Logistic回歸和ROC曲線評價癌胚抗原鱗狀細胞癌抗原和鐵蛋白對肺癌的診斷價值

李佩章 朱波 王英 黃玲莎 黃文成 勞明 羅潔寧 茅乃權

[摘要] 目的 探討Logistic回歸和ROC曲線綜合分析血清癌胚抗原（CEA）、鱗狀細胞癌抗原（SCC）和鐵蛋白（SF）對肺癌的診斷價值。 方法 采用電化學發(fā)光法檢測CEA，酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測SCC，免疫比濁法檢測SF，檢測100例肺癌患者（肺癌組）和30例健康者（健康組）血清中的CEA、SCC、SF水平，通過Logistic回歸建立回歸模型，用ROC曲線分析三種腫瘤標志物對肺癌的診斷的意義。 結果 肺癌組CEA、SCC、SF水平顯著高于健康組[（13.82±21.42）μg/L比（2.79±1.39）μg/L；（3.93±7.58）μg/L比（0.76±0.28）μg/L；（455.31±271.38）μg/L比（148.50±97.30）μg/L，均P < 0.01]，腺癌患者CEA水平[（26.42±28.97）μg/L]最高，鱗癌患者SCC水平[（8.01±11.32）μg/L]最高，肺癌患者三種腫瘤標志物水平與TNM分期密切相關，（Ⅲ+Ⅳ）期明顯高于（Ⅰ+Ⅱ）期[（15.17±23.20）μg/L比（8.72±11.70）μg/L；（4.57±8.42）μg/L比（1.53±0.86）μg/L；（479.08±280.72）μg/L比（365.90±215.86）μg/L，P < 0.05或P < 0.01]，分期越晚，三種腫瘤標志物水平越高。建立回歸模型Y=1/[1+EXP（2.261X1+3.459X2+4.267X3-1.082）]，新變量Y的AUC高于三種單一腫瘤標志物的AUC。 結論 血清CEA、SCC和SF對肺癌的診斷具有較高的價值，聯(lián)檢可提高對肺癌的診斷率，綜合運用Logistic回歸和ROC曲線分析可提高肺癌診斷的準確性。

[關鍵詞] 肺癌；癌胚抗原；鱗狀細胞癌抗原；鐵蛋白

[中圖分類號] R734.2[文獻標識碼] A[文章編號] 1673-7210（2014）06（a）-0016-04

Diagnostic value of serum CEA, SCC and SF in lung cancer analyzed with ROC curve and Logistic regression

LI Peizhang1 ZHU Bo1 WANG Ying1 HUANG Lingsha1 HUANG Wencheng1 LAO Ming1 LUO Jiening2 MAO Naiquan2

1.Department of Laboratory, Guangxi Cancer Institute, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530021, China; 2.Department of Thoracic Surgery, Guangxi Cancer Institute, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530021, China

[Abstract] Objective To investigate the diagnostic value of serum CEA, SCC and SF as analyzed with Logistic regression and ROC curve in patients with lung cancer. Methods Serum CEA, SCC and SF were measured in 100 patients with lung cancer (lung cancer group) and 30 healthy subjects (healthy group). Logistic regrssion and ROC curve were applied to analyze the data and evaluate the diagnostic values. Results The concentration of serum CEA, SCC and SF in lung cancer group were significantly higher than the healthy group [(13.82±21.42) μg/L vs (2.79±1.39) μg/L; (3.93±7.58) μg/L vs (0.76±0.28) μg/L; (455.31±271.38) μg/L vs (148.50±97.30) μg/L, P < 0.01]. The serum level of CEA was the highest in patients with adenocarcinoma [(26.42±28.97) μg/L]. SCC was the highest in squamous cell lung cancer [(8.01±11.32) μg/L]. The concentrations of three tumor markers correlated strongly with tumor stage, the serum levels of markers in patients with stage Ⅲ and Ⅳ were significantly higher than in those with stage Ⅰ andⅡ [(15.17±23.20) μg/L vs (8.72±11.70) μg/L; (4.57±8.42) μg/L vs (1.53±0.86) μg/L; (479.08±280.72) μg/L vs (365.90±215.86) μg/L, P < 0.05, P < 0.01], showing significantly progressively increasing concentrations in advancedcases. According to regrssion equation Y=1/[1+EXP(2.261 X1+3.459 X2+4.267 X3-1.082)], and the AUC of variable Y was higher than any one of the three tumor markers. Conclusion Combined detection CEA, SCC and SF can improve the diagnostic sensitivity and accuracy significantly. Applications of Logistic regression and ROC curve increase diagnostic accuracy in lung cancer.

[Key words] Lung cancer; CEA; SCC; SF

肺癌是常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和病死率已躍居各類惡性腫瘤前列，且絕大多數(shù)在臨床確診已居中晚期[1-2]。因此，及早對肺癌的診斷具有積極意義，血清癌胚抗原（CEA）、鱗狀細胞癌抗原（SCC）、鐵蛋白（SF）作為腫瘤標志物診斷腫瘤已廣泛應用于臨床，在肺癌診斷中的價值也日益受到關注[3-4]。為探討上述三種腫瘤標志物聯(lián)合檢測在肺癌中的價值，故本文將通過對不同病理類型肺癌患者及健康人群血清CEA、SCC、SF水平檢測。運用Logistic回歸和ROC曲線綜合評價其在肺癌診斷中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

肺癌組病例為2012年1月～2013年12月在廣西壯族自治區(qū)腫瘤防治研究所（以下簡稱“我院”）住院治療的患者，共100例，其中男73例，女27例，年齡35～77歲，平均（48±5）歲。所有病例均經(jīng)臨床病理確診，其中腺癌41例，鱗癌37例，小細胞癌22例。健康組為我院體檢的健康人，共30例，其中男19例，女11例，年齡24～60歲，平均（46±5）歲。肺癌組和健康組一般資料如年齡、性別比較，差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05），具有可比性。本研究得到我院倫理委員會批準。

1.2 檢測方法

清晨空腹抽取靜脈血3 mL，分離血清，采用Roche E170電化學發(fā)光儀測定CEA，酶聯(lián)免疫吸附測定法測定SCC，免疫比濁法測定SF，所用試劑均為相應配套試劑，嚴格按說明書操作，各指標正常參考范圍為CEA：0～5.2 μg/L。SCC：0～1.5 μg/L。SF：女10～120 μg/L，男20～300 μg/L。

1.3 統(tǒng)計學方法

應用SPSS 13.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。非正態(tài)分布者的指標給予對數(shù)轉(zhuǎn)換，計量資料用均數(shù)±標準差（x±s）表示，多組間的比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗；兩獨立樣本的計量資料采用t檢驗；計數(shù)資料以百分率表示，采用χ2檢驗。用Logistic回歸篩選變量并建立回歸方程，對新變量及各單項指標進行ROC曲線分析。P < 0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 三種腫瘤標志物在肺癌組與健康人群中的水平

經(jīng)統(tǒng)計，肺癌組CEA、SCC、SF水平分別為（13.82±21.42）、（3.93±7.58）、（455.31±271.38）μg/L，健康組CEA、SCC、SF水平分別為（2.79±1.39）、（0.76±0.28）、（148.50±97.30）μg/L。肺癌組三種腫瘤標志物與健康組比較，差異均有高度統(tǒng)計學意義（t=5.149，P=0.000；t=4.181，P=0.000；t=11.306，P=0.000）。見表1。

2.2 三種腫瘤標志物在不同病理類型肺癌中的水平

不同病理類型肺癌之間，腺癌患者CEA水平明顯高于鱗患者組和小細胞癌組（P=0.000），鱗癌患者SCC水平明顯高于腺癌和小細胞癌患者（P=0.000），而SF水平在三種病理類型的肺癌患者間差異無統(tǒng)計學意義（F=0.548，P=0.580）。見表2。

表2 三種腫瘤標志物在不同病理類型肺癌中的水平（μg/L，x±s）

注：與腺癌比較，*P < 0.01；與鱗癌比較，#P < 0.01；CEA：癌胚抗原；SCC：鱗狀細胞癌抗原；SF：鐵蛋白

2.3 三種腫瘤標志物在肺癌不同分期的水平比較

（Ⅲ+Ⅳ）期CEA、SCC、SF水平分別為（15.17±23.20）、（4.57±8.42）、（479.08±280.72）μg/L，（Ⅰ+Ⅱ）期CEA、SCC、SF水平分別為（8.72±11.70）、（1.53±0.86）、（365.90±215.86）μg/L，經(jīng)比較，（Ⅲ+Ⅳ）期三種腫瘤標志物水平明顯高于（Ⅰ+Ⅱ）期（t=2.471，P=0.016；t=3.209，P=0.002；t=3.583，P=0.001）。見表3。

