美國國立癌癥研究所SEER數(shù)據(jù)庫概述及應用

章鳴嬛，陳　瑛，汪　城，沈　瑛，馬軍山

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美國國立癌癥研究所SEER數(shù)據(jù)庫概述及應用

章鳴嬛，陳瑛，汪城，沈瑛，馬軍山

摘要：美國國立癌癥研究所“監(jiān)測、流行病學和結(jié)果數(shù)據(jù)庫”SEER是北美最具代表性的大型腫瘤登記注冊數(shù)據(jù)庫之一，收集了大量循證醫(yī)學的相關(guān)數(shù)據(jù)，為臨床醫(yī)師的循證實踐及臨床醫(yī)學研究提供了系統(tǒng)的證據(jù)支持和寶貴的第一手資料。介紹了SEER的基本情況、獲取方式以及數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)等，對SEER的數(shù)據(jù)字典進行了較詳細的描述；解讀了SEER主要的統(tǒng)計分析報告；收集了近年來國內(nèi)外基于SEER數(shù)據(jù)的部分臨床應用案例，并對SEER數(shù)據(jù)庫的未來應用進行了討論與展望。關(guān)鍵詞：SEER大型腫瘤登記數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)字典統(tǒng)計分析報告臨床應用

陳瑛（1968-），女，上海，上海杉達學院，教授，博士，研究方向：數(shù)據(jù)分析與處理，上海，201209

汪城（1994-），男，安徽，上海杉達學院，本科生，研究方向：計算機科學與技術(shù)，上海，201209

沈瑛（1970-），女，上海，上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院，副主任醫(yī)師，碩士，研究方向：臨床醫(yī)學，上海，200092

馬軍山（1967-），男，黑龍江，上海理工大學，教授，博士，研究方向：光電信息，上海，200093

0　引言

SEER記錄了美國部分州縣40年來腫瘤患者的相關(guān)信息，包括了上百萬名已確診患者的發(fā)病率、死亡率和患病情況等信息[2]。SEER在建立之初僅有少數(shù)幾個地區(qū)的登記站，目前登記站數(shù)量已擴展為18個。這些登記站利用SEER*STAT軟件來統(tǒng)一和規(guī)范[3]，這是一款可用于統(tǒng)計分析的強大的計算機工具。各登記站的數(shù)據(jù)資料以一年兩次的頻率提交到NCI進行分類統(tǒng)計和匯總，并向全美及全世界發(fā)布所覆蓋人群的腫瘤信息。

SEER的研究數(shù)據(jù)主要由腫瘤發(fā)病率情況和人口數(shù)據(jù)兩大部分組成。截至2013年11月，SEER的數(shù)據(jù)記錄已有8,208,917條。數(shù)據(jù)記錄中包括患者的注冊編號、個人信息、原發(fā)病灶部位、腫瘤尺寸、腫瘤編碼、治療方案、死亡原因等信息。數(shù)據(jù)庫所涉及的腫瘤劃分為9類：乳腺、結(jié)腸&直腸、其他消化系統(tǒng)、女性生殖、淋巴&白血病、男性生殖、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)及其它尚未確指的類型。

1　背景介紹

1.1醫(yī)學數(shù)據(jù)的特點

隨著我國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的快速發(fā)展，據(jù)衛(wèi)生和計劃生育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[1]顯示，2013年全國醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)總診療人次達73.1億人次。全國醫(yī)療服務工作量如表1所示：

表1　2013全國醫(yī)療服務工作量統(tǒng)計

全國醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)入院人數(shù)達19215萬人，如圖1所示：

圖1　2013年全國醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)住院量及增長速度[1]

醫(yī)學數(shù)據(jù)既具有常規(guī)數(shù)據(jù)的特點，如數(shù)據(jù)增量巨大、來源多樣、產(chǎn)生時間和地點等不確定；又具有其特殊性，主要表現(xiàn)為：

（1）數(shù)據(jù)形式多樣性或異質(zhì)性。包括文本數(shù)據(jù)（如問診、觀察和解釋等非結(jié)構(gòu)化的描述語言）；臨床化驗等生理參數(shù)；一維信號及其參數(shù)（如ECG）；超聲、CT、MRI、PET等醫(yī)學影像特征參數(shù)。

（2）醫(yī)學數(shù)據(jù)描述的不確定性。醫(yī)生對于上述臨床數(shù)據(jù)的解釋含有豐富的經(jīng)驗積累和知識沉淀，是醫(yī)學數(shù)據(jù)分析處理必須關(guān)注的數(shù)據(jù)源，但醫(yī)生的經(jīng)驗與知識大多是非結(jié)構(gòu)化的文字描述非標準化形式。

（3）人體是一個復雜的生物系統(tǒng)，隨著病程變化，其臨床數(shù)據(jù)在不斷變更，因此需要建立一種方法能相應地采集、存儲和分析相關(guān)的數(shù)據(jù)及其變化過程。

（4）醫(yī)學數(shù)據(jù)的使用受其私密性、敏感性、倫理、法律和社會輿論等因素的制約。

1.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究、管理和應用數(shù)據(jù)庫的一門軟件科學，通過研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲、設(shè)計、管理以及應用的基本理論和實現(xiàn)方法，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行處理、分析和理解。

當今社會每時每刻都在產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，對規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進行分析和研究，并從中得出有用的結(jié)論和規(guī)律，使得大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應運而生。“大數(shù)據(jù)”的特點可概括為4個V，即數(shù)據(jù)量大（Volume）、高速（Velocity）、多樣（Variety）和價值（Value）。

醫(yī)學數(shù)據(jù)具備大數(shù)據(jù)的特點，如何正確有效地對海量醫(yī)學數(shù)據(jù)進行挖掘研究，是目前亟待解決的熱點問題。監(jiān)測、流行病學和結(jié)果數(shù)據(jù)庫（Surveillance，Epidemiology and End Results，SEER）是較為典型的醫(yī)學數(shù)據(jù)庫，由美國國立癌癥研究所（National Cancer Institute，NCI）于1973年所建立，是北美最具代表性的大型腫瘤登記注冊數(shù)據(jù)庫之一。

2　SEER數(shù)據(jù)庫

2.1SEER數(shù)據(jù)獲取

SEER數(shù)據(jù)對所有研究者開放，獲取1973-2011期間的SEER數(shù)據(jù)的手段有3種[4]。

（1）通過SEER*STAT軟件的客戶端-服務器模式進入互聯(lián)網(wǎng)（http://seer.cancer.gov/resources/），這是目前最廣泛的數(shù)據(jù)獲取手段。

（2）從SEER網(wǎng)站上下載壓縮文件，解壓縮后可得到相應的二進制數(shù)據(jù)文件及相關(guān)文本數(shù)據(jù)。

前兩種獲取方式都要使用由SEER提供的用戶名和密碼進入網(wǎng)絡(luò)。

（3）向SEER管理人員申請索取數(shù)據(jù)庫的DVD光盤，可直接獲取SEER*STAT軟件、二進制數(shù)據(jù)文件及相關(guān)文本數(shù)據(jù)。不管何種數(shù)據(jù)獲取方式，之前都要簽署有關(guān)SEER研究數(shù)據(jù)的協(xié)議。

2.2SEER的數(shù)據(jù)構(gòu)成

SEER研究數(shù)據(jù)主要由腫瘤發(fā)病率數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)字典構(gòu)成。

（1）1973-2011年期間腫瘤發(fā)病率研究數(shù)據(jù)（Incidence）

腫瘤發(fā)病率研究數(shù)據(jù)均按照國際疾病分類腫瘤學專輯第三版（International Classification of Diseases for Oncology Third Edition，ICD-O-3）來編碼，并保存為TXT文本格式。

