每增加5歲劃分一組；種族分為白種人、黑種人和其他人種；腫瘤大小為每增大1 cm劃分一組，＞5 cm的腫瘤統(tǒng)為一組。重新定義婚姻狀況分組：已婚、未婚和離婚（包括分居、離婚、喪偶）。乳腺癌亞型定義：luminal A：HER-2（-）/ER（+）/PR（+）；luminal B：HER-2（-）/ER（+）/PR（-）；HER-2陽性：HER-2（+）；三陰性：HER-2（-）/ER（-）/PR（-）。

1.3 模型建立與驗(yàn)證

連續(xù)變量分組后和分類變量的數(shù)據(jù)分別按頻率和百分比匯總。采用Logistic回歸進(jìn)行單因素和多因素回歸分析，篩選P＜0.05的變量確定為ALN狀態(tài)的影響因素。優(yōu)勢比（odds ratio，OR）以95%置信區(qū)間（confidence interval，CI）表示?；贚ogistic回歸建立年輕乳腺癌ALN轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型并通過列線圖（nomogram）可視化，通過另一數(shù)據(jù)集對(duì)模型的預(yù)測性能和區(qū)分度進(jìn)行測試。通過接收者工作特征曲線（receiver operating characteristic，ROC）曲線下面積（area under the curve，AUC）/C指數(shù)（C-index）量化列線圖區(qū)分不同ALN狀態(tài)患者的能力，表示模型預(yù)測和實(shí)際結(jié)果的一致性。C指數(shù)范圍為0～1，1表示完全一致，0表示完全不一致。通常認(rèn)為，C指數(shù)＞0.7，模型預(yù)測能力較好。采用bootstrap方法（1 000次重復(fù)，隨機(jī)數(shù)種子設(shè)置為12）進(jìn)行列線圖預(yù)測性能驗(yàn)證的評(píng)估。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有假設(shè)檢驗(yàn)均取雙側(cè)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用SPSS 25.0版本、Graphpad Prism 7.00版本、R軟件3.6.1版本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及可視化。

2 結(jié) 果

2.1 患者的臨床病理特征

經(jīng)篩選共23 778例患者被納入研究，其中女性23 715例（99.7%），男性63例（0.3%）。原發(fā)于左側(cè)的乳腺癌患者11 862例（49.9%），原發(fā)于右側(cè)的乳腺癌患者11 916例（50.1%），原發(fā)于乳頭的乳腺癌患者64例。luminal A型乳腺癌最多，達(dá)15 186例（63.9%），HER-2陽性型乳腺癌患者最少，有1 159例（4.9%）。本研究隊(duì)列的臨床病理特征見表1。

表1 23 778例患者的人口學(xué)特征和臨床病理特征[n（%）]Table1 Demographics and clinicopathologic characteristics of the 23 778 patients [n (%)]

2.2 ALN狀態(tài)的影響因素

為了確定影響淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的因素，對(duì)各臨床病理信息進(jìn)行Logistic單因素回歸分析，結(jié)果顯示，年齡、種族、腫瘤部位、分級(jí)、腫瘤大小、胸壁或皮膚是否受侵以及ER、PR、HER-2狀態(tài)與ALN轉(zhuǎn)移有關(guān)（均P＜0.001）。對(duì)各臨床病理信息進(jìn)行Logistic多因素回歸分析顯示，年齡、種族、婚姻狀態(tài)、邊側(cè)、腫瘤部位、分級(jí)、腫瘤大小、胸壁或皮膚是否受侵以及ER與PR狀態(tài)是ALN轉(zhuǎn)移獨(dú)立影響因素（均P＜0.05）（表2）。

表2 23 778例年輕乳腺癌患者ALN狀態(tài)影響因素的單變量與多變量回歸分析Table2 Univariable and multivariate analysis of the influencing factors for ALN status in the 23 778 young patients with breast cancer

2.3 模型的建立

基于多因素Logistic回歸確定預(yù)測因素（年齡、種族、婚姻狀況、邊側(cè)、原發(fā)腫瘤位置、胸壁或皮膚是否受侵、腫瘤大小、分級(jí)、ER和PR狀態(tài)）建立預(yù)測年輕乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的模型并以列線圖可視化（圖2）。從列線圖上可以看出，種族、婚姻狀況、邊側(cè)對(duì)淋巴結(jié)狀態(tài)的影響較小，而腫瘤大小、位置、胸壁或皮膚是否受侵、病理分級(jí)對(duì)ALN狀態(tài)的影響較大。值得注意的是相比于病理學(xué)I級(jí)腫瘤，II、III、IV級(jí)腫瘤具有更高的ALN轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)（OR=1.790、1.759、1.804，均P＜0.001），但在II、III、IV級(jí)這3組間未見明顯差異。

2.4 模型的內(nèi)部驗(yàn)證

采用bootstrap方法對(duì)獲得的列線圖進(jìn)行內(nèi)部驗(yàn)證，AUC為0.716（95%CI=0.710～0.723），校準(zhǔn)曲線顯示預(yù)測值與真實(shí)值之間存在良好的一致性，顯示了該模型的良好精度（圖3）。

2.5 外部驗(yàn)證數(shù)據(jù)集

收集了來自醫(yī)院的391例年輕乳腺癌患者作為外部驗(yàn)證隊(duì)列，這些病例的臨床病理特征如表3所示。術(shù)前乳腺腫瘤活檢與術(shù)后病檢的分級(jí)、PR、ER、HER-2結(jié)果無差異。該組年輕乳腺癌患者ALN轉(zhuǎn)移發(fā)生率49.9%。

2.6 模型的外部驗(yàn)證

外部驗(yàn)證得到的AUC為0.798（95% CI=0.752-0.844），其ROC曲線與校準(zhǔn)曲線如圖4A、4B所示，說明該模型對(duì)外部數(shù)據(jù)集應(yīng)用的可行性。

圖2 預(yù)測年輕乳腺癌ALN轉(zhuǎn)移的列線圖（年齡：1=20～24歲，2=25～29歲，3=30～34歲，4=35～39歲，5=40～44歲；腫瘤部位：1=腋尾部，2=乳腺中央，3=內(nèi)下象限，4=外下象限，5=乳頭，6=重疊區(qū)域，7=內(nèi)上象限，8=外上象限；T1～3：胸壁或皮膚未見腫瘤侵犯，T4：胸壁或皮膚可見腫瘤侵犯）Figure2 Nomogram for predicting ALN metastasis in young breast cancer patients (Age:1=20-24 years old,2=25-29 years old,3=30-34 years old,4=35-39 years old,5=40-44 years old; Primary Site:1=axillary tail,2=central portion of breast,3=lowerinner quadrant of breast,4=lower-outer quadrant of breast,5=nipple,6=overlapping lesion of breast,7=upper-inner quadrant of breast,8=upper-outer quadrant of breast; T1-3:absence of tumor invasion of chest wall or skin,T4:presence of invasion of chest wall or skin)

圖3 模型的內(nèi)部驗(yàn)證 A：ROC曲線；B：校準(zhǔn)曲線Figure3 Internal validation of the model A:ROC curve; B:Calibration plot

表3 391例患者的人口學(xué)特征及臨床病理特征[n（%）]Table3 Demographics and clinicopathologic characteristics of the 391 patients [n (%)]

圖4 模型的外部驗(yàn)證 A：ROC曲線；B：校準(zhǔn)曲線Figure4 External validation of the model A:ROC curve; B:Calibration plot

3 討 論

在臨床實(shí)踐中，年輕的乳腺癌具有特殊的臨床病理的特點(diǎn)，如分期晚，分級(jí)高，淋巴結(jié)陽性率高，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移數(shù)量較多、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率高，容易合并血管內(nèi)瘤拴，Ki-67高，HER-2陽性率高和雌激素受體陽性率較低等，并更可能存在家族性易感基因[18-19]。年輕患者對(duì)生活質(zhì)量有更高的要求，因此，如何在保證治療效果的同時(shí)降低創(chuàng)傷，如何更早、更準(zhǔn)確地預(yù)測和評(píng)估乳腺癌的嚴(yán)重程度，進(jìn)而給予個(gè)性化治療是腫瘤領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。預(yù)測ALN狀態(tài)在年輕女性乳腺癌手術(shù)方案的選擇上起重要作用，可以幫助臨床醫(yī)生確定哪些患者可以從治療中獲益。因此，基于SEER數(shù)據(jù)庫，本研究通過多因素回歸分析發(fā)現(xiàn)年齡、種族、婚姻狀況、邊側(cè)、原發(fā)腫瘤位置、胸壁或皮膚是否受侵、腫瘤大小、分級(jí)、ER和PR狀態(tài)是影響年輕乳腺癌患者ALN轉(zhuǎn)移的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，并據(jù)此建立了一個(gè)的年輕乳腺癌患者ALN狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型。

年齡被認(rèn)為是乳腺癌患者淋巴結(jié)狀態(tài)的獨(dú)立預(yù)測因素。既往對(duì)于年輕乳腺癌患者年齡與ALN狀態(tài)的關(guān)系的研究較少，全年齡段乳腺癌患者的分析結(jié)果顯示，年輕乳腺癌通常侵襲性更強(qiáng)，ALN轉(zhuǎn)移率更高，并具有比老年乳腺癌更差的生存結(jié)果。比利時(shí)Leuven大學(xué)醫(yī)院的一項(xiàng)回顧性研究[20]發(fā)現(xiàn)，年齡對(duì)淋巴結(jié)受累的影響是分段的。年齡與ALN狀態(tài)之間的相關(guān)性曲線呈非線性的“U”型，在70歲之前，每增加10歲，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)降低13%（OR=0.87，95%CI=0.78～0.96，P ＜0.001），但70歲以后，年齡與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。Botteri 等[21]的研究也發(fā)現(xiàn)了類似的相關(guān)性曲線，但轉(zhuǎn)折點(diǎn)在65歲。在本研究中，年輕乳腺癌患者（＜45歲）的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率為39.6%；年齡每增加5歲，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)降低13.9%（OR=0.861，95%CI=0.836～0.887，P＜0.001）。通過分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，年輕患者一旦被診斷為乳腺癌，應(yīng)早期積極采取措施進(jìn)行治療，以期達(dá)到較好的預(yù)后和生活質(zhì)量。Zhang等[22]在回顧性分析1 671例早期乳腺癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)發(fā)現(xiàn)乳頭下方和乳腺外側(cè)腫瘤更容易發(fā)生ALN轉(zhuǎn)移。Janni 等[23]回顧性分析的結(jié)果也表明，ALN轉(zhuǎn)移與腫瘤位置顯著相關(guān)，腫瘤位于外側(cè)的病例的平均ALN轉(zhuǎn)移數(shù)量增加了29%，然而，Malter等[24]在整個(gè)乳腺癌人群中進(jìn)行多因素分析中發(fā)現(xiàn)腫瘤部位并不是淋巴結(jié)狀態(tài)的獨(dú)立影響因素。在本研究的單因素和多因素Logistic分析中，腫瘤位置被認(rèn)為與淋巴結(jié)狀態(tài)有關(guān)（P＜0.001），位于乳頭和中央部位的乳腺癌最容易發(fā)生ALN轉(zhuǎn)移，但未發(fā)現(xiàn)任意兩個(gè)不同的腫瘤部位的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)存在顯著性差異。臨床醫(yī)生應(yīng)警惕乳頭和中央?yún)^(qū)乳腺癌患者在進(jìn)行中央?yún)^(qū)保乳或全乳房切除時(shí)的ALN轉(zhuǎn)移。腫瘤大小每增加1 cm分為一組。單因素和多因素Logistic分析顯示，腫瘤大小是影響ALN狀態(tài)的因素之一（P＜0.001），腫瘤每增大1 cm，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率增加53.4%（OR=1.534，95%CI=1.507～1.563，P＜0.001）。張彥收等[25]收集了196例前哨淋巴結(jié)宏轉(zhuǎn)移臨床早期乳腺癌患者臨床資料，分析發(fā)現(xiàn)原發(fā)腫瘤大小、陽性前哨淋巴結(jié)個(gè)數(shù)是前哨淋巴結(jié)宏轉(zhuǎn)移的臨床早期乳腺癌患者非前哨淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移重要因素。Sopik等[26]分析發(fā)現(xiàn)對(duì)于大約7～60 mm大小的乳腺癌，腫瘤大小與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)之間存在明顯的線性相關(guān)性，與本研究的分析結(jié)果一致。既往研究[27-31]表明，ER、PR和HER-2狀態(tài)是淋巴結(jié)狀態(tài)的預(yù)測指標(biāo)，謝競等[32]檢測了84例青年乳腺癌腫瘤樣本中的C-erbB-2蛋白表達(dá)，結(jié)果顯示C-erbB-2蛋白在青年乳腺癌中的陽性表達(dá)水平與ALN的轉(zhuǎn)移存在正相關(guān)。而本項(xiàng)研究的多因素分析結(jié)果顯示，HER-2狀態(tài)對(duì)年輕乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)未見顯著影響（P=0.516）。結(jié)果的差異可能與納入研究人群的年齡、分析的影響因素、采取的統(tǒng)計(jì)方法不同有關(guān)。

