文摘
恶性胸膜间皮瘤(MPM)主要是由石棉引起接触,预后不良。呼吸含有挥发性有机化合物挥发性),可以探索作为早期检测工具。以前,我们使用multicapillary列/离子迁移谱法(MCC / IMS)区分MPM患者和无症状高危人员的速度精度高。在这里,我们的目标是验证这些发现在不同的对照组。
患者呼吸和背景样本获得52 MPM, 52名健康对照组无石棉暴露(HC), 59无症状前石棉工人(AEx)成分股,41良性石棉相关疾病患者(ARD), 70例良性non-asbestos-related肺部疾病(BLD)和56个肺癌患者(LC)。
背景校正后,物流套索回归和接受者操作特征(ROC)分析,MPM组HC的歧视,AEx,成分股ARD, BLD和LC组为65%,88%,82%,分别为80%和72%的准确率。结合AEx和成分股ARD患者导致94%敏感性和阴性预测值(NPV) 96%。最重要的挥发性有机化合物的仪器选择P1, P3, P7,票数,P21和P26。
我们歧视MPM患者高危对象的准确性。高灵敏度和NPV允许用作呼吸分析排除MPM的筛查工具。
文摘
呼吸分析可用于屏幕恶性胸膜间皮瘤在高危asbestos-exposed人http://ow.ly/GppL30gCOaD
介绍
恶性胸膜间皮瘤(MPM)是一个肿瘤,胸腔的浆膜粘膜,和以前接触石棉有关的主要是1,2]。尽管欧洲禁止石棉的使用在2005年(3),石棉仍在开采和进口国家的工业增长,因此仍然是一个重要的全球健康问题(4]。MPM的发病率预计将进一步增加,由于石棉的使用在过去的平均潜伏期长40 - 50年间第一次接触和发生日期。MPM诊断通常是在一个高级阶段,需要组织样本足够的大小,通常通过侵入性检查(5,6]。这延迟诊断的结果在一个贫穷的结果best-observed高度选择患者的中位总存活数与标准治疗18个月(以铂为基础的化疗联合贝伐单抗)7,8]。在一起,这些证据强调筛查工具,用于早期检测的重要性,在治疗方案被认为不局限于缓和环境(9]。
目前没有一致同意MPM筛查指南asbestos-exposed人(10),这导致了一个不合适的,“盲人”用不同的成像技术和血液检查。目前的研究成果尚未导致验证诊断血液生物标志物如可溶性mesothelin-related肽(SMRP)或fibulin-3 [11- - - - - -13]。第一轮的“排除”测试将有助于独立asbestos-exposed人在低风险(和不需要进一步筛选)从这些早期MPM需要进一步随访和治疗。挥发性有机化合物的分析(挥发性有机化合物的仪器)的呼吸是一种很有前途的工具,这14]。概念验证研究使用气相色谱分析-质谱法(gc - ms)在呼吸样本中确认了环己烷作为鉴别器的患者MPM,相比那些职业接触石棉(AEx)成分股和未暴露健康对照组(高碳钢),准确率达到了97.4% (15]。其他系列使用模式识别和可交叉反应的传感器技术歧视患者MPM与可接受的精度(AEx科目成分股16,17]。使用离子迁移谱(IMS),良性的石棉相关疾病患者(ARD)歧视从高碳钢,准确率达到99.9%18]我们歧视患者MPM HC和AEx准确率82%和87%的成分股,分别为(19]。本研究的目标是扩展先前的研究,验证这些发现早些时候在一个更大的人口和确定VOC分析检测的特异性MPM相比,肺癌。
材料和方法
研究设计和参与者
这是一个多中心、横断面、病例对照研究中,根特大学医院的机构审查委员会批准(比利时注册号B670201111954)和依法进行赫尔辛基公约。参与者给包含前书面知情同意。高碳钢、ARDs、良性肺疾病与石棉接触(BLD)、原发性肺癌(LC)和MPM随机招募呼吸医学部门的根特大学医院,鲁汶和安特卫普(比利时)和OLV医院的阿尔斯特(比利时)。其他ARD患者和无症状的人AEx被招募的成分股通过公司的职业卫生服务使用石棉直到1997年。MPM比利时间皮瘤病理学确诊病例的面板。MPM和LC患者之间首次治疗,包括诊断和治疗的开始。良性的石棉相关疾病不允许出现在任何除了ARD对照组。最近的计算机断层扫描(CT)扫描或胸片(< 12个月)是强制性确认医疗条件。参与者没有进食,饮酒和吸烟前至少2 h呼吸采样。确认入选标准、人口信息和以前的石棉暴露数据使用问卷调查获得。对病人,详细记录他们的医疗条件必须是可用的。
呼吸采样和分析
