甲狀腺微小乳頭狀癌中央?yún)^(qū)淋巴結轉移影響因素的聚類分析研究

王亞軍 康 驊 趙 菁 海 濤 張小麗 蔡 偉

(首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院甲狀腺乳腺疾病診療中心，北京 100053)

甲狀腺癌是頭頸部最常見的惡性腫瘤,20多年來，發(fā)病率在全球范圍內呈快速上升，已經(jīng)成為增長速度最快的惡性腫瘤[1-2]。甲狀腺癌中95%以上是甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma, PTC)，我國甲狀腺乳頭狀癌也成為最常見的惡性腫瘤之一，居女性惡性腫瘤第5位，尤其小于1 cm的甲狀腺微小乳頭狀癌(papillary thyroid microcarcinoma, PTMC)增長最快，占新增甲狀腺癌一半以上[3]。PTMC與PTC的生物學特性相似，如侵犯甲狀腺被膜和淋巴結轉移，中央?yún)^(qū)淋巴結是其最易轉移的部位[4]。不同臨床表現(xiàn)和生物學特性的PTMC發(fā)生中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的風險存在很大差異[5]，因此對PTMC臨床表型的分析將有利于評估其發(fā)生中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的風險，也將對PTMC的臨床特征認識更加全面，有利于腫瘤患者的個體化精準治療。

聚類分析是一種重要的進行臨床表型分型的多變量統(tǒng)計方法，主要包括系統(tǒng)聚類、K-均值聚類、兩步聚類法等幾種統(tǒng)計方法[6]。系統(tǒng)聚類是依據(jù)群體中個體間距離的遠近逐步將所有數(shù)據(jù)聚為一類；K-均值法是研究者將數(shù)據(jù)預分為K組，根據(jù)某個距離函數(shù)反復計算最終把所有數(shù)據(jù)分入K個聚類中；兩步聚類法是通過構建和修改聚類特征樹完成初步歸類，再根據(jù)一定的統(tǒng)計標準進行聚類并最終確定類別的數(shù)量。其中兩步聚類法可同時處理連續(xù)變量和分類變量，還可自動確定最終的聚類個數(shù)，具有自動探索未知領域的能力，具有其他兩種聚類方法不可替代的優(yōu)點[7]。本研究通過對PTMC病例資料進行回顧性分析，選擇兩步聚類法研究PTMC的臨床表型，進一步推斷PTMC發(fā)生中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的相關影響因素，為臨床PTMC個性化手術治療提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究選擇2015年1月至2019年6月就診于首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院甲狀腺乳腺疾病診療中心的PTC患者 625 例，依據(jù)術前臨床資料和術后病理結果以及納入和排除標準，選擇明確診斷PTMC的 481 例患者作為研究對象。研究對象入選標準：①患者為初次手術；②年齡16～80歲；③術前臨床診斷為甲狀腺癌，術后病理證實為甲狀腺微小乳頭狀癌(最大直徑≤1 cm)，并行甲狀腺癌根治術(一側腺葉及峽部切除，或甲狀腺全切，并行區(qū)域性淋巴結清掃術)。排除標準：①多發(fā)甲狀腺乳頭狀癌中有單個腫瘤直徑大于1 cm；②甲狀腺癌合并其他頭頸部惡性腫瘤；③既往頭頸部放射治療史患者。

