引用本文
邸玉玮, 阳霞, 段玮, 梁敏文, 李正康, 董晖. ROC曲线评价NSE、CEA、CYFRA21-1辅助肺癌诊断效能.循证医学, 2015,15(4): 237-240
DI Yu-wei, YANG Xia, DUAN Wei, LIANG Min-wen, LI Zheng-kang, DONG Hui. Diagnostic Value Analysis of Serum NSE, CEA, CYFRA21-1 for Lung Cancer Based on ROC Curve and Logistic Regression. Journal of Evidence-based Medicine, 2015,15(4): 237-240  
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ROC曲线评价NSE、CEA、CYFRA21-1辅助肺癌诊断效能
邸玉玮1, 阳霞2, 段玮3, 梁敏文1, 李正康1, 董晖1
1. 广东省人民医院检验科、广东省医学科学院,广州510080
2. 中山大学肿瘤防治中心病理科, 广州510060
3. 河北医科大学第一医院, 石家庄050011

作者简介：邸玉玮（1974-）,女,河北唐县人,副主任技师,医学博士,从事临床生物化学、分子诊断。

摘要

目的 评估本实验室NSE、CEA、CYFRA21-1阳性判断值,分析其辅助肺癌诊断的效能。方法 研究对象为广东省人民医院2013-2014年度门诊及住院患者,化学/电发光法检测血清中的NSE、CEA、CYFRA21-1浓度,以病理或穿刺活检诊断为诊断标准,SPSS16.0、MedCale软件进行Logistic回归、ROC曲线分析,以尤登指数最大为阳性判断值,通过比较AUC分析单/多指标联合辅助肺癌诊断的效能。结果 最佳阳性判断值NSE为>18.48 ng/mL[敏感度55.7%（53.0%~58.4%）,特异度63.1%（56.6%~69.2%]、CEA为>3.36 ng/mL[敏感度60.0%（57.6%~62.3%）,特异度79.6%（75.7%~83.1%）]、CYFRA21-1为>4.4 ng/mL[敏感度47.4%（45.0%~49.8%）,特异度83.7%（79.3%~87.4%）]。CEA+CYFRA21-1+NSE联合辅助肺癌诊断,AUC比各单项应用均有增加（ P值均<0.01）,但与CEA+CYFRA21-1联合应用AUC差异无显著性（ P>0.05）。两项指标联合应用组间比较,CEA+CYFRA21-1为最佳组合。NSE辅助小细胞肺癌（AUC=0.938）,CEA辅助腺癌（AUC=0.793）,CYFRA21-1辅助鳞癌诊断（AUC=0.843）的效能最佳。结论 本地人群血清NSE、CEA、CYFRA21-1辅助肺癌诊断的最佳阳性判断值与生产商提供的值略有差异,多指标联合的辅助诊断效能高于单指标,NSE、CYFRA21-1、CEA对不同病理类型肺癌的辅助诊断各有针对性,推荐三项联合检测辅助肺癌诊断。

关键词: 肺癌; 癌胚抗原（CEA）; 神经源特异性烯醇化酶（NSE）; 细胞角蛋白19片段（CYFRA21-1）; ROC 曲线
中图分类号:R446.11 文献标识码:A 收稿日期:2015-03-27
基金:广东省医学科研基金资助项目（A2014025）; 广州市科研专项一般项目资助（1563000383）
Diagnostic Value Analysis of Serum NSE, CEA, CYFRA21-1 for Lung Cancer Based on ROC Curve and Logistic Regression
DI Yu-wei1, YANG Xia2, DUAN Wei3, LIANG Min-wen1, LI Zheng-kang1, DONG Hui1
1. Clinical Laboratory, Guangdong General Hospital, Guangdong Academy of Medical Sciences, Guangzhou 510080, China
2. Pathology Department, Sun Yat-sen University Cancer Center, Guangzhou 510060, China
3. The First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050011, China
Abstract

Objective To investigate the diagnostic values of tumor markers （NSE、CEA、CYFRA21-1）for lung cancer with receiver operating characteristic （ROC）curve and logistic regression （LR）analysis.Methods The serum concentrations of NSE、 CEA and CYFRA21-1 were measured by chemiluminescent or electrochemica immunoassay. The area under the ROC curve（AUC）, sensitivity, specificity and Youden’s index were calculated and compared by SPSS 16.0 and MedCale software.Results In patients with lung cancer, the ideal threshold point identified from the ROC curve for NSE was >18.48 ng/mL, with a sensitivity of 55.7% （95%CI 53.0%~58.4%） and a specificity of 63.1%（95%CI 56.6%~69.2%）. The ideal threshold point for CEA is >3.36 ng/mL, with a sensitivity of 60.0% （95%CI 57.6%~62.3%） and a Specificity of 79.6%（95%CI 75.7%~83.1%）. The ideal threshold point based on ROC curve for CYFRA21-1 was >4.4 ng/mL, with a Sensitivity of 47.4%（95%CI 45.0%~49.8%） and a Specificity of 83.7%（95%CI 79.3%~87.4%）. Combined two or three indexes can increase AUC significantly. NSE has the best AUC（0.938） in small cell lung cancer, CEA has the best AUC （0.793） in adenocarcinoma, CYFRA21-1 has the best AUC（0.843） in squamous carcinoma.Conclusions Combined analysis three indexes indicated an increase in AUC for lung cancer diagnostis.

Key words: lung cancer; carcinoembryonic antigen （CEA）; neuron specificenolase （NSE）; cytokeratin 19 fragments （CYFRA21-1）; ROC curve
1 前 言

肺癌是中国男性发病率最高, 女性除乳腺癌之外最高的恶性肿瘤, 且死亡率高[1, 2], 早期手术切除治疗可以使患者的5年生存率提高10%, 早期诊断十分重要[3, 4]。美国临床生化学会推荐的肺癌血清标志物包括癌胚抗原（carcinoembryonic antigen, CEA）、细胞角蛋白19片段（cytokeratin 19 fragments, CYFRA21-1）、神经源特异性烯醇化酶（neuron specificenolase, NSE）。2005年美国临床生物化学学会关于肺癌血清标志物的应用建议是：在无症状或高危人群中, CYFRA21-1、CEA、NSE不能用做肺癌筛查, 病理类型未知时需要检测所有指标。血清标志物对于肺癌仅具有辅助诊断功能, 确诊需结合患者症状、影像学如低剂量螺旋CT检查和病理学检测情况。但因外周血采集方便、创伤小、检测成本较低等原因, 血清肿瘤标志物应用日益广泛。目前实验室常用化学或电化学发光法检测人血清NSE、CEA、CYFRA21-1, 多采用参考范围上限为阳性判断值, 而参考范围由试剂生产公司提供, 来源为西方小样本人群, 时常受到患者、医生质疑, 有必要评估本实验室检测人群的肿瘤标志物最佳阳性判断值、联合应用价值、特异病理类型等, 从多个角度探讨血清NSE、CEA、CYFRA21-1对肺癌的辅助诊断价值。

2 材料与方法
2.1 研究对象

肺癌病例来自广东省人民医院2013年2月至2014年2月收治的门诊及住院患者（肺科、胸部肿瘤科、胸外科）, 依据临床症状、影像学检查、病理检查等诊断为肺癌, 取初次发现病例首次入院检测结果。肺癌病例中男性∶ 女性比例为2∶ 1, 与文献报道相符[1], 平均年龄59岁。对照组为同期收治的肺部良性疾病患者, 年龄及性别匹配的健康体检者。病理类型分析部分只选用三项全检并且病理或穿刺活检确诊的肺癌患者。

2.2 研究方法

检测方法及原理：采集空腹静脉血4 mL, 收集于干燥血清管（BD）, 避免剧烈摇晃, 3 000 rpm离心10分钟, 60分钟内测定, 长期标本保存于-80℃。CEA采用化学发光法检测（DXI 800, Beckman）, NSE、CYFRA21-1采用电化学发光法检测（Cobas e601, Roche）。目前阳性判断值CEA（> 5 ng/mL）、NSE（≥ 16.3 ng/mL）、CYFRA21-1（> 3.3 ng/mL）来自试剂生产公司提供的参考值范围上限。

2.3 统计分析

SPSS 16.0、MedCale绘制ROC曲线, 计算并比较受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线下面积（area under the curve, AUC）, 以尤登指数（Y）最大为最佳阳性判断值, 多因素联合分析采用Logistic回归, 然后绘制ROC曲线, 比较AUC 的差异。

3 结 果
3.1 通过ROC曲线分析NSE、CEA、CYFRA21-1辅助肺癌诊断的最佳阳性判断值

NSE（肺癌n=1 357, 对照n=241）对肺癌诊断的ROC曲线 AUC（0.610）, NSE取> 18.48 ng/mL时, 尤登指数最大（0.19）。CEA（肺癌n=1 710, 对照n=475）对肺癌诊断的ROC曲线AUC（> 0.750）, CEA取> 3.36 ng/mL时, 尤登指数最大（0.40）。CYFRA21-1（肺癌n=1 685, 对照n=343）对肺癌诊断的ROC曲线AUC（0.695）, CYFRA21-1取> 4.40 ng/mL时, 尤登指数最大（0.31）, 与试剂生产公司提供的阳性判断值CEA> 5.0 ng/mL、NSE> 16.3 ng/mL、 CYFRA21-1 > 3.3 ng/mL比较, NSE、CYFRA21-1新阳性判断值辅助肺癌诊断的效能更高。见图1和表1。