此目錄包括4個子目錄：

YR1973_2011.SEER9：該目錄保存了1973~2011期間由SEER第九登記站提交的部分州縣的腫瘤研究數(shù)據(jù)。具體州縣為：亞特蘭大、康涅狄格、底特律、夏威夷、愛荷華、墨西哥、舊金山、弗朗西斯科、奧克蘭、西雅圖和猶他州普吉特海灣。

YR1992_2011.SJ_LA_RG_AK：該目錄保存了1992~2011期間部分州縣的腫瘤研究數(shù)據(jù)。具體州縣為：圣若澤、洛杉磯、蒙特雷、格魯吉亞和阿拉斯加農(nóng)村。

YR2000_2011.CA_KY_LO_NJ_GA：該目錄保存了2000~2011期間部分州縣的腫瘤研究數(shù)據(jù)。具體州縣為：大加利福尼亞、肯塔基、路易斯安那、新澤西和大格魯吉亞。

YR2005.LO_2ND_HALF：該目錄保存了2005.7~2005.12期間路易斯安那州的腫瘤診斷情況。

這4個子目錄中的研究數(shù)據(jù)均按上述9類腫瘤情況分別組織。

（2）人口數(shù)據(jù)分年齡段的統(tǒng)計情況（Populations）

人口數(shù)據(jù)的統(tǒng)計情況也遵循ICD-O-3標準來編碼，并保存為TXT文本格式。按兩種方法對人口數(shù)據(jù)進行分段統(tǒng)計。

①以5年為一個年齡段跨度，共劃分為19個年齡段組。

②以一年為一個年齡段跨度，從0歲至100歲以上，共劃分為101個年齡段組。

此目錄中的數(shù)據(jù)文件與腫瘤發(fā)病率的數(shù)據(jù)文件相對應，分別收集了相應年份跨度和地區(qū)的基本的人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)情況。

（3）數(shù)據(jù)字典（Data dictionaries）

所謂數(shù)據(jù)字典，可以看作是數(shù)據(jù)庫中所有成分的定義和解釋的文字集合，描述了數(shù)據(jù)庫中每條記錄所包含的屬性意義和取值說明。因此，在數(shù)據(jù)字典中建立起嚴密一致的定義非常有助于用戶對于數(shù)據(jù)庫的理解和使用。

作為大型腫瘤登記數(shù)據(jù)庫之一，SEER也具有一定的特殊性。

①病例數(shù)據(jù)的來源時間跨度長，地區(qū)跨度廣，且數(shù)據(jù)來源多源化。因此需要數(shù)據(jù)字典對其記錄字段的屬性進行一致化和規(guī)范化。例如字典中包括患者的中心序列號、原發(fā)病灶部位、腫瘤尺寸、腫瘤等級、治療方案以及死亡原因等字段屬性。以“中心序列號”為例，它在北美癌癥登記中心協(xié)會（NAACCR）的登記編號為380，字段長度為2。該屬性描述了所有可報告的惡性腫瘤、良性腫瘤的數(shù)量及序列，這些都是可能貫穿于病人發(fā)病生涯的疾病信息。在病人的發(fā)病生涯中，該序列號可能會發(fā)生改變。比如某病人曾被檢查出患有一種惡性腫瘤，后來又被檢查出患有第二種惡性腫瘤，那么該病人的中心序列號可能會由001變成002。

②醫(yī)學研究的進步使得人們對于癌癥的認識也在不斷修正，這也導致SEER在數(shù)據(jù)采集時考慮的因素要發(fā)生變化，以便對病例記錄進行更精確地描述。對比發(fā)現(xiàn)，在2010年11月之前，每條記錄的屬性數(shù)目為147（包括4個跳空屬性）；而截至2011年11月，每條記錄的屬性數(shù)目已達155（包括4個跳空屬性）。比如，2011年11月之后的版本中，刪去了原有的“Birthplace”屬性，同時增加了“Birthplace-Country”和“Birthplace-State”屬性。再比如，2011年11月之后的版本中，增加了“Breast Subtype（2010+）”屬性，即，為了進一步描述乳腺癌的類別和性質(zhì)，2010年11月之后的病例記錄中增加了乳腺癌的亞型屬性。

