来源:中华胰腺病杂志

刘颖斌
仁济医院首席专家、肿瘤中心主任,上海市肿瘤系统调控与转化重点实验室主任(筹),香港大学荣誉教授
教授、主任医师、博士生导师。中华医学会外科分会委员,中国胰腺病学会常委,中国医师协会外科分会常委,中国医师协会外科手术质量控制与评价专家工作组组长,中国抗癌协会会胰腺专业委员会常委,中国抗癌协会胆道专业委员会副主任委员,美国外科学会
提 要
胰腺癌是一种恶性程度极高的消化道肿瘤,早期诊断与及时治疗是改善患者预后的关键。加强对高危人群的精准分层与管理,推动现有诊断技术的优化升级,并促进人工智能与影像组学、液体活检、代谢组学等前沿技术的深度融合,有望显著提升胰腺癌的早期检出率,最终改善患者生存结局。
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胰腺癌是一种恶性程度极高的消化道肿瘤,其发病率在我国消化系统恶性肿瘤中居第5位。该病起病隐匿,早期缺乏特异性症状,多数患者确诊时已处于进展期或晚期,失去手术根治的机会,总体预后极差,5年生存率仅为7.2%。然而,当肿瘤长径≤10 mm时,术后5年生存率可提高至80.4%。Blackford等报道,Ⅰa期胰腺癌患者术后5年生存率可达93.7%,10年生存率亦达49.0%。因此,早期诊断与及时干预是改善胰腺癌患者预后、提高长期生存率的关键。基于此,本文系统梳理胰腺癌早期诊断技术的现状与进展,聚焦高危人群识别、现有技术优化、新型诊断手段探索及人工智能应用等关键方向,以期为临床实践与科学研究提供参考,助力突破胰腺癌早期诊断瓶颈。
一、聚焦高危人群,重视早期识别
胰腺癌的发生与多种危险因素密切相关,大致可分为不可改变的危险因素与可改变的危险因素两类。
(一)不可改变的危险因素
1.遗传因素:家族史是胰腺癌的重要危险因素之一。研究显示,若个体有两位或以上的一级亲属罹患胰腺癌,其一生中患胰腺癌的风险可高达23%。此外,多种遗传易感基因突变与胰腺癌的发生密切相关,包括BRCA1、BRCA2、p16/CDKN2A、STK11、SPINK1等。Lynch综合征亦被证实与胰腺癌风险升高相关。
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(二)可改变的危险因素
可改变的危险因素主要包括吸烟、酗酒、肥胖及饮食因素等,是胰腺癌一级预防的关键干预靶点。多项独立和联合研究证实,吸烟和酗酒与胰腺癌发病风险呈显著正相关。吸烟者的胰腺癌患病风险较从不吸烟者增加约74%,且风险水平与吸烟持续时间及吸烟量呈剂量⁃效应关系;随着戒烟年限的延长,该风险逐渐下降。酗酒(酒精摄入量>60 g/d)可使胰腺癌患病风险增加1.6倍。其机制可能与酒精代谢产物诱导的DNA损伤、慢性炎症及胰腺纤维化有关。
肥胖与胰腺癌风险之间存在明确的因果关系。
饮食因素同样在胰腺癌发生中发挥重要作用。长期高脂饮食可显著增加胰腺癌发病风险。此外,高温烧烤或煎炸红肉过程中产生的杂环胺,以及加工肉类中广泛存在的N⁃亚硝基化合物,均为明确的胰腺癌致癌物。
可见,胰腺癌的发生与多种可改变的危险因素密切相关。针对高危人群,笔者认为应聚焦可控风险因素的综合干预,包括戒烟限酒、控制体重、倡导健康饮食等。核心策略在于精准识别高危人群,建立定期筛查、风险评估与健康管理相结合的全流程防控体系,从而实现胰腺癌的早发现、早诊断和早治疗。
二、优化现有诊断技术
1. 血清学检查:目前临床上与胰腺癌诊断相关的
2. 影像学检查:影像学技术在胰腺癌早期诊断中发挥着重要作用,常用方法包括CT、MRI及内镜超声(endoscopic ultrasound, EUS)等。
腹部增强CT是胰腺癌筛查的首选初筛工具,也是临床评估可疑胰腺病变最常用的影像学手段。然而,对于直径<1 cm的微小病灶或浸润灶,由于肿瘤与周围胰腺组织密度相似,CT常难以识别,漏诊率可达40%。常规MRI虽具备较高的软组织对比度,能够更清晰显示胰腺实质及导管结构,但其空间分辨率有限,整体诊断效能仍不足以作为可靠的早期筛查方法。因此,当前传统无创影像手段尚难以满足胰腺癌早期识别需求,亟需对现有技术进行优化提升。
分子功能成像是近年来MRI发展的重要方向之一。该技术通过探测胰腺癌组织中的分子标志物、细胞代谢变化及微血管生成等微观病理信息,有助于在病变尚处微小阶段即实现早期识别,从而提高诊断的准确性和敏感性。目前最常用的是利用功能性磁纳米探针,主动靶向胰腺癌发生早期即已过表达的特定分子靶点,能在肿瘤形成肉眼可见的病灶之前实现分子水平的早期诊断。例如,以超顺磁性氧化铁纳米颗粒作为载体,结合靶向功能基团构建主动靶向造影剂,可显著提升MR诊断的精准度,为胰腺癌的早期诊断开辟新路径。然而,如何实现纳米探针在肿瘤内部的高效靶向聚集仍是当前面临的主要挑战。未来需进一步发掘符合成像要求的高敏感性与高特异性分子靶点,并推动探针合成技术的深入发展。
EUS凭借其高分辨率优势,能够清晰显示胰腺及周围组织结构,经验丰富的操作者甚至可检出直径2~5 mm的微小局灶性病变,为胰腺癌的早期诊断提供了重要手段。谐波造影增强内镜超声(contrast⁃enhanced harmonic EUS,CH⁃EUS)在检测长径<1 cm的胰腺癌方面,其敏感度、特异度及准确率均显著优于多排螺旋CT和常规MRI,展现出良好的早期诊断效能。此外,通过EUS引导下细针穿刺活检术可对病灶进行病理学确认,有助于准确区分良恶性病变及炎性改变。但该技术存在出血、胰腺炎、肠穿孔等并发症风险,在一定程度上限制了其广泛应用。
可见胰腺癌的早期诊断仍面临显著挑战。现有实验室检查指标在早期阶段诊断效能不佳;CT及常规MRI虽对中晚期胰腺癌具有较高的诊断价值,但其灵敏度随肿瘤直径缩小而显著下降,对微小病灶的检出能力有限。MRI分子功能成像在胰腺癌早期诊断方面展现出一定潜力,但其灵敏度与特异度仍高度依赖靶向纳米造影剂的进一步优化。EUS(尤其CH⁃EUS)在诊断准确性方面具有优势,然而其推广应用存在多重限制:一方面,并非所有医疗机构(尤其是基层医院)均具备开展高质量EUS检查和诊断的能力,普及程度有限;另一方面,EUS作为侵入性检查,不适宜用于无症状健康人群的大规模筛查;此外,其早期诊断效果高度依赖于操作者的经验与技术水准。综合上述因素,EUS尚难以作为早期胰腺癌的首选筛查工具。
三、探索新型诊断手段与技术
近年来,随着诊断技术的不断发展,多种新型早期诊断手段相继涌现并得到初步验证,旨在提高胰腺癌的早期检出率,进而改善患者预后。
(一)液体活检技术
液体活检是一种通过检测血液、消化液、尿液等体液中的肿瘤相关生物标志物进行诊断的新方法。其中,血液样本因其“易获取、信息全、适配广”的核心优势,成为研究与应用最为广泛的检测对象。通过分析血液中的循环肿瘤细胞(circulating tumor cell,CTC)、循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)及外泌体等成分,有望实现无创、高灵敏、可重复的早期检测。然而,目前尚无任何液体活检技术正式获批用于临床胰腺癌的早期诊断。