图1 NSE、CEA、CYFRA21-1辅助肺癌诊断的ROC曲线

表1 新旧阳性判断值对于NSE、CEA、CYFRA21-1辅助肺癌诊断效能
3.2 NSE、CEA、CYFRA21-1两两或三者联合辅助肺癌诊断效能

（1）CEA、CYFRA21-1联合辅助肺癌诊断, AUC比单项应用均有明显升高, 差异有显著性, P值均< 0.05。CEA与CYFRA21-1比较, P< 0.05, 见表 2。

表2 CEA、CYFRA21-1联合辅助肺癌诊断的效能分析

（2）CEA、NSE联合辅助肺癌诊断, 与NSE单独应用比较P< 0.01, AUC增加; 与CEA单独应用比较P> 0.05, AUC差异无统计学意义。CEA与NSE比较, P< 0.01, AUC较大。见表3。

表3 CEA、NSE联合辅助肺癌诊断的效能分析

（3）CYFRA21-1、NSE联合辅助肺癌诊断, 与NSE单独应用比较P< 0.01, AUC增加; 但与CYFRA21-1单独应用比较P> 0.05, AUC差异无统计学意义。CYFRA21-1与NSE比较P< 0.01, AUC较大。见表4。

表4 CYFRA21-1、NSE联合辅助肺癌诊断的效能分析

（4）CEA、CYFRA21-1、NSE联合辅助肺癌诊断, AUC比各单项应用均有增加, P均< 0.01。三项指标联合比CEA、CYFRA21-1分别与NSE联合应用AUC增加, P均< 0.01。但三项指标联合与CEA+CYFRA21-1联合应用比较, P> 0.05, AUC差异无统计学意义。两项指标联合组间两两比较, CEA+NSE与CYFRA21-1+NSE比较P> 0.05, 差异无统计学意义, CEA+CYFRA21-1是最佳组合。见表5和表6。

表5 CEA、CYFRA211、NSE联合辅助肺癌诊断的效能分析
表6 CEA、CYFRA21-1、NSE联合辅助肺癌诊断AUC相互比较
表 7 NSE、CEA、CYFRA21-1辅助不同病理类型肺癌诊断效能分析

以上数据说明三个指标联合优于单项, CEA、CYFRA21-1联合的确比任何一个指标单独使用更为有效辅助肺癌诊断, 是推荐组合, 但未发现联合应用NSE能够增加AUC面积, NSE的辅助肺癌诊断效能表现在哪里呢?

3.3 NSE、CEA、CYFRA21-1对于不同病理类型肺癌的辅助诊断效能

对于确诊为肺癌的患者, 按病理类型进行了分析。对于腺癌, CEA的AUC最大（0.793）, 对于鳞癌, CYFRA21-1的AUC最大（0.843）, 对于小细胞肺癌, NSE的AUC最大（0.938）, 见表7和图2。因不同项目对于不同病理类型肺癌各有针对性, 联合应用各项指标, 包括NSE能够更好地辅助肺癌诊断, 所以仍然建议联合检测三项指标。

图2 NSE、CEA、CYFRA21-1辅助不同病理类型肺癌诊断的ROC曲线分析

4 讨 论

肺癌恶性程度高, 生长快, 预后差, 手术治疗是肺癌最重要和最有效的治疗手段, 早诊断、早治疗可明显提高患者的生存率、改善生存状况。采几毫升静脉血, 选择灵敏度高、特异性好的肿瘤标志物, 结合临床症状和低剂量螺旋CT检查可以有效辅助肺癌诊断[5]。目前多采用参考范围上限为阳性判断值, 参考范围由试剂制造商提供, 数据来源为西方人群且例数有限, 如NSE（n=547）、 CEA（n=301）和CYFRA21-1（n=526）, 试剂制造商建议实验室建立自己的阳性判断值。此外, 环境污染、疾病、药物等因素使人群肿瘤标志物水平改变, 有必要对于本实验室血清肿瘤标志物的最佳阳性判断值进行探讨。本文研究对象为广东省人民医院收治的肺癌、肺良性疾病患者及健康体检者, 样本数大于1 400例, 通过ROC曲线分析, 以尤登指数（Y）最大为最佳阳性判断值, 方法合理。病例来源于我院日常门诊、住院人群, 70%来源于广东省内, 研究结果适用于本实验室。最终得到最佳阳性判断值CEA> 3.36 ng/mL, 低于原来的> 5.0 ng/mL, 提高了CEA辅助肺癌诊断的敏感性。NSE为> 18.48 ng/mL, 高于原来的> 16.3 ng/mL, CYFRA21-1为> 4.4 ng/mL, 高于原来的> 3.3 ng/mL, 提高了两个指标辅助肺癌诊断的特异性。