之所以要設(shè)置“跳空屬性”，是因為這些屬性曾被使用過，而隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已棄之不用，但為了保證與其他字段之間的對應關(guān)系，仍保留該屬性的原有位置。

另外，由于數(shù)據(jù)文件均為TXT文本格式，不宜直接處理，故可先用統(tǒng)計分析工具對TXT文本文件進行格式轉(zhuǎn)換。比如利用IBM SPSS Statistics軟件將TXT文件轉(zhuǎn)換成SAV文件，以便統(tǒng)計某數(shù)據(jù)文件的字段總數(shù)和記錄總數(shù)、某離散型數(shù)據(jù)每個取值所對應的記錄數(shù)及某連續(xù)型數(shù)據(jù)所有記錄值的均值或方差等信息。

3　SEER數(shù)據(jù)庫的應用

3.1主要統(tǒng)計分析報告

SEER主要發(fā)布了四類統(tǒng)計分析報告，為腫瘤研究人員提供了完整、權(quán)威的分析數(shù)據(jù)，便于研究者們對全美各個地區(qū)、各類人群中的腫瘤患者情況進行系統(tǒng)深入的研究，具有高度的研究參考價值。

（1）癌癥的國家年度報告（1975-2013）

本報告提供了美國的癌癥發(fā)病率和死亡率趨勢，每年更新一次，由美國疾病控制和預防中心（CDC）、美國癌癥協(xié)會（ACS）、美國國家癌癥研究所（NCI）以及北美癌癥登記中心協(xié)會（NAACCR）聯(lián)合發(fā)布。最新報告的發(fā)布時間是2013年12月，主要報告了肺癌、大腸癌、乳腺疾病及前列腺癌等腫瘤的發(fā)病及死亡情況。

（2）居住在美國的亞裔及太平洋島國人口的癌癥發(fā)病率和死亡率情況報告

該報告中，美國國家癌癥研究所（NCI）及其合作部門的研究者們發(fā)布了居住在美國的亞裔與太平洋島國人口的癌癥發(fā)病率、死亡率及階段分布情況。

（3） SEER癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)回顧（1975-2011）

SEER癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)回顧（CSR）是一份可在線獲取的年度分析報告，包括大多數(shù)癌癥發(fā)病率、死亡率和生存率的近期統(tǒng)計數(shù)據(jù)。報告按癌癥的不同發(fā)病部位或類別加以劃分，多以圖表形式來呈現(xiàn)。

（4）美國癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)（USCS）

美國癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)（USCS）美聯(lián)邦最全面的癌癥發(fā)病率統(tǒng)計報告。這份報告統(tǒng)計了源自美國49個州、6個大都會地區(qū)及哥倫比亞特區(qū)的各登記處的癌癥發(fā)病率情況，涵蓋了全美99%的人口。而癌癥死亡率情況更是來全美所有州縣及哥倫比亞特區(qū)，覆蓋了全美所有人口。該報告提供了必要的州縣、人口、種族、民族和性別等信息，以便更好地開展全國范圍內(nèi)的癌癥預防及控制工作。

USCS由疾病控制與預防中心（CDC）、國立癌癥研究所（NCI）及北美癌癥中心注冊協(xié)會（NAACCR）聯(lián)合發(fā)布。該數(shù)據(jù)的年度報告描述了不同人群的癌癥發(fā)病率和死亡率的變化趨勢，為學者們提供了良好的研究基礎(chǔ)。USCS的最新版本于2013年1月發(fā)布，報告了1999-2009期間的癌癥發(fā)病和死亡率情況，數(shù)據(jù)文件可從CDC網(wǎng)站上獲取。