表3 三種腫瘤標志物在肺癌不同分期的水平比較（μg/L，x±s）

注：與（Ⅰ+Ⅱ）期比較，#P < 0.05，*P < 0.01；CEA：癌胚抗原；SCC：鱗狀細胞癌抗原；SF：鐵蛋白

2.4 三種腫瘤標志物對肺癌診斷的敏感性、特異性

以健康組為對照，根據(jù)公式計算CEA、SCC、SF對肺癌的敏感性和特異性，敏感性分別為47.0%（47/100）、47.0%（47/100）、70.0%（70/100），特異性分別為93.3%（28/30）、96.7%（29/30）、86.7%（23/30），而三項聯(lián)合檢測敏感性為92.0%（92/100），特異性為76.7%（23/30）。見表4。

表4 三種腫瘤標志物對肺癌診斷的敏感性和特異性（%）

注：CEA：癌胚抗原；SCC：鱗狀細胞癌抗原；SF：鐵蛋白

2.5 三種腫瘤標志物的回歸分析

設X1=CEA，X2=SCC，X3=SF，得肺癌預測概率值回歸模型Y=1/[1+EXP（2.261 X1+3.459 X2+4.267 X3-1.082）]，生成一組新變量Y。經(jīng)Logistic回歸分析，三種腫瘤標志物均與肺癌診斷密切相關（P < 0.01），見表5。

表5 三種腫瘤標志物Logistic回歸結果分析

注：CEA：癌胚抗原；SCC：鱗狀細胞癌抗原；SF：鐵蛋白

2.6 三種腫瘤標志物和Logistic回歸生成新變量Y的ROC曲線分析

Y的ROC曲線的AUC明顯大于三種腫瘤標志物任一指標的AUC。見表6、圖1。

表6 三種腫瘤標志物和Y的AUC

注：CEA：癌胚抗原；SCC：鱗狀細胞癌抗原；SF：鐵蛋白；AUC：曲線下面積

圖1 新變量Y的ROC曲線圖

3 討論

CEA是一種人類胚胎抗原特異性的酸性糖蛋白，存在于胚胎、胃腸黏膜上皮與一些惡性組織表面，可見于結腸癌、乳腺癌組織中，現(xiàn)有研究表明[5-6]，在肺腺癌中也有顯著表現(xiàn)。血清SCC是腫瘤相關抗原（TA-4）的提純亞單位，由Kato和Torigoe從子宮頸癌中分離得到，后來發(fā)現(xiàn)SCC還存在于肺、咽、食管等腫瘤中，特別是鱗狀細胞癌[7-8]。SF是檢查體內(nèi)鐵缺乏的最靈敏指標。而惡性腫瘤細胞合成SF量增加[9-11]，所以SF也是惡性腫瘤的標志物之一，腫瘤患者的SF水平均較正常人高，提示腫瘤患者機體普遍存在鐵超載。越來越多的證據(jù)表明，許多致癌理化因素可直接或間接干擾人體鐵代謝，使鐵排出減少，積蓄增加，它雖然不是肺癌的特異診斷指標，但對肺癌的診斷敏感性較高，在臨床上結合其他檢查，對肺癌診斷有較好的應用價值。

本文資料顯示，肺癌患者血清CEA、 SCC、 SF水平明顯高于健康組（P < 0.01），提示這三種腫瘤標志物的檢測可用于肺癌的診斷，隨著腫瘤臨床分期越晚，該三項腫瘤標志物的血清水平越高，提示該三項腫瘤標志物的血清水平可反映腫瘤組織的大小和范圍，可作為判斷病情進展、腫瘤是否遠處轉(zhuǎn)移的指標。本文資料還顯示，CEA在肺腺癌中陽性率最高，SCC在肺鱗癌中明顯高于腺癌和小細胞癌，各組比較差異有統(tǒng)計學意義，表明在肺癌臨床診斷分型中，CEA對腺癌、SCC對鱗癌的診斷及治療有指導意義。但本文資料還顯示：采用平行試驗來提高診斷的敏感度，但卻降低了診斷的特異度，采用系列試驗雖提高了診斷的特異度，但卻降低了診斷的敏感度，與多數(shù)文獻結論一致[12-15]。Logistic回歸屬于概率型非線性回歸，具有判別和預測功能。在本研究中即為篩選高效的單一標志物及標志物組合。本研究經(jīng)Logistic回歸逐步篩選SCC為最佳單一指標；在標志物組合模式的擬合優(yōu)度檢驗中，CEA+SCC+SF組合模式的正確診斷指數(shù)最高。因此，使用Logistic回歸模型可客觀地實現(xiàn)特異度和敏感度的平衡[16-17]。ROC曲線分析能將某種檢測的敏感度及特異度聯(lián)系起來，是一種全面的、科學的評價檢測項目的方法。ROC曲線下的面積越大，其臨床準確性越高，其臨床診斷價值越大。因此通過ROC曲線下面積大小，可判斷腫瘤標志物的診斷效率。