由于外部驗(yàn)證可以進(jìn)一步測試風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型的潛在適用性，本研究使用武漢大學(xué)中南醫(yī)院的391例病例對(duì)模型進(jìn)行了測試。內(nèi)外和外部驗(yàn)證均表明預(yù)測模型具有較好的預(yù)測價(jià)值。雖然列線圖在預(yù)測ALN轉(zhuǎn)移方面顯示出了良好的準(zhǔn)確性，但是在解釋分析結(jié)果時(shí)必須考慮到數(shù)據(jù)的局限性。首先，使用回顧性研究的數(shù)據(jù)導(dǎo)致了選擇偏倚的可能性。例如，一些患者可能已經(jīng)接受了術(shù)前新輔助治療，因此手術(shù)中獲得的信息（如TNM分期）可能不如初診時(shí)準(zhǔn)確，這可能導(dǎo)致淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率比實(shí)際上低。其次，基于SEER數(shù)據(jù)庫建立模型時(shí)，腫瘤的大小和T分期均來自于腫瘤切除后的數(shù)據(jù)，而我們在術(shù)前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測時(shí)，只能依賴臨床體檢、乳腺超聲、X線、MRI影像學(xué)檢查。此外，多因素Logistic回歸分析顯示，年輕乳腺癌患者種族和腫瘤邊側(cè)對(duì)淋巴結(jié)狀態(tài)也有明顯影響。然而，根據(jù)列線圖，腫瘤和邊側(cè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)得分低于10分，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)總分的貢獻(xiàn)并不大。此外，既往研究未發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)狀態(tài)與種族或邊側(cè)的關(guān)系，需要聯(lián)合更多的區(qū)域醫(yī)療中心，納入更多的數(shù)據(jù)資料以供進(jìn)一步研究。盡管有這些局限性，列線圖的內(nèi)部和外部驗(yàn)證顯示AUC大于0.7，顯示了較好的預(yù)測能力，希望能對(duì)臨床工作提供一定的借鑒。

總而言之，本研究基于人群的隊(duì)列建立了年輕乳腺癌患者的ALN狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型，該模型應(yīng)用現(xiàn)有的臨床病理因素來評(píng)估ALN轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)，并且顯示出較好的預(yù)測能力。大數(shù)據(jù)的分析發(fā)展有望進(jìn)一步提高腫瘤的準(zhǔn)確診斷和治療，為人類醫(yī)學(xué)提供更好的幫助和支持。