3.2國內(nèi)外基于SEER數(shù)據(jù)庫的一些應用

SEER信息量龐大，收集的腫瘤病種繁多，為深入研究常見腫瘤提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。故有大量醫(yī)學研究利用SEER所提供的數(shù)據(jù)來進行分析研究，截至2014年11月，引用了SEER數(shù)據(jù)的學術(shù)論文已達8,616篇。近幾年國內(nèi)外引用了SEER數(shù)據(jù)的部分論文情況如下：

（1）國外文獻

Kooby DA[5]等收集了SEER數(shù)據(jù)庫1998~2002年間接受胰腺癌手術(shù)的患者11526例，探索胰腺癌術(shù)后輔助放射治療對生存率的影響。研究發(fā)現(xiàn)在很大程度上，合適的放療手段與延長胰腺癌術(shù)后生存期密切相關(guān)。McDougall JA[6]等收集了SEER數(shù)據(jù)庫2000~2008年間的相關(guān)數(shù)據(jù)并進行相關(guān)研究。研究發(fā)現(xiàn)，長期使用汀類藥物與中老年婦女罹患小葉癌存在一定的關(guān)聯(lián)。Lall RR[7]等收集了SEER數(shù)據(jù)庫1973-2008年間的相關(guān)數(shù)據(jù)并進行相關(guān)研究，研究發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性惡性脊髓星形細胞瘤的成年患者較為罕見，患有膠質(zhì)母細胞瘤且未實施過完全切除手術(shù)的女性患者較其對照組而言死亡率顯著升高。

此外，SEER數(shù)據(jù)庫能為罕見腫瘤的研究提供足夠的數(shù)據(jù)支撐。Maysa[8]等收集了SEER數(shù)據(jù)庫1973~2005年間罕見的松果體瘤633例，通過研究其發(fā)病率、生存率及預后因素、治療方案等數(shù)據(jù)得出結(jié)論：可根據(jù)松果體瘤的臨床特征及預后來鑒別其組織類型。并分析了組織學類型、放療情況及手術(shù)切除程度對其生存期的影響[3]。

（2）國內(nèi)文獻

顧偉杰等[9]收集了SEER數(shù)據(jù)庫2004~2009年間臨床期分級為T1G1、T1G2、T1G3且原發(fā)腫瘤切除術(shù)后診斷為陰莖鱗狀細胞癌的患者614例。根據(jù)病變具體情況，探討哪些患者需要進行積極的淋巴結(jié)治療。任重陽[10]收集了SEER數(shù)據(jù)庫2004~2009年間接受了曲妥珠單抗治療的≥66歲的Ⅰ~Ⅲ期乳腺癌患者的資料，探討了年齡和并發(fā)癥與是否完成曲妥珠單抗治療的關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)未完成治療患者的心臟事件發(fā)生比例顯著更高。藏丹丹等[11]收集了SEER數(shù)據(jù)庫2002~2005年間美國乳腺癌診斷年齡，并與中國西部某地區(qū)的乳腺癌診斷年齡相比較，發(fā)現(xiàn)中國乳腺癌患者的診斷年齡較美國年輕，乳腺癌診斷平均年齡和高峰年齡段明顯提前，年輕型乳腺癌所占比例明顯增高。葉定偉等[12]收集了SEER數(shù)據(jù)庫1975~2003年間前列腺癌的發(fā)病情況，發(fā)現(xiàn)2000~2003年間美國男性前列腺癌的發(fā)病率為170.3/10萬，且雄激素依賴性前列腺癌占所有前列腺癌的83.7%，發(fā)病率隨年齡增長而逐漸增加。

4　總結(jié)

