PLoS ONE: Anvendelse af ThinPrep bronkial Børstning Cytologi i tidlig diagnosticering af lungekræft: en retrospektiv Study

Abstrakt

De fleste af lungekræftpatienter er diagnosticeret på fremskredne stadier af sygdommen. Denne undersøgelse evaluerede den diagnostiske værdi af ThinPrep (TP) bronkial børstning cytologi i lungekræft. I alt 595 patienter med mistænkelige lungecancer blev indrulleret i denne undersøgelse. De bronchiale børstning prøver blev fremstillet ved TP. Dataene blev derefter sammenlignet med histologi af lunge vævsprøver. Histologisk 479 af disse 595 patienter blev diagnosticeret med lungecancer, herunder 223 tilfælde af lunge pladecellecarcinom (SCC), 77 tilfælde af lunge adenocarcinom (ADC) og 152 tilfælde af småcellet lungecarcinom (SCLC). TP cytologi afslørede i alt 460 tilfælde af lungekræft (herunder 232 VKF, 91 ADCs og 108 SCLCs). TP cytologiske teknik havde 87.06% følsomhed og 62,93% specificitet ved diagnosticering af lungecancer. Specifikt TP cytologi bekræftet 195 af 223 SCC’er, 47 af 77 ADCs, og 94 af 152 SCLCs. TP cytologi viste 87,44% følsomhed og 90,05% specificitet til diagnosticering af SCC, med en Matthews korrelationskoefficient (MCC) på 0.820; mens følsomheden blev reduceret til 61.04% og specificiteten var 90,93% til diagnose af ADC, med en MCC på 0,464. Til diagnosticering af SCLC, følsomheden var 61,84%, og specificiteten var 96,84%, med en MCC på 0,648. Således er denne undersøgelse viste nytten af ​​TP bronkial børstning cytologi i tidlig diagnosticering af lungekræft, især den tidlige fase af lunge SCC. En prospektiv klinisk forsøg vil kontrollere disse data, før de oversættes til klinikken

Henvisning:. Liu C, Wen Z, Li Y, Peng L (2014) Anvendelse af ThinPrep bronkial Børstning Cytologi i tidlig diagnosticering af lungekræft : En retrospektiv undersøgelse. PLoS ONE 9 (4): e90163. doi: 10,1371 /journal.pone.0090163

Redaktør: Oliver Schildgen, Kliniken der Stadt Köln gGmbH, Tyskland

Modtaget: 24 oktober, 2013; Accepteret: 27 Jan 2014; Udgivet 23. april, 2014

Copyright: © 2014 Liu et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Forfatterne har ingen støtte eller finansiering til at rapportere

