Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 13
1.1. Место ПСА-ассоциированных маркеров в диагностике рака предстательной железы 13
1.2. Математическое моделирование в диагностике рака предстательной железы. Визуализация математических моделей: номограммы, таблицы Партина, калькуляторы риска 53
ГЛАВА II. Материалы и методы 67
11.1. Общая характеристика больных 67
11.2. Методики измерения серологических опухолеассоциированных маркеров 74
11.3. Структура базы данных исследования. Утилиты для оптимизации исходных данных 75
11.4. Методы статистической обработки результатов 83
ГЛАВА III. