李春梅，張萌萌，朱 融，于德新

1.山東省青島市市立醫(yī)院放射科，山東 青島 266011；2.山東省青島市市立醫(yī)院病理科，山東 青島 266011；3.山東省菏澤市立醫(yī)院CT 室，山東 菏澤 274031；4.山東大學(xué)齊魯醫(yī)院放射科，山東 濟(jì)南250012

胰腺導(dǎo)管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）是一種惡性程度極高的消化道腫瘤。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)2010—2016 年P(guān)DAC 的發(fā)病率和病死率持續(xù)增長(zhǎng)，5 年相對(duì)生存率僅10%［1］。PDAC 進(jìn)展迅速，早期癥狀不典型，就診時(shí)大部分患者已是中晚期［2］。目前手術(shù)切除是早期PDAC 首選的根治性治療方法，但僅20%左右的患者存在手術(shù)機(jī)會(huì)［3］。近年來(lái)，PDAC診療模式開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科綜合治療，但基于其高度異質(zhì)性特點(diǎn)，診療意見(jiàn)常出現(xiàn)爭(zhēng)議［4］。

結(jié)締組織增生和纖維炎癥反應(yīng)是PDAC 腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性較強(qiáng)的一個(gè)重要特點(diǎn)，腫瘤細(xì)胞分布其中。腫瘤細(xì)胞與宿主細(xì)胞相互作用的區(qū)域稱為腫瘤侵襲性前沿（tumor invasive front，TIF），TIF 區(qū)域腫瘤細(xì)胞呈分離狀態(tài)且喪失了大多數(shù)分化的細(xì)胞學(xué)特征，因此該區(qū)域細(xì)胞更具惡性特征，可用于預(yù)測(cè)腫瘤的生物學(xué)行為［5-7］。

腫瘤出芽通常被定義為T(mén)IF 存在的分離的單個(gè)癌細(xì)胞或最多4 個(gè)癌細(xì)胞的集群。Imai［8］在20 世紀(jì)50 年代首次描述了實(shí)體癌患者的腫瘤出芽及其與疾病進(jìn)展的關(guān)系。2017 年國(guó)際腫瘤出芽共識(shí)會(huì)議（the international tumour budding concensus conference，ITBCC）對(duì)結(jié)直腸背景下腫瘤出芽的病理評(píng)估和報(bào)告提供了標(biāo)準(zhǔn)化建議［9］。目前，PDAC 腫瘤出芽的病理學(xué)評(píng)估與患者預(yù)后之間的關(guān)系也得到了較廣泛關(guān)注。PDAC 的腫瘤出芽與腫瘤細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）相 關(guān)［10］，與腫瘤微環(huán)境中不同成分相互作用，在TIF 區(qū)域最突出，影響患者的預(yù)后［11-16］。本研究從PDAC 的腫瘤出芽發(fā)生機(jī)制、生物學(xué)特點(diǎn)、病理學(xué)和無(wú)創(chuàng)影像學(xué)評(píng)估方面的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

1 腫瘤出芽與EMT

EMT 是胚胎發(fā)育過(guò)程中必需的生物學(xué)過(guò)程，上皮細(xì)胞由上皮表型向間質(zhì)表型轉(zhuǎn)變，其極性特征消失，轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞形態(tài)，由此獲得了適合于細(xì)胞外環(huán)境中遷移的形態(tài)［12，17］。在這個(gè)過(guò)程中，上皮標(biāo)志物，如E-鈣黏蛋白、細(xì)胞角蛋白表達(dá)下降；間質(zhì)標(biāo)志物，如纖維連接蛋白、N-鈣黏蛋白、波形蛋白表達(dá)上調(diào)；使得細(xì)胞間黏附能力下降，為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)和轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了條件［15］。另外，文獻(xiàn)報(bào)道SNAIL、ZEB、TWIST 等與EMT 相關(guān)的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子也有一定程度的增高［15，17-18］。在包括胰腺癌在內(nèi)的許多癌癥中，EMT 已被證明與高級(jí)別惡性腫瘤相關(guān)，包括形成轉(zhuǎn)移的能力［19］。目前有觀點(diǎn)認(rèn)為，經(jīng)歷EMT 的單細(xì)胞從主要腫瘤塊分離，擴(kuò)散至轉(zhuǎn)移部位［19］。