konkurrerende interesser:.. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Lungekræft er den mest betydningsfulde i verden sundhedsproblem og bidrager til 30% af mandlige og 26% af de kvindelige kræftrelaterede dødsfald, og cirka 1.380.000 mennesker dør af lungekræft hvert år [1], [2]. Til dato er de fleste lungekræftpatienter diagnosticeret på et fremskredent stadium af sygdommen, hvilket gør helbredelig kirurgi ikke en mulighed; således, tidlig diagnosticering og effektiv behandling er nøglen til at forlænge overlevelsen af ​​patienter med lungecancer. Til dette formål, vores forskning udnytter cytologi af bronchiale børste prøver til den indledende vurdering og diagnosticering af lungekræft. Der er en række af prøveforberedelse teknikker til rådighed for cytologisk evaluering og påvisning af lungekræft [3], herunder exfoliativ og slibende cytologi (bronchioalveolar lavage, bronkial børstning, eller bronkial vask) og fin nål aspiration (FNA) cytologi [4] – [ ,,,0],6]. Ikke desto mindre er væskebaseret, monolag cytologiske forberedelse (ThinPrep, TP) er en automatiseret cytopreparatory teknik, der er udviklet til at forbedre både prøvetagning og cytopreparation [7]. Nytten af ​​TP af lunge celleprøver er blevet bredt accepteret som en vigtig diagnostisk metode i forskellige kliniske omgivelser og har vist sig at have en stor forening med væv histologisk diagnose [8] – [11]. Fordelene ved denne fremgangsmåde indbefatter forbedret visualisering af diagnostiske celler; ensartet tykkelse af cytologi dias, bedre cellulære konserveringsmidler, fjernelse af luft-tørring artefakter, og eliminering af tilsløre blod og inflammatorisk ekssudat [12]. Det har dog en ulempe; for eksempel kunne maligne celler inde i hæmoragiske organ-cavity effusioner let visualiseres som vævsfragmenter og kan fjernes ved TP processor. Denne svaghed kan nedsætte følsomheden af ​​TP og understreger dens betydning som et nyttigt diagnostisk værktøj. Men forkerte præparater prøveudtagning kunne let kompromittere kvaliteten af ​​cytologi slide grund af luft-tørring, en tyk udstrygning eller anden skade på cellemorfologien [7]. Således kan TP bronkial børstning cytologi give en indledende diagnose af lungekræft. Tidligere undersøgelser har vist, at TP er ofte blevet anvendt ved diagnose af lungecancer under anvendelse cytologiske prøver fra spyt, bronkial vask, eller FNA [6], [8], [13]. Til dato har der været meget få undersøgelser, der anvender TP bronkial børstning prøver. Således er formålet med den aktuelle undersøgelse var at sammenligne den diagnostiske værdi af TP bronkial børstning cytologi i lungekræft til den tilsvarende histologisk diagnose i hver af 595 patienter med mistænkelige lungekræft, som gennemgik en fibro bronkoskopi.

Materialer og Metoder

Patient Befolkning og prøveforberedelse

i alt 595 konsekutive bronchiale børstning sager blev efterfølgende indskrevet fra First Hospital i Jilin Universitet (Changchun, Kina) mellem maj 2010 og maj 2012. Disse patienter omfattede 381 mænd og 214 kvinder med en gennemsnitsalder på 57 år for mænd og 55,4 år for kvinder (tabel 1). Denne undersøgelse blev godkendt af Etisk Komité 1st Hospital i Jilin Universitet. Alle deltagere gav skriftligt samtykke til at deltage i denne forskning og detaljerne i denne godkendelsesproceduren. Skriftligt samtykke blev givet af patienterne for deres oplysninger, der skal lagres på hospitalet databasen og bruges til forskning.

To cytopatologer, der blev oplevet lunge cytologists i vores institution, analyserede prøverne. De bronkiale vask prøver blev opnået under fiberoptiske bronkoskopi procedurer udført i patienter med en klinisk eller radiologisk diagnose af en formodet pulmonal neoplasme. Bronkial vask prøver blev indsamlet i CytoLyt indsamling medier. Alle prøver blev fremstillet ved TP-metoden (Cytyc Corp., Marlborough, MA) i overensstemmelse med producentens anbefalede procedurer. Den bronkiale slim biopsi blev samtidig foretaget for alle tilfælde. Den cytologiske diagnose fulgte retningslinjerne for World Health Organization (WHO) klassificering [14]. Iscenesættelsen af ​​ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) blev defineret i henhold til retningslinjerne i 2009 International Association for Study of Lung Cancer (IASLC). Iscenesættelsen af ​​småcellet lungekræft (SCLC) blev defineret i henhold Veterans Administration Lung Study Group iscenesættelse system. SCLC var opdelt i begrænset stadie (LS) og omfattende fase (ES). Den histologiske diagnose af de bronchiale biopsi blev betragtet som patientens endelige diagnose. Ud af disse 595 patienter, viste væv histologiske diagnoser 116 godartede tilfælde og 479 tilfælde af lungekræft. I tilfælde lungekræft, var der 223 planocellulært karcinom (SCCS), 77 adenocarcinomer ADCS () og 152 små celle carcinomer (SCLCs).

TP Klargøring og forarbejdning

For TP fremstilling og forarbejdning eksemplar blev alle bronchiale vask prøver placeret i 30 ml CytoLyt, centrifugeres, resuspenderes i PreservCyt Solution (Xinbaishi, USA), og sat på TP processor med et dias pr prøve. Glassene blev derefter farvet med Papanicolaou pletten og dækket med et dækglas. De cytologi slides blev derefter blindt undersøges under et mikroskop uafhængigt af to cytopatologer. Evalueringerne af cytomorphological funktioner, samlet cellularitet, bevarelse af cellulær morfologi, og fjernelse af baggrundsmateriale (fx inflammatoriske eller blodceller, slim). Alle cytologiske objektglas blev tildelt til en af ​​følgende fem kategorier: (A) Utilfredsstillende: der var ingen eller kun få epitelceller og makrofager med en dunkel baggrund (fx inflammation, blod og slim); (B) Normal: der var kun normale cellulære komponenter; (C) Benign: der var normale cellulære komponenter med inflammatoriske celler, men uden atypiske celler; (D) Mistænkelig: der var atypiske celler, der var mistænkelige for malignitet; (E) malignt:. Der var bestemte maligne celler

Statistisk analyse

TP cytologiske data blev sammenlignet med de histologiske diagnoser og vurderet for sensitivitet, specificitet, positiv prædiktiv værdi (PPV), og negativ prædiktiv værdi (NPV). Matthews Korrelationskoefficienten (MCC) [29], [30] blev beregnet til at bestemme korrelationen af ​​TP cytologiske diagnose med vævet histologisk diagnose. MCC svinger mellem -1 og +1. En koefficient på 1 repræsenterer en perfekt forudsigelse, 0 betegner ikke bedre end en tilfældig forudsigelse, og -1 indikerer total uenighed mellem forudsigelse og observation.

Resultater

Patient Karakteristik

i alt 595 konsekutive bronchiale børstning sager blev efterfølgende evalueret i denne undersøgelse, som omfattede 381 mandlige og 214 kvindelige patienter. De bronkiale vask prøver blev opnået under fiberoptiske bronkoskopi procedurer. Den gennemsnitlige alder for patienter i denne undersøgelse var 56,42 år (57 år for mænd og 55,4 år for kvinder). Alderen af ​​patienter diagnosticeret med lungekræft svinger primært mellem 50 til 70 år i Kina; Der var således ingen signifikant forskel med hensyn til alder for både mandlige og kvindelige patienter i denne undersøgelse. Men lungekræft forekommer oftere hos mænd end hos kvinder. De patientdemografi er opsummeret i tabel 1. tumoren stadier af patienterne med SSC, ADC, eller SCLC er opsummeret i tabel 2. De fleste patienter med SSC var i den tidlige fase, mens hovedparten af ​​patienterne med ADC var i fremskredent stadium. Desuden 58,6% af patienter med SCLC var i den begrænsede fase, og 41,4% af dem var i den omfattende fase.

Cytomorphological Karakteristik af lungekræft i TP Cytologi

Morfologisk, egenskaberne ved de tre store undertyper af lungecancer præsentationsform. Kort fortalt SCC er normalt en centralt lokaliseret tumor, der vokser inde i bronkie eller lungen; således, er det relativt let at opnå en stor mængde af tumorceller i bronkiale børstning prøver. TP cytologi træk veldifferentieret SSC blev karakteriseret ved individuelle celler eller sammenhængende ark af tumorceller med klare celle grænser og en tæt cytoplasma, medens dårligt differentieret SCC var vanskeligt at skelne fra dårligt differentieret ADC. Typisk blev det betragtet som højt cellularitet og små grupper af tumorceller. Den nukleære /cytoplasmatiske (N /C) forholdet var relativt høj (figur 1A og 1B). Desuden er ADC normalt placeret i en perifer del af lungen. Typiske træk ved ADC i TP cytologi inkluderet cellulære klynger med en dyb fokus på grund af de tredimensionale klynger af store vakuolefyldt celler. Nogle gange, de enkelte celler eller acinære (glandulær) ordninger var synlige i TP cytologi dias. N /C-forhold var normalt høj (figur 2A og 2B). Desuden er SCLC sædvanligvis lokaliseret centralt. SCLC er en høj kvalitet neuroendokrin tumor og er forbundet med tobaksrøg og en dårlig prognose. Funktionerne i SCLC i TP cytologi omfattede en bifasisk population af levedygtige og degenererende tumorceller. Disse celler havde en ringe cytoplasma med en tynd cyanophilic fælg, enkelt eller løse klynger, støbning, og DNA artefakter. N /C-forhold var høj (figur 3A og 3B).

Små klynger af maligne celler med træk af dårligt differentieret carcinom. (A), Well-opdelte SCC. Cytologiske funktioner er kendetegnet ved individuelle celler eller sammenhængende ark tumorceller med klare celle grænser og en tæt cytoplasma. (B), dårligt differentieret SCC. Cytologi viser høj cellularitet og små grupper af tumorceller. Den nukleare /cytoplasma (N /C) forholdet var som regel høj (Papanicolaou farvning, den oprindelige forstørrelse var 400 ×).

(A og B), Typiske træk ved ADC i cytologi omfatter cellulære klynger med en dyb fokus på grund af de tredimensionale klynger af store vakuolefyldt celler. Nogle gange, de enkelte celler eller acinære (glandulær) ordninger var synlige i cytologi dias. Den nukleare /cytoplasma (N /C) forholdet var som regel høj (Papanicolaou farvning, den oprindelige forstørrelse var 400 ×)

(A og B), Funktionerne i SCLC i cytologi omfattede en bifasisk befolkning. af levedygtige og degenererende tumorceller. Disse celler havde en ringe cytoplasma med en tynd cyanophilic fælg, enkelt eller løse klynger, støbning, og DNA artefakter. Den nukleare /cytoplasma (N /C) forholdet var som regel høj (Papanicolaou farvning, den oprindelige forstørrelse var 400 ×)

Foreningen af ​​TP Cytologi med Tissue histologisk diagnose

Den sidste. væv histologi af bronchiale biopsier bekræftede 479 lungekræfttilfælde fra disse 595 patienter. Især ud af disse 479 patienter, der var 223 SCC’er, 77 ADCs og 152 SCLCs. TP bronkial børstning cytologiske data viste 460 lungekræfttilfælde, ud af 595 patienter (dvs. 232 VKF, 91 ADC’er og 108 SCLCs). Derfor TP cytologi held diagnosticeret 417 tilfælde ud af 479 lungekræft, diagnosen sensitivitet var 87.06%, diagnosen specificiteten var 62,93%, PPV var 90,65%, NPV var 54.07%, og MCC var 0,473. Men ifølge lungerne histologi, TP cytologi held opdaget 195 SCC’er ud af 223 sager, 47 ADC’er ud af 77 tilfælde, og 94 SCLCs ud af 152 tilfælde. Følsomheden af ​​TP cytologi til diagnosticering af SCC var 87,44%, specificiteten var 90,05%, PPV var 84,05%, NPV var 92,29%, og MCC var 0.820. I modsætning hertil blev følsomheden for ADC diagnose reduceret til 61,04%, og PPV til 50,00%, men specificiteten var stadig høj (90,93%), NPV var 94,01%, og dermed MCC blev reduceret til 0,464. Tilsvarende følsomheden for SCLC diagnose var 61,84%, specificiteten var 96,84%, PPV var 87,04%, NPV var 88,09%, og MCC var 0,664 (tabel 3).

Diskussion

i denne undersøgelse har vi vurderet den diagnostiske værdi af TP bronkial børstning cytologi i lungekræft i forhold til den tilsvarende histologiske diagnose i hver af 595 patienter med mistænkelige lungekræft, der gennemgik en fibro bronkoskopi. Vi fandt, at sammenlignet med den histologiske diagnose af bronkial biopsi blev TP bronkial børstning cytologi tæt forbundet med den tilsvarende histologisk diagnose, hvilket antyder, at denne metode er meget nyttigt at tilføje til lungekræft diagnose, især for SCC med mere end 90% følsomhed og specificitet . Desuden MCC var op til 0.820, hvilket svarer til en fremragende aftale med den histologiske diagnose af SCC. Imidlertid er et prospektivt klinisk forsøg nødvendige for at kontrollere dette fund.

I vores aktuelle undersøgelse fandt vi, at patientens demografiske data viste, at forekomsten af ​​lungekræft overvejende påvirket i alderen fra 50 til 70 år i Kina, hvilket er i overensstemmelse med data fra andre lande [15], [16]. Men der var ingen signifikant præference mellem mænd og kvinder med hensyn til alder. Gennemsnitsalderen var 56,42 år i denne kohorte af patienter. Således kan TP bronkial børstning cytologi gælder for denne aldersgruppe til screening lungekræft. Faktisk er respiratorisk cytologi i stigende grad anvendes i den oprindelige vurdering af lungesygdomme, især i lungekræft [6], [8], [13], [17] – [19]. Bronkial børstning opnås ofte ved fiberoptiske bronkoskopi sammen med bronkial vask eller transbronkial FNA /forcep biopsier [6]. Således kan TP cytologi udnyttes i disse prøver til tidlig diagnosticering af lungekræft. I den aktuelle undersøgelse, vi opnåede bronkiale børstning prøver fra fiberoptisk bronkoskopi og anvendt fremstillingsprocedure TP prøve i et samlet 595 patienter, der var mistænkt for at have lungecancer. Ud af disse 595 patienter blev 479 tilfælde histologisk diagnosticeret som havende lungekræft, mens TP cytologi diagnosticeret 460 tilfælde af lungekræft. Sammenlignet med den histologiske diagnose, TP cytologi havde en følsomhed på 87,06% og en specificitet på 62,93% for lungekræft diagnose. Brug af lungekræft histologisk fordeling, TP bronkial børstning cytologi havde en endnu højere følsomhed og specificitet for lunge SCC diagnose, hvilket indikerer, at denne metode er anvendelig ved tidlig påvisning af lungekræft, især når histologisk diagnose ikke er tilgængelig (f.eks resektabel lunge kræft).

Desuden præcise underklassificere lungekræft er afgørende for en effektiv forvaltning af patienter [20]. En falsk klassificering vil resultere i forsinket behandling og føre til høj dødelighed. Dette er specielt gældende for avancerede lungekræft patienter med inoperabel sygdom. Klinikere vil udnytte cytologi som et middel til at stille diagnosen så nøjagtige som muligt. Således kunne TP bronkial børstning cytologi eller TP transbronkial FNA cytologi bruges til at hjælpe lungekræft diagnose med bekræftelse af histologi typen. I vores nuværende undersøgelse har vi yderligere grupperet patienter til sådanne med SCC, ADC, og SCLC baseret på TP cytologi. TP cytologi bekræftede, at 195 af 223 patienter havde SCC, 47 77 havde ADC, og 94 152 havde SCLC. Den diagnostiske værdi af TP cytologi var højest i de med SCC mellem disse tre forskellige histologiske typer af lungekræft. Dette fund antyder, at TP bronkial børstning cytologi er mere fordelagtigt at diagnosen tidligt stadium lunge SCC, men mindre til gavn for diagnosticering af ADC eller SCLC.

Årsagen til dette resultat kan være, fordi SCC er normalt en centralt lokaliseret tumor og er let at opnå et stort antal tumorceller fra de bronchiale børstning. I modsætning hertil er ADC generelt placeret i en perifer del af lungen, og det er vanskeligere at opnå et tilstrækkeligt antal tumorceller enten ved bronkial børstning eller bronkial biopsi. Således bruger TP cytologi resulterer i en lavere følsomhed og specificitet i forbindelse med afsløring ADC forhold til SCC. Desuden i vores aktuelle undersøgelse, følsomheden af ​​TP cytologi i detektion SCLC var meget mindre end i SCC, men svarende til den i ADC. En tidligere undersøgelse viste, at påvisning af SCLC på TP sputum cytologi var mindre end afsløre SCC eller ADC; PPV af TP cytologi i cytodiagnosis af SCCL var 97,5%, og følsomheden var 62,8%. Dette resultat er meget lig vores aktuelle undersøgelse om SCLC. Men en differentialdiagnose af SCCL fra andre lungetumorer har vigtige kliniske og terapeutiske implikationer [18].