1.2 手術方法

所有患者經(jīng)超聲檢查提示甲狀腺結節(jié)為甲狀腺影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(thyroid imaging reporting and data system,TI-RADS)分級4級以上，行甲狀腺細針穿刺病理檢查，診斷為或可疑診斷甲狀腺乳頭狀癌。所有患者接受全身麻醉下手術，頸部低領橫切口或經(jīng)乳暈腔鏡下手術，充分暴露雙側甲狀腺后，被膜下多點注射納米碳懸浮液，每側腺葉上中下注射2～3個點，每個點0.1 mL，腺體表面充分按摩3～5 min后進行手術。游離錐狀葉找黑染的喉前淋巴結，可能0～5枚，再暴露Ⅵ區(qū)氣管前和腫瘤側氣管旁淋巴結，尋找1～5枚黑染淋巴結，3個部位的淋巴結送術中冰凍病理檢查。少數(shù)情況喉前或氣管前、氣管旁未能取出淋巴結則相應部位術中冰凍病理缺如。淋巴結病理檢查的同時，行腫瘤側甲狀腺腺葉及峽部切除，以及同側中央?yún)^(qū)淋巴結清掃術。上述操作完成的同時，病理科基本上可以回報冰凍病理淋巴結結果。若上述淋巴結術中冰凍結果為陽性，且淋巴結轉移數(shù)量較多(大于3個)，則行對側腺體切除，反之，則保留對側腺體。中央?yún)^(qū)淋巴結清掃范圍，上至甲狀軟骨，下至胸腺后方水平面，內側至氣管食管溝，后方至喉返神經(jīng)背面，外側至頸血管鞘前方，包括氣管旁、氣管前和喉前淋巴結等。如果術前超聲提示頸側部有可疑轉移淋巴結，則行細針穿病理檢查，如有轉移則行功能保留頸淋巴結清掃術。術前細針穿刺可疑的甲狀腺癌的患者，則術中納米碳被膜下注射后切除病變腺葉，送冰凍快速病理進一步診斷后，確定是否送檢淋巴結快速病理和切除范圍。

1.3 隨訪

所有患者術后定期復查，左旋甲狀腺素片替代及抑制促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)治療，術后1個月復查甲狀腺功能，調整藥量直至TSH達標。淋巴結轉移大于3個或腺體外侵犯的高危因素患者行術后131Ⅰ治療。術后每3～6個月行頸部超聲檢查及甲狀腺功能檢查。隨訪時間24～67個月。

1.4 統(tǒng)計學方法

兩步聚類計算方法：由SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件進行分析，將患者性別、年齡、腫瘤直徑、腫瘤是否多發(fā)、腫瘤被膜是否受累、頸部淋巴結是否轉移、是否合并其他甲狀腺良性疾病等7個影響因素作為聚類分析的變量。距離度量采用對數(shù)相似值。兩步聚類分析方法的實現(xiàn)主要包括以下幾個步驟：①對所有數(shù)據(jù)進行初始歸類，自定義最大類別數(shù)，通過利用層次方法的平衡迭代規(guī)約和聚類(balanced iterative reducing and clustering using hierarchies,BIRCH)算法構建和修改聚類特征樹完成初步歸類。②解決處理非典型值(異常值)即噪聲處理。③對預聚類后經(jīng)過噪聲處理的結果進行再聚類，軟件根據(jù)一定的統(tǒng)計標準進行自動聚類得到最佳聚類結果。

2 結果

2.1 一般資料

本研究從2015年1月至2019年6月入院的625例PTC患者中，依據(jù)納入標準和排除標準，經(jīng)石蠟切片病理證實和鏡下測量腫瘤大小，共診斷PTMC患者 481例，約占總PTC患者77.0%(481/625)。481例PTMC患者中，男性125 例、女性 356例，比例為1 ∶2.85,平均年齡(44.87±12.14)歲；合并甲狀腺腺瘤19 例(3.95%)、合并橋本甲狀腺炎114例(23.70%)、合并結節(jié)性甲狀腺炎110 例(22.87%)、合并甲狀腺腺瘤和結節(jié)性甲狀腺炎者9例(1.87%)、合并結節(jié)性甲狀腺炎和橋本甲狀腺炎 4例(0.83%)、合并甲狀腺腺瘤和橋本甲狀腺炎者 2例(0.42%)，無合并癥223例。PTMC 患者中 232例行患側腺葉加峽部切除以及患側中央?yún)^(qū)淋巴結清掃術、118例行甲狀腺全切除術及患側中央?yún)^(qū)淋巴結清掃術、94例行甲狀腺全切加雙側中央?yún)^(qū)淋巴結清掃術、37例行甲狀腺切除和中央?yún)^(qū)淋巴結及頸側區(qū)淋巴結清掃術。PTMC中伴中央?yún)^(qū)淋巴結轉移者 207 例(43.0%)；其中中央?yún)^(qū)淋巴結轉移189例、中央?yún)^(qū)及頸側區(qū)轉移18例。481例PTMC患者中37例行中央?yún)^(qū)及頸側區(qū)淋巴結清掃，頸側區(qū)淋巴結轉移陽性率約為3.74%。