1.CTC检测:CTC携带原发肿瘤的全套遗传信息,在胰腺癌早期阶段即可进入血液循环。通过分析CTC的基因组、转录组或蛋白组信息,可用于
2. ctDNA检测:肿瘤细胞在凋亡或坏死过程中释放DNA碎片进入血液循环,这些ctDNA携带着肿瘤特有的遗传信息,可通过高灵敏度技术检测实现诊断,是液体活检的核心技术之一。除利用超高深度二代测序捕捉KRAS、TP53、CDKN2A、SMAD4等微量基因突变信号外,ctDNA甲基化特征的检测也为胰腺癌早期诊断及分期提供了新思路。有研究对胰腺癌患者与健康者血液样本进行ctDNA甲基化分析发现,胰腺癌患者中ADAMTS1和BNC1的甲基化检出率分别达87.2%(34/39)和64.1%(25/39),两者联合诊断早期胰腺癌的灵敏度为81%,特异度为85%。
与单纯检测基因突变相比,ctDNA甲基化检测具有更高的灵敏度和特异度。这是因为甲基化改变通常早于突变发生,且信号强度更强,因此被认为是胰腺癌早期诊断领域最具前景的突破方向之一。当前的核心挑战在于如何以可接受的成本,在极早期阶段稳定捕捉到微弱癌症信号。目前,该技术仍处于深入研发与临床验证阶段,尚未成为标准化的筛查与早期诊断工具。
3.外泌体检测:外泌体是细胞分泌的纳米级囊泡,内含蛋白质、核酸(如mRNA、miRNA、lncRNA)等多种生物分子,可被视为反映母细胞状态的“信息包”。由于肿瘤来源的外泌体携带了癌细胞的特异性信息,其作为液体活检的新靶标,在胰腺癌早期诊断中展现出重要潜力。研究表明,胰腺癌来源的外泌体表面富含磷脂酰
可见,外泌体检测在胰腺癌早期诊断中具有重要的临床应用前景。然而,需注意的是,外泌体不仅是肿瘤细胞的代谢产物,正常细胞在生理或病理状态下亦可分泌外泌体。因此,目前外泌体检测尚缺乏肿瘤特异性,难以作为独立的诊断金标准,其在早期诊断中的应用仍需结合其他标志物进一步优化验证。
(二)基于微生物组与代谢组学的分析
组学分析是近年来新兴的研究方向。通过探索机体内部环境变化与胰腺癌发生发展的关联,为胰腺癌的早期筛查与诊断提供了新思路。
1.代谢组学:肿瘤细胞存在代谢重编程现象,可导致血液或尿液中小分子代谢物(如
2.微生物组学:多项研究表明,胰腺癌患者的口腔微生物(如唾液中纤毛菌属)及肠道菌群组成与健康人群存在显著差异。通过分析唾液或粪便样本中的微生物群落结构,有望开发出无创的胰腺癌筛查或风险预测工具。
上述研究提示,微生物组与代谢组学检测在无症状早期胰腺癌中具有一定的诊断价值。然而,该领域仍面临若干重大挑战:其一,微生物组与代谢组构成受饮食、药物(尤其是抗生素)、年龄、地理区域等多种因素影响,需在大型研究中严格控制混杂变量,否则研究结果的有效性难以保证;其二,目前观察到的微生物组与代谢组变化尚无法明确其与胰腺癌的因果关系,究竟是肿瘤发生的诱因还是其结果仍需进一步探究;其三,部分特征性改变可能并非胰腺癌特有,亦可见于其他消化道肿瘤或炎症性疾病,需着力提升诊断的特异性;其四,样本处理、测序方法及数据分析流程亟待标准化,并需在多中心、前瞻性队列研究中得到充分验证,方能推动其向临床应用转化。
四、充分应用人工智能(artificial intelligence,AI)与大数据技术
早期诊断困难是胰腺癌预后差的主要因素。近年来AI在胰腺癌筛查与诊断领域的应用日益深入,显著提升了早期识别的准确性与效率。