呼吸样本之间取得2012年1月,12月,2014年。SpiroScout呼吸采样器(Ganshorn Medizin电子、Niederlauer,德国)连接的样品环BioScout multicapillary列/离子迁移谱仪(MCC / IMS;b s德国,德国多特蒙德)[14,19]。休息至少10分钟后,所有的参与者被要求与蒸馏水冲洗嘴巴,戴上橡胶手套和鼻夹。坐直,没有任何强迫呼吸演习,他们呼吸通常通过SpiroScout喉舌,这是连接到一个细菌过滤器和MCC / IMS样品环。3分钟后,10毫升的肺泡空气采样和发送到MCC / IMS进行分析。呼吸分析协议是其他地方的详细描述(14,19]。总之,呼吸分析物被非极性pre-separated OV-5 MCC列(Multichrom有限公司、新西伯利亚、俄罗斯),然后由95兆贝可电离63年倪β-radiation来源。随后,电离呼吸化合物进入了一个12厘米漂移管,发生了第二次分离基于离子流动特征的影响下一个电场和一个计数器气体(α1氮气气;99.999%的纯;液化空气集团医疗、Schelle、比利时)。最后,法拉第板探测器和光催化相撞,唤起一个电流,导致VOC峰值强度(在伏,V)与VOC浓度。MCC / IMS是一种技术,允许“pseudo-identification”的挥发性有机化合物的仪器根据他们的保留时间和离子迁移和反复核查MCC / IMS数据库。然而,对于明确的识别、MCC / IMS数据需要反复核对挥发的gc - ms分析。呼吸采样后,使用相同的材料和背景样本被抽样条件。排除外部污染或抽样的文物,我们使用一次性喉舌和过滤器和MCC / IMS与α不断刷新1氮气气体。所有未加热的样品线由聚四氟乙烯(PTFE),不保留化合物(20.]。MCC / IMS与参与者之间潮湿的空气冲洗,去除污染物,确保IMS色谱是干净的。
统计数据
VisualNow v3.7软件(b s德国多特蒙德,德国)是用于VOC分析如前所述19]。总之,原始IMS色谱de-noised通过基线校正使用5×3低通滤波器,和一致的19,21]。数据随后被正常化反应物离子峰(RIP)和RIP-tailing被减去一个补偿值从每个色谱光谱数据集内(19,21]。接下来,对数据进行平滑和色谱检查视觉存在与否的挥发性有机化合物的仪器。如果VOC出现在呼吸或背景样本,这些都是手动选择和分析(N = 250),导致一系列VOC峰值强度(在选定的峰面积最大峰高)。
删除环境化学混杂因素的影响,每个VOC的肺泡梯度计算减去背景是标准化的峰值强度,在相应的呼吸样本(样本22]。这些肺泡梯度强度(V)被用作预测在R v3.3.1 [23]。由于高维度设置(大量的变量/低数量的样本),惩罚逻辑回归(套索)被用来区分MPM来自那些AEx和HC成分股的患者。我们使用了glmnetR-package (v2.0-2)拟合二项套索物流模型(24]。使用所有病人的预测结果,然后我们建造了一个接受者操作特征(ROC)曲线和估算的敏感性,特异性,阳性(PPV)以及阴性预测值(NPV),最终模型的诊断准确性,95%置信区间估计。此外,我们看的次数(折叠)VOC套索选择了回归。我们选择考虑变量一样重要,当他们选择在一个大比例的折叠(> 50%),如前所述[19]。此外,由于asbestos-exposed人MPM的风险,我们调查是否MPM患者可以从那些ARD歧视和汇集AEx和成分股ARD组。我们也比较患者MPM BLD或信用证,和LC患者参与HC, AEx和成分股BLD组。
摘要统计信息计算连续变量。一个确切概率法被用来确定分类结果是等可能的。连续变量,Kolmogorov-Smirnov测试正常进行评估,随后,一个方差分析或克鲁斯卡尔-沃利斯检验进行评估方法或分布的差异。Bonferroni-adjusted p < 0.05被认为是具有统计学意义。
结果
病人的特点
总共330名参与者被包括在研究:52高碳钢,59 AEx(无症状)成分股,ARD 41岁,70年BLD, 56个主要LC, 52 MPM (表1)。BLD组主要由COPD患者(40%),囊性纤维化(21%),肺炎(14%)。有更多的男性MPM, AEx ARD群体比其他群体,成分股和参与者在病人组明显比那些HC和AEx组成分股。有更多的吸烟者AEx,成分股ARD, BLD和LC组比HC组。
呼吸分析
MPM患者可以从高碳钢歧视准确率达到了65%,89%敏感性和79% NPV (表2,图1)。我们从AEx有88%的准确度成分股歧视MPM,敏感性87%,特异性90%,NPV PPV 88%和88%。接收操作特性曲线下的面积(AUC)中华民国)是0.879。MPM患者歧视从那些ARD的准确率为82%。敏感性,特异性,PPV和NPV是89%,73%,分别为81%和83%。的AUC中华民国是0.850。此外,池AEx和ARD团体成分股允许我们歧视的参与者MPM组与联合组有85%的准确度,PPV敏感性94%,特异性80%,71%和96%的净现值。的AUC中华民国是0.890。MPM患者也歧视(80%的准确率)梁式引线掐。MPM患者歧视从LC患者72%的准确率,PPV敏感性73%,特异性71%,70%和74%的净现值。的AUC中华民国为0.770 (表2,图1)。
我们不能歧视那些AEx从成分股ARD控制,即使许多挥发性有机化合物的仪器被包括在模型(表3,图2)。参与者与AEx和成分股ARD BLD被歧视的准确率达到了90%和85%,分别。
LC患者歧视从高碳钢预测的准确率为71%,敏感性77%,特异性65%,NPV PPV 71%和72%。他们也从那些歧视AEx和成分股BLD准确率达到了90%和71%,分别为(表3,图2)。
套索回归显示,最重要的挥发性有机化合物的仪器识别参与者MPM与高危和BLD群体P1, P3, P7,票数,P21, P26 (表3,表4,补充图S1)。这些没有选择当MPM的参与者之间的歧视和HC组(表2),强调这些挥发性有机化合物的仪器的重要性作为MPM的标记。这些挥发性有机化合物的仪器也被歧视与LC MPM的患者,但不是伟大的准确性,提出一个更常见的VOC签名。
讨论
在这个多中心、横断面、病例对照研究中,我们表明,呼吸分析参与者之间使用MCC / IMS歧视MPM和那些AEx,成分股ARD BLD,与临床相关的准确性。MPM的终生风险有职业石棉接触的人群高出大约10%,并且可以在那些直接处理石棉纤维(25]。我们调查是否MPM的人可以从那些被歧视暴露于石棉(健康或良性石棉相关皮肤红斑)和确认,分别有88%和82%的准确率。因为我们无法区分这两个asbestos-exposed组,我们检查了呼吸的筛选功能测试后结合AEx和成分股ARD组。结果准确性的歧视人之间的合并后的集团和MPM是85%,敏感性94%,净现值96%。尽管筛查的研究可用于诊断通常需要大量的特异性(26],PPV和NPV更具有临床意义,因为他们的解释是更直接的(27]。因此,高灵敏度和NPV从我们比较让他们强大的工具来排除疾病在真正的消极的人口。这将人排除在进一步的调查,可以帮助诊断MPM更具成本效益的方式。血液生物标志物相比,我们的结果优于SMRP和fibulin-3 [11,13]。一个荟萃分析表明,敏感性95%,特异性SMRP只有22%,限制了其在排除疾病,使用,当使用高特异性的诊断规则的95%高危个体,其33%的敏感性下降太短(11]。fibulin-3此外,最近的一项荟萃分析显示只有一个温和MPM和癌症患者控制之间的歧视,敏感性和特异性(分别占62%和82%13]。
本研究的力量在于它包含的多个控制组和比较大量的参与者。因此作为最终的概念验证通过确认和验证所有先前的研究在呼吸的MPM筛查分析小样本大小。德Gennaroet al。气用来区分人与AEx和高碳钢成分股MPM的准确率达到了97.4%,并确定了环己烷作为MPM的标志(15]。使用模式识别,Dragonieriet al。杰出的同一组准确率达到了80.8%和84.6%,分别为(16)和Chapmanet al。歧视MPM病人从HC患者主题和ARD 88%的准确率17]。然而,这些研究使用模式识别不确定挥发性有机化合物的仪器由于电子鼻技术的缺点。使用MCC / IMS, Cakiret al。歧视患者ARD从高碳钢和敏感性96%,特异性和50%确定α-pinene 4-ethyltoluol标记为石棉相关疾病(18),我们以前歧视残疾人MPM从那些AEx和成分股高碳钢的准确率分别为87%和82%,分别为(19]。我们确定了P3、P5 P50和P71最重要的挥发性有机化合物的仪器在这些歧视,其中P3在目前的研究证实。然而,有一个适度的MPM和LC患者之间的歧视,一个特征也观察到SMRP [11]。这可能是由于挥发性有机化合物的仪器反映潜在的炎症。因为炎症是癌症的一个特点28癌症),这些挥发性有机化合物的仪器可以通用标记而不是肿瘤特异标记。然而,MPM和LC患者之间的适度的歧视,和不同的挥发性有机化合物的仪器用于这种歧视和那些用于歧视MPM AEx和ARD团体成分股,表明至少某些挥发性有机化合物的仪器可以区分不同的肿瘤类型。
尽管有这些令人满意的结果,我们承认一些限制。首先,本研究并非随机,组不匹配年龄,性别或吸烟状态。MPM和LC患者明显比其他群体的消费者,可以解释为第一次接触之间的潜伏期因果代理和这些疾病的诊断,并通过与健康对照组没有显著的并发症是很难找到。尽管一些研究表明,衰老影响人体新陈代谢和挥发性有机化合物的仪器(29日- - - - - -31日),其他组没有发现这种相关性(32- - - - - -34]。此外,男性的发病率高的有石棉接触史的团体。这可能是因为石棉工业有一个男性的优势。同样,吸烟情况的差异可能来自于吸烟者的发病率越高这个蓝领行业(35,36]。此外,因为吸烟是肺癌的主要原因,我们希望LC组吸烟者的发病率最高。然而,我们不认为吸烟有任何对造型的影响,考虑到吸烟的MPM的发病机理是独立的。这是进一步加强,我们不能令人满意地区别患者MPM和LC组。此外,我们不包括二次恶性胸腔积液患者,这可能妨碍MPM的鉴别诊断。因此,重要的化合物,可以用来区分MPM的患者继发恶性积液可能错过了。未来的验证研究应该包括这组患者优化筛选。
第二,我们不能完全排除这种可能性,外部的挥发性有机化合物的仪器可以影响呼吸样本,甚至在修正了这个使用背景样本。根据其动力学,吸入挥发性有机化合物的仪器可以存储在人体的脂肪隔间,并随着时间的推移慢慢释放(37,38]。尽管我们试图尽可能地抵消环境污染通过使用惰性抽样的肺泡梯度材料和通过计算挥发性有机化合物的仪器(22),这可能不足以完全消除环境混杂因素的影响。然而,随着我们的病人和高碳钢被随机招募了(因此背景也随机样本),污染的影响尽可能地排除在外,并且可以将最小。
最后,我们选择的挥发性有机化合物的仪器尚未确定和不包括在MCC / IMS VOC图书馆。明确识别的挥发性有机化合物的仪器,MCC / IMS数据需要反复核对对额外的疑似挥发的gc - ms分析。这对歧视的准确性没有影响,但进一步鉴定挥发性有机化合物的仪器应该允许我们链接这些MPM的发病机制,作为额外的证据。因此,挥发的gc - ms分析在呼吸和MPM的顶部空间细胞系是提倡的。
总之,我们已经表明,MCC / IMS允许足够的歧视MPM患者的高危个体。本研究描述了一个扩展的我们之前的理论水平的研究。未来的研究应该集中在外部验证。她们在一次前瞻性病例对照系列独立病人群,以令人眩目的调查员的潜在的病理,随着时间的推移和后续的高危对象。这将最终确定反映出的挥发性有机化合物的仪器从慢性炎症向恶性转化,让呼吸的临床效用评估测试(39]。
结论
用呼吸分析MCC / IMS,我们歧视MPM的高危患者参与者之前暴露于石棉,良性患者和石棉相关和不相关肺部疾病。验证这些结果在一个独立的,失明的前瞻性研究将允许评估临床效用MPM的呼吸分析筛选人之前暴露于石棉。观察到的高灵敏度和NPV的意思是这可以用作升压MPM筛查工具,即只有asbestos-exposed个人用一个异常的VOC签名应该进一步追究MPM的可能存在。
补充材料
确认
作者要感谢k . Tournoy教授(呼吸医学部门,“Onze-Lieve-Vrouw”医院,阿尔斯特,比利时)病人招募他的帮助。这项研究的一部分是人在米兰国际大会,2017年9月卖地,。
凯文Lamote有完全访问研究中的数据并负责其完整性。凯文•Lamote Matthijs Vynck和奥利弗伴音音量为数据分析的准确性负责。尤里斯·范·Cleemput Kristiaan Nackaerts和简·p·范Meerbeeck帮助参与者的包容。凯文Lamote起草了手稿。所有作者贡献的设计手稿,给他们批准最终的提交。凯文的担保人是Lamote手稿的内容。
脚注
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:本研究是由比利时与癌症基金会(赠款STK 2010 - 205和STK, 2012 - 223年)和伊曼纽尔Van der Schueren格兰特的弗拉芒联盟对抗癌症。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
利益冲突:没有宣布。
- 收到了5月4日,2017年。
- 接受2017年9月24日。
- 版权©2017人队