Desuden blev TP cytologiske prøver i vores aktuelle undersøgelse opnået fra de bronchiale børstning under fibro bronkoskopisk undersøgelse af patienter med mistænkelige lungekræft. Så vidt vi ved, er blevet udført få studier ved hjælp bronchiale børstning prøver i TP cytologi til diagnosticering af lungekræft. De fleste TP cytologiske undersøgelser har udnyttet prøver fra spyt, bronkial vask, eller FNA [8], [21], [22]. De fleste af undersøgelserne sammenlignet TP cytologi med konventionel prøveforberedelse (CP). De sammenlignende undersøgelser viste, at TP cytologi var bedre end CP i nongynecological cytologi [8] – [12], [23], [24]. F.eks Rana og kolleger rapporterede, at TP-metoden var bedre CP i form af cellularitet og cytomorphology, og var forbundet med en reduceret utilfredsstillende sats og en let forøget diagnostisk sats [11]. Elsheikh og kolleger [9] viste, at TP cytologi var bedre cytospin prøveforberedelse i de fleste tilfælde under evalueringen af ​​eksfoliative cytologiprøver, hvilket tyder på, at TP cytologi var mere nyttige og omkostningseffektive end cytospin.

I fremtiden studier, vil vi evaluere TP cytologiske teknik under anvendelse af andre prøver, såsom spyt, hvilket er en noninvasiv test for den første diagnose af luftvejslidelser. Tidligere undersøgelser har vist, at følsomheden af ​​denne prøve er meget mindre end andre prøver [8], [25], [26]. For eksempel, Choi og kolleger sammenlignet 955 sputum enheder, som er udarbejdet af både TP og CP. De fandt, at bevarelsen af ​​nukleare detaljer var meget bedre på TP slides end på CP dias. De falsk negative satser var 49,6% (TP) og 69,4% (CP) ved diagnose af lungecancer [8]. I vores nuværende undersøgelse var falsk-negative sats ved evalueringen lungecancer stemte overens med denne undersøgelse [9]. Desuden CT-vejledt FNA er også en udbredt teknik i den indledende vurdering af en patient med mistænkelig kræft [10], [27], [28]. Det er blevet rapporteret, at TP cytologi af FNA prøver havde en høj samlet diagnose sats for maligne lungelæsioner. Følsomheden, specificitet, PPV, og NPV var 93,59%, 100%, 100%, og 28,58%, henholdsvis, mens de var 69,23%, 100%, 100%, og 7,69%, henholdsvis ved hjælp af CP diagnostiske teknik [10 ]. Således er der behov for yderligere undersøgelser for at vurdere forskellige prøvetagningsmetoder til TP cytologi i tidlig diagnosticering af lungekræft.

Der var dog visse begrænsninger i denne undersøgelse. For eksempel kan vores data blive endnu stærkere, hvis de blev sammenlignet med andre biomarkører. Men på grund af afsløring begrænsninger i vores hospital, vi var ude af stand til at gøre det. Desuden blev denne undersøgelse oprindeligt designet til at bestemme betydningen af ​​TP teknik og vi ikke indsamler overlevelsesdata fra patienterne for foreningen. Vores nuværende data gjorde viser nytten af ​​TP bronkial børstning cytologi i tidlig diagnosticering af lungekræft, især lunge SCC. Således vil et prospektivt klinisk studie verificere dette fund, og derefter oversætte det til klinisk praksis.

Tak

Vi vil gerne takke Chongchong Feng for hendes hjælp i TP prøvepræparation og forarbejdning. Vi takker også Medjaden Bioscience Limited (Hong Kong, Kina) til at redigere dette manuskript.