在EMT 過(guò)程中，上皮細(xì)胞失去其頂端-基底極性和細(xì)胞間黏附等特性，和/或獲得間充質(zhì)特性［17］。EMT常包含多種進(jìn)展變化狀態(tài)，又稱為中間EMT，在這些混合的上皮/間質(zhì)表型中，細(xì)胞傾向于同時(shí)顯示上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞的特性，也被稱為部分EMT［17］。

腫瘤出芽與EMT 密切相關(guān)，胰腺癌腫瘤出芽被認(rèn)為反映了EMT 過(guò)程。一項(xiàng)薈萃分析指出，EMT 是決定PDAC 中腫瘤出芽存在的核心過(guò)程［15］。有研究對(duì)120 例PDAC 進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在表型侵襲性PDAC 的腫瘤微環(huán)境中，腫瘤出芽細(xì)胞在蛋白和mRNA水平表達(dá)EMT 標(biāo)志，突顯了其EMT 型特征，且被高表達(dá)抑制E-鈣黏蛋白的ZEB1、ZEB2 和SNAIL1 的基質(zhì)細(xì)胞包圍，這與高腫瘤出芽表型相關(guān)［20］。

腫瘤出芽最突出地發(fā)生于TIF，早期對(duì)腫瘤出芽的研究通常集中于經(jīng)典的瘤周出芽，隨后，在結(jié)直腸癌的主瘤體內(nèi)也可發(fā)現(xiàn)腫瘤出芽［21］，因此，引入術(shù)語(yǔ)瘤內(nèi)出芽，以區(qū)別于瘤周出芽［21-22］。瘤內(nèi)出芽被定義為腫瘤間質(zhì)內(nèi)腫瘤細(xì)胞簇＜5 個(gè)［23］。Jiang 等［24］分析了PDAC 的瘤周出芽和瘤內(nèi)出芽，并用模型分析對(duì)其進(jìn)行了總腫瘤出芽評(píng)分，認(rèn)為腫瘤出芽評(píng)分與PDAC 患者的總生存期風(fēng)險(xiǎn)有很強(qiáng)的獨(dú)立相關(guān)性。

2 腫瘤出芽的生物學(xué)特征

胰腺癌腫瘤出芽和神經(jīng)侵犯是PDAC 中普遍存在的組織形態(tài)學(xué)特征，兩者之間很可能具有一定的相關(guān)性［25-27］。Zhang 等［25］研究了PDAC 中副交感神經(jīng)發(fā)生與腫瘤出芽的相關(guān)性，對(duì)59 例PDAC 患者的腫瘤標(biāo)本行囊泡乙酰膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體染色（囊泡乙酰膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體是副交感神經(jīng)發(fā)生的標(biāo)志物），結(jié)果發(fā)現(xiàn)PDAC中副交感神經(jīng)發(fā)生與腫瘤出芽密切相關(guān)，且與不良預(yù)后相關(guān)。該團(tuán)隊(duì)又對(duì)毒蕈堿乙酰膽堿受體3（M3）進(jìn)行了研究，M3 高表達(dá)的細(xì)胞多位于TIF/腫瘤出芽細(xì)胞、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)和副交感神經(jīng)纖維［26］。年瑞等［27］的研究卻顯示腫瘤出芽與神經(jīng)侵犯之間無(wú)關(guān)聯(lián)。因此，胰腺癌腫瘤出芽和神經(jīng)侵犯相關(guān)性仍需更大樣本和更多試驗(yàn)去探討。