2.2 兩步聚類分析法對PTMC臨床特征的分析

按照臨床數(shù)據(jù)資料的不同特征，將患者“性別”、“腫瘤是否多發(fā)”、“腫瘤被膜是否受累”、“頸部淋巴結是否轉移”、“是否合并其他甲狀腺良性疾病”等作為分類變量，將“年齡”、“腫瘤直徑”作為連續(xù)變量，輸入SPSS 21.0軟件的兩步聚類算法中，聚類質量結果詳見圖1。輸入7個變量(5個分類變量、2個連續(xù)變量)，最終將數(shù)據(jù)聚成3類，聚類質量良好。聚類1中包含 161 個樣本(33.89%，161/475)，聚類2中包含 202 個樣本(42.53%，202/475)，聚類3中包含 112 個樣本(23.58%，112/475)，離群者5個樣本，已排除的案例1例。

圖1 聚類質量結果圖Fig.1 Clustering quality results

兩步聚類分析法將PTMC患者分為3類，其中類別1中所有患者均無腫瘤累及甲狀腺被膜，以單發(fā)腫瘤為主(75.74%)，腫瘤直徑均小于其他兩組患者，其淋巴結轉移率最低為32.54%；類別2組患者腫瘤直徑較大，均有被膜受累，且均為單發(fā)腫瘤，其淋巴結轉移率為38.61%；類別3組中患者均有甲狀腺被膜受累和多發(fā)腫瘤(均達到100%)，腫瘤直徑與類別2組差異不大，而與類別1組有顯著差異，其淋巴結轉移率高達57.14%，明顯高于PTMC中央?yún)^(qū)淋巴結轉移率43.0%，也高于類別1和類別2組。3組不同類別的患者中合并良性甲狀腺疾病的發(fā)病率有一定差異。3組不同聚類患者的臨床表型分析詳見表1和圖2。

圖2 聚類總體分布圖Fig.2 Clustering population distribution map

表1 兩步聚類分析所得3類患者臨床表型特征

圖3顯示的聚類分析的預測變量重要性的分析結果可以看出，對PTMC進行臨床分型的各種因素中，被膜是否受累是最有預測作用的因素，預測作用為100%，其次為腫瘤是否多發(fā)，其預測作用達到71%，以上兩種因素的預測作用均大于50%，提示這兩種因素是決定PTMC臨床分型的重要因素。其他因素的預測作用則較弱，腫瘤直徑預測作用為14%、淋巴結轉移3%、合并癥預測作用2%。類別3組患者中均存在被膜受累和多發(fā)腫瘤，其淋巴結轉移率是57.14%，是3組中淋巴結轉移陽性率最高的，提示具有腫瘤累及被膜和多發(fā)腫瘤的患者中央?yún)^(qū)淋巴結轉移陽性率高。

2.3 驗證中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的影響因素

兩步聚類分析是一種具有良好自我探索功能的統(tǒng)計方法，以上統(tǒng)計結果顯示：具有腫瘤侵犯被膜、多發(fā)腫瘤、腫瘤直徑較大等因素的 PTMC 發(fā)生中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的概率高，因此這些因素是影響淋巴結轉移的危險因素，但其統(tǒng)計分析結果是否與臨床實際相一致還需要進一步驗證。將聚類分析中選用的性別、年齡、腫瘤大小、腫瘤數(shù)量、被膜受累情況、合并甲狀腺良性疾病(橋本甲狀腺炎、結節(jié)性甲狀腺炎、甲狀腺腺瘤)等因素與淋巴結轉移情況進行單因素相關性分析，結果顯示：患者年齡、腫瘤大小、腫瘤數(shù)量、甲狀腺被膜受累等4個因素與中央?yún)^(qū)淋巴結轉移相關(P<0.05)(表2)?；颊咝詣e、是否合并其他甲狀腺良性疾病都與淋巴結轉移無顯著相關性。再將以上4個因素進行多因素二元 Logistic回歸分析，結果詳見表3，該結果提示患者年齡與中央?yún)^(qū)淋巴結轉移無相關性，腫瘤被膜是否受累、腫瘤數(shù)量、腫瘤最大直徑與淋巴結轉移有相關性。以上結果驗證了聚類分析結果提示的腫瘤累及被膜、腫瘤數(shù)量及腫瘤大小是影響PTMC中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的危險因素。將以上結果結合分析，可見甲狀腺被膜是否受累、腫瘤大小、腫瘤數(shù)量等因素是PTMC中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的影響因素，其中甲狀腺被膜受累和多發(fā)腫瘤是更重要的預測因素。

表2 PTMC中央?yún)^(qū)淋巴結轉移單因素分析

表3 PTMC中央?yún)^(qū)淋巴結轉移多因素相關性分析

3 討論

PTMC雖然微小，但也具有侵襲性，有局部復發(fā)和遠處轉移的風險，其中淋巴結轉移是重要的影響預后的因素[8-11]。PTMC行單純腺葉切除即可，術前沒有淋巴結轉移證據(jù)的不常規(guī)行中央?yún)^(qū)淋巴結清掃，而術前超聲對中央?yún)^(qū)淋巴結的漏診率可達50%以上。因此，PTMC淋巴結的準確判斷對患者手術方式的選擇[12-13]和預后非常重要，術中快速冰凍病理淋巴結檢查可以提供很好的依據(jù)[14-15]。

性別和年齡與PTMC淋巴結轉移有一定的相關性，Oh等[16]研究2 329例中央?yún)^(qū)淋巴結清掃的PTMC患者，提示年齡<40歲、男性是淋巴結轉移的獨立危險因素，王朝暉等[17]研究700例PTMC患者也有類似發(fā)現(xiàn)。本研究小于45歲、45歲以上淋巴結轉移率分別是54.62%(124/227)、32.68%(83/254)，差異具有統(tǒng)計學意義；男性患者淋巴結轉移率高于女性，分別為 50.40%(63/125)、40.45%(144/356)，統(tǒng)計學P值接近0.05。PTMC多發(fā)病灶增加淋巴結轉移的風險，Zheng等[18]分析3 543例PTMC病例，3個以上病灶明顯增加中央?yún)^(qū)淋巴結轉移概率，Kim等[19]分析5 656個病例，認為雙側病灶是頸部中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的獨立危險因素。本研究也提示多發(fā)病灶PTMC淋巴結轉移率顯著高于單發(fā)病灶(53.64%vs38.18%)。PTMC病灶大小與淋巴結轉移的關系較為明確，本研究大于5 mm的PTMC淋巴結轉移率明顯高于5 mm以下者(48.92%vs30.77%)，與文獻[20]報道一致。有關PTMC病灶大小與淋巴結轉移關系的分界值仍有爭議，有5、6、8.5 mm不等[21-22]。PTMC被膜侵犯增加淋巴結轉移的風險，本研究與多數(shù)研究[20,23]一樣，認為是獨立危險因素。

本研究采用兩步聚類分析的方法對 PTMC 患者進行臨床亞型分類，從而推論中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的相關因素。這一統(tǒng)計方法采用的變量既可以是連續(xù)變量，也可以是分類變量，具有快速、智能、準確的優(yōu)點，適用于大樣本及多變量的研究[24]。同時，兩步聚類分析方法可預測每個變量在分類中的重要性，本研究結果顯示，腫瘤累及甲狀腺被膜、腫瘤多發(fā)對聚類結果影響最大，而患者性別和年齡對聚類結果影響最小。類別3組中患者中央?yún)^(qū)淋巴結轉移率較其他兩組明顯升高，且類別3組中患者均存在甲狀腺被膜受累和腫瘤多發(fā)，因此被膜受累和腫瘤多發(fā)是影響淋巴結轉移的危險因素。再將這一推論進行驗證，可見甲狀腺被膜是否受累、腫瘤大小、腫瘤數(shù)量等因素是PTMC中央?yún)^(qū)淋巴結轉移的影響因素，其中甲狀腺被膜受累和多發(fā)腫瘤是更重要的預測因素。