NSE、CEA、CYFRA21-1辅助肺癌诊断, 联合使用比单独一项更能够提高辅助肺癌诊断的效能。如果只能选用两项指标, 建议CEA、CYFRA21-1组合对AUC的提高就已经与三项指标组合差异无几。联合检测NSE不会显著提高AUC, 但其优势在于对于小细胞肺癌辅助诊断效能最佳。NSE是小细胞肺癌最敏感最特异的肿瘤标志物, 且放化疗前浓度是预后最敏感的指标[6, 7]。三项指标对于辅助不同病理类型肺癌诊断的针对性, 如CEA对于腺癌、CYFRA21-1对于鳞癌, 也是联合应用三项指标的重要原因。以上辅助诊断策略与中国抗癌协会肺癌专业委员会的临床指引与共识中肿瘤标志物相关内容一致[8]。2005年国家生物医学分析中心也建议病理类型未知时, 检测所有血清肿瘤标志物指标, 本文推荐联合应用三项指标。

评论

曾方银教授（南方医科大学）:

肺癌的血清学诊断一直是临床应用的重要辅助手段, CEA、NSE、CYFRA21⁃1的应用价值近年来被广为重视。该研究通过回顾性分析上千例肺癌患者的资料，主要利用ROC曲线结合尤登指数探讨CEA、NSE、CYFRA21⁃1诊断肺癌的最佳阳性判断值，通过AUC分析比较单/多指标联合辅助肺癌诊断效能，确定了CEA、NSE、CYFRA21⁃1的阳性截断值分别为3.36 ng/mL、18.48 ng/mL和4.4ng/mL。这与生产商提供的欧美人群均有一定差异，提高了CEA辅助肺癌诊断的敏感性和NSE、CYFRA21⁃1辅助肺癌诊断的特异性，更适用于本地人群。CEA+CYFRA21⁃1为两项指标联合应用的最佳组合，其与三项指标联用的诊断效能相当。CEA、NSE、CYFRA21⁃1辅助诊断肺腺癌、小细胞肺癌和肺鳞癌的AUC分别为0.793、0.938和0.843，各自对不同病理类型的肺癌辅助诊断更具针对性。

本研究属于回顾性资料分析，其最大的价值在于所得到的新的截断值是否更适用于国内人群的实验诊断。因此有必要就新cut off值进行前瞻性研究，将其应用于较大样本的新来院临床疑似病例的实验诊断，并与最后的标准诊断结果进行比较，进一步证实新cut off值的合理性，更好地指导肺癌的血清学辅助诊断。　

李河教授（广东省人民医院）：

肺癌恶性程度高，选择灵敏度高、特异度高的肿瘤标志物可有效辅助肺癌诊断。本文结果“最佳阳性判断值”CEA 3.36 ng/mL，低于原来的5.0 ng/mL，即提高了其灵敏度。 NSE为18.48 ng/mL，高于原来的16.3 ng/mL；CYFRA21⁃1为4.4 ng/mL，高于原来的3.3 ng/mL；皆即提高其特异度。本文推荐联合NSE、CEA、CYFRA21⁃1三项指标；或联合CEA、CYFRA21⁃1两项指标进行辅助肺癌诊断；认为多指标联合的辅助诊断效能高于单指标。

本文内容可归属于“疾病诊断性试验”的评价，并且应用到“多项诊断性试验的联合（平行试验parallel test或并联试验；系列试验serial test或串联试验）”。本文研究结果对于人群中肺癌病人的早发现早诊断，有一定应用价值。但本文数据是基于“回顾性资料”，如能够按照“疾病诊断性试验”原则进行科学设计并良好执行（如金标准确定；病例组、对照组选择；样本量确定；与金标准盲法比较控制疑诊偏倚；诊断试验与金标准试验实施的时间间隔及先后顺序等），可进一步提升其结果的真实性和可靠性。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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