胰腺癌的免疫治療是目前研究的熱點(diǎn)，PDAC腫瘤出芽的發(fā)生率和腫瘤本身的免疫特征具有很強(qiáng)的相關(guān)性［28-31］。有學(xué)者對(duì)PDAC 不同級(jí)別的腫瘤出芽與腫瘤的免疫景觀進(jìn)行了分析研究，認(rèn)為固有和適應(yīng)性免疫細(xì)胞（如M1 巨噬細(xì)胞）均可阻止胰腺癌的腫瘤出芽和疾病進(jìn)展［28］。有報(bào)道認(rèn)為，PDAC 腫瘤出芽與細(xì)胞程序性死亡-配體1（PD-L1）在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)呈正相關(guān)［29］。Sadozai 等［30］發(fā)現(xiàn)，胰腺癌高級(jí)別腫瘤出芽患者表現(xiàn)出抗腫瘤免疫減弱的特征。Wartenberg 等［31］根據(jù)胰腺癌的基因組和免疫表型確定了PDAC 的3 種亞型：①免疫逃逸型（54%），T 細(xì)胞和B 細(xì)胞較少，F(xiàn)OXP3＋Treg 富集，有高級(jí)別腫瘤出芽，CDKN2A、SMAD4 和PIK3CA 突變發(fā)生率高，預(yù)后差；②免疫豐富型（35%），T 細(xì)胞和B 細(xì)胞豐富，F(xiàn)OXP3＋Treg 較少，腫瘤出芽較少，CDKN2A 和PIK3CA突變率較低，結(jié)局較好；③免疫耗竭型（11%），具有PD-L1 表達(dá)和PIK3CA 高突變率，或高發(fā)JAK3 突變的微衛(wèi)星不穩(wěn)定的亞群。了解胰腺癌腫瘤出芽與免疫特征的相關(guān)性可輔助評(píng)估預(yù)后和指導(dǎo)治療。

另外，胰腺癌腫瘤出芽的主要組織學(xué)表現(xiàn)是EMT，有報(bào)道認(rèn)為胰腺癌腫瘤出芽與腫瘤干細(xì)胞和耐藥也存在一定的相關(guān)性［13，32］。胰腺癌的TIF 有許多結(jié)構(gòu)，如鄰近正常組織的腺泡導(dǎo)管化生、脈管侵犯、間質(zhì)反應(yīng)等，都是胰腺癌中常見(jiàn)的病理組織學(xué)表現(xiàn)，但目前此方面內(nèi)容與胰腺癌腫瘤出芽的機(jī)制探討尚無(wú)確切的報(bào)道，而主要為綜合的臨床病理分析，且 結(jié)論存在差 異［10，14，16，24］，還需進(jìn) 一步分 析其內(nèi)在機(jī)制。

3 腫瘤出芽的病理學(xué)評(píng)估

腫瘤出芽的最初評(píng)估研究見(jiàn)于結(jié)直腸癌，已被證實(shí)是結(jié)直腸癌的獨(dú)立預(yù)后因素，也是影響Ⅱ期結(jié)直腸癌生存率的獨(dú)立因素［22］。為提高可靠性和可重復(fù)性，2017 年ITBCC 會(huì)議上達(dá)成了一致的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分系統(tǒng)，并建議將該方法納入結(jié)直腸癌指南和分期系統(tǒng)［9］。ITBCC 小組建議，推薦在HE 染色的病理切片上，分析TIF 的熱點(diǎn)視野［200 倍顯微鏡視野（HPF）下，0.785 mm2］，采用3 層級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)數(shù)：低出芽（0～4 個(gè)腫瘤出芽），中等出芽（5～9 個(gè)腫瘤出芽），高出芽（≥10 個(gè)腫瘤出芽）。Karamitopoulou 等［33］將該評(píng)分方法在胰腺癌中的應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證分析，認(rèn)為其是一種簡(jiǎn)單、可靠、可重復(fù)的評(píng)估PDAC 患者腫瘤出芽的方法。

在胰腺癌腫瘤出芽的研究中，常采用細(xì)胞角蛋白免疫組化染色輔助識(shí)別腫瘤腫瘤出芽的方法［10，13］。在統(tǒng)計(jì)分析中，也常采用ROC 曲線對(duì)胰腺癌腫瘤出芽取截?cái)嘀颠M(jìn)行分組，研究與其他指標(biāo)的相關(guān)性［27－28］。Jiang 等［24］在對(duì)胰腺癌腫瘤出芽的分析中，對(duì)瘤內(nèi)出芽和瘤周出芽進(jìn)行賦分獲得腫瘤出芽分值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高腫瘤出芽分值組病死率明顯高于低腫瘤出芽分值組。Karamitopoulou 等［28］進(jìn)行了多中心胰腺癌腫瘤出芽評(píng)估的可重復(fù)性研究，結(jié)果顯示病理學(xué)家對(duì)PDAC 中不同腫瘤出芽評(píng)估方法的一致程度為中差至中等水平；免疫組織化學(xué)全細(xì)胞角蛋白染色10 倍HPF 評(píng)估方法的一致性達(dá)到可接受水平，因此可推薦用于評(píng)估PDAC 切除標(biāo)本中的腫瘤出芽評(píng)估；為了提高觀察者之間的一致性，應(yīng)考慮應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)輔助診斷。