4.1SEER的貢獻及尚存不足

（1）作為現(xiàn)階段美國大型腫瘤登記數(shù)據(jù)庫之一，SEER收集了大量循證醫(yī)學的相關(guān)數(shù)據(jù)，詳細記錄了就診者的基本情況、原發(fā)病灶部位、腫瘤尺寸、治療方案、隨訪情況及死亡原因等信息，為臨床醫(yī)師的循證實踐及臨床醫(yī)學研究提供了系統(tǒng)的證據(jù)支持和寶貴的第一手資料，為降低全美及全世界的腫瘤發(fā)病率、提升人口生活質(zhì)量做出了積極貢獻。

（2）SEER也存在一些不足之處，主要體現(xiàn)在[2]：

①沒有關(guān)于家族史、既往史、并發(fā)癥及手術(shù)切緣狀況、病理學資料的記載，沒有局部復發(fā)情況的記錄。

②在治療方面的記錄不完全．除了有手術(shù)及放療的記錄外，無輔助治療、內(nèi)分泌治療、化療、生物治療等記錄，缺少第一療程的后續(xù)治療相關(guān)記載。

③沒有記載乳酸脫氫酶、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移數(shù)目、全身疾病、血紅蛋白水平等重要的預后因素。

4.2展望

人類已進入大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)科學正逐漸成為橫跨信息科學、社會科學、網(wǎng)絡(luò)科學、系統(tǒng)科學、生物醫(yī)學、心理學以及經(jīng)濟學等諸多領(lǐng)域的新興交叉學科方向，并已成為科學研究熱點[13]。

（1）我國目前處在醫(yī)療流程信息化管理和質(zhì)量控制的初級階段，尚未開展面向醫(yī)學大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)研究。大數(shù)據(jù)時代的到來，既對臨床醫(yī)生、醫(yī)學研究人員、醫(yī)療監(jiān)管機構(gòu)等提出了巨大的挑戰(zhàn)，也為生物醫(yī)學研究帶來了前所未有的機遇。如何有效地利用這些信息，并最大程度地減少倫理道德等相關(guān)問題對個人和公眾造成的困擾，是亟待解決的重要課題。

（2）開展實時的健康管理，即通過可穿戴設(shè)備對個體體征數(shù)據(jù)（心率、脈率、呼吸頻率、體溫、熱消耗量、血壓、

血糖、血氧、體脂含量等）的實時、連續(xù)監(jiān)測，提供實時健康指導與建議，更好地實施健康管理。

（3）實施更強大的數(shù)據(jù)挖掘。數(shù)據(jù)挖掘包括關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、分類分析、異常分析等，大數(shù)據(jù)挖掘可增加把握度以及具備發(fā)現(xiàn)弱關(guān)聯(lián)的能力。

（4）醫(yī)學科學證據(jù)的整合、轉(zhuǎn)化和循證醫(yī)學證據(jù)的產(chǎn)生。生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)有助于產(chǎn)生循證科學證據(jù)，例如通過數(shù)據(jù)對海量健康數(shù)據(jù)進行整合，進而獲得更加可靠的證據(jù)；或通過收集網(wǎng)絡(luò)實時數(shù)據(jù)，開展“虛擬的臨床試驗”生產(chǎn)證據(jù)等。

（5）以大數(shù)據(jù)為導向的人群隊列研究將成為熱點。超大規(guī)模隊列研究具有大樣本（數(shù)十萬人群）、前瞻性（數(shù)十年的長期隨訪）、多學科、多病種、多因素、整合性、共享性等特點，長期大量的隨訪可產(chǎn)生大量的人群數(shù)據(jù)。

參考文獻

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收稿日期：（2015.10.11）

作者簡介：章鳴嬛（1980-），女，安徽，上海杉達學院，副教授，博士生，研究方向：計算機應用，上海，201209

基金項目：2012年上海市民辦高校重大科研項目（2012-SHHGE-01ZD）；2015年IBM大學合作部聯(lián)合研究項目（D-2111-15-001）

文章編號：1007-757X(2015)12-0026-03

中圖分類號：R195

文獻標志碼：A