1. 医学影像分析的智能化应用:传统CT、MRI、EUS等影像检查高度依赖操作者的临床经验,早期胰腺癌的细微征象极易被忽略或误判为良性病变。AI技术可实现对影像特征的高精度、自动化、标准化识别与高通量提取,通过构建诊断模型并经过多中心验证,显著增强对微小病变的检测能力,为胰腺癌的早期筛查与诊断提供有力支撑。
Cao等基于非对比CT影像开发了名为“熊猫”的深度学习模型。该模型在胰腺癌识别任务中的灵敏度和特异度分别超越放射科医师34.1%和6.3%;在纳入20530例连续患者的真实世界多场景验证中,“熊猫”对胰腺病变的检测灵敏度达92.9%,特异度达99.9%。Chen等利用546例胰腺癌患者与733例对照者的增强CT图像构建深度学习模型,其对直径<2 cm肿瘤的检出灵敏度为74.7%,特异度为92.8%。此外,将AI技术整合至MRI及EUS影像分析中,同样显示出诊断效能的提升。
AI模型能够量化分析人眼难以辨别的细微纹理特征、密度异常及胰管形态改变,在肿瘤尚未形成明显占位时即可发出预警,显著提高早期胰腺病变的检出率。若进一步整合临床特征、遗传信息等多模态数据,构建融合型智能诊断体系,有望成为胰腺癌早期诊断的强大工具。笔者所在团队基于ctDNA突变数据,联合CT影像组学与临床信息,构建了AI集成模型GBCseeker,将胆囊占位性病变的癌变误诊率由21.55%降至9.43%,展现了AI在肿瘤早期诊断领域的广阔应用前景。
2.风险预测模型的构建与应用:AI技术可整合多维度基础数据(包括发病因素、生物标志物、影像特征等),构建胰腺癌风险预测模型,计算个体罹患胰腺癌的综合风险评分,从而精准锁定高危人群,实现早期干预。一项研究显示,应用AI模型分析个体数年的电子健康记录时间序列数据,可在50岁及以上人群中识别出未来1年内罹患胰腺癌的高风险个体,其发病风险为普通人群的30~60倍。Sharma等设计的风险预测模型表明,新发糖尿病患者若评分≥3分,可在临床诊断前6个月准确识别胰腺癌,准确率达75%。Placido等基于丹麦和美国两个大型患者队列的电子健康记录,采用深度学习算法在诊断前3年预测胰腺癌发生,AUC分别达0.88和0.78。
笔者认为,构建胰腺癌风险预测模型是实现早期诊断的重要路径。该策略推动诊疗模式从被动“等待诊断”向主动“风险管理和精准筛查”转变,有望在胰腺癌发展的最早期阶段实现精准干预,从而获得最佳治疗效果。这是将大数据与AI转化为现实临床生产力的关键举措。
总体而言,AI技术正逐步改变早期胰腺癌的诊断范式,其价值并非取代临床医师,而是作为强大的赋能工具,增强医者对病灶的感知与判断能力,共同应对早期诊断难题。笔者认为,尽管目前多数模型仍处于研发与验证阶段,但AI无疑是有望打破胰腺癌“诊断即晚期”困局的最具潜力的技术路径之一,预示着精准医学与早期筛查新时代的到来。值得注意的是,AI技术在发展中仍面临数据隐私与安全、可解释性不足、技术成熟度有限、稳定性欠佳及成本较高等挑战。克服上述局限需推动跨学科协作,汇聚AI科学家、放射科医师、外科医师、肿瘤学家、科研人员、医院管理者及监管机构的共同智慧,方能使这一前沿技术真正转化为惠及患者的临床工具。
综上所述,优化胰腺癌早期诊断技术的核心在于“精准识别微小病灶、捕捉早期肿瘤信号、提升筛查可及性”三大目标的协同突破。通过传统影像技术的精细化升级,以及AI与影像组学、液体活检、代谢组学等前沿技术的融合应用,正逐步构建起多维度、多层次的早期识别体系。结合高危人群的精准分层与全周期管理,有望显著提升胰腺癌的早期诊断率,为更多患者争取手术根治的机会,进而实现长期生存的终极目标。