目前，對(duì)腫瘤出芽的研究主要以二維平面的病理圖像為分析對(duì)象。有研究對(duì)結(jié)直腸癌、PDAC、肺癌和乳腺癌的三維重建模型顯示，許多簇狀的腫瘤芽實(shí)際上仍與腫瘤總體相關(guān)，而真正孤立的腫瘤芽是罕見(jiàn)（9%～22%）［34］。據(jù)此推測(cè)，單細(xì)胞侵襲可能是極其罕見(jiàn)的事件，而腫瘤出芽主要反映腫瘤細(xì)胞的集體遷移，進(jìn)一步的結(jié)論有待研究證實(shí)。

4 腫瘤出芽的影像學(xué)人工智能評(píng)估

常規(guī)的CT、MRI 檢查難以評(píng)估PDAC 中腫瘤出芽的存在情況。影像組學(xué)可從影像圖像的黑白灰階信息中提取更多的定量特征，因此在此方面顯示出一定的價(jià)值。Granata 等［35］基于CT 圖像對(duì)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移瘤進(jìn)行了評(píng)估，鑒別膨脹性生長(zhǎng)和腫瘤出芽的最佳性能，準(zhǔn)確度為86%，敏感度為91%，特異度為65%。Chong 等［36］采用氟代脫氧葡萄糖（18F-FDG）PET/CT 對(duì)比宮頸癌患者影像組學(xué)特征，建立了腫瘤出芽狀態(tài)預(yù)測(cè)模型，該預(yù)測(cè)模型成功預(yù)測(cè)了宮頸癌患者的腫瘤出芽狀態(tài)。但目前針對(duì)胰腺癌腫瘤出芽相關(guān)的影像方面的研究尚無(wú)報(bào)道。

近年來(lái)，人工智能的發(fā)展為腫瘤出芽的研究和構(gòu)建預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)提供了新的思路和方法。腫瘤出芽的評(píng)估主要依賴腫瘤組織的HE 染色圖像。目前，借助人工智能已能準(zhǔn)確識(shí)別胰腺癌組織亞型及不同的腫瘤背景［37-40］。Gao 等［40］提出了一種選擇性多尺度注意網(wǎng)絡(luò)，從編碼器和解碼器的不同尺度增強(qiáng)有效信息、補(bǔ)充有用信息和抑制冗余信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)胰腺病理圖像中腫瘤細(xì)胞、血管、神經(jīng)、胰島和導(dǎo)管的分割。該方法減少了胰島、神經(jīng)及腫瘤細(xì)胞間質(zhì)的欠分割，改善了腫瘤細(xì)胞、導(dǎo)管和血管的分割準(zhǔn)確度。Kiemen等［39］利用深度學(xué)習(xí)工作流程，鑒定出正常導(dǎo)管上皮、前體病變（胰腺上皮內(nèi)瘤變或?qū)Ч軆?nèi)乳頭狀黏液瘤）、PDAC、平滑肌和神經(jīng)、腺泡、脂肪、細(xì)胞外基質(zhì)、胰島8 種組織亞型。該研究使得可定量評(píng)估腫瘤組織的尺寸、組織亞型的組成及各種亞型的細(xì)胞數(shù)量，且使癌癥邊緣和向鄰近組織侵襲表現(xiàn)可視化。

綜上所述，胰腺癌腫瘤出芽是腫瘤侵襲性生長(zhǎng)的一種表現(xiàn)，與其預(yù)后具有密切的相關(guān)性。盡管，關(guān)于腫瘤出芽在結(jié)直腸癌中病理價(jià)值的評(píng)估及影像相關(guān)性的研究較多，但在PDAC 的研究中仍存在不太明確或相對(duì)有爭(zhēng)議的內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，將病理切片中不同胰腺癌腫瘤細(xì)胞的形態(tài)和周圍微環(huán)境的病理組織形態(tài)與各種不同類型的數(shù)據(jù)包括影像組學(xué)、基因蛋白組學(xué)、臨床診療數(shù)據(jù)等聯(lián)系起來(lái)，對(duì)胰腺癌作出精準(zhǔn)的診斷、治療和預(yù)后判斷是未來(lái)醫(yī)學(xué)人工智能的方向和挑戰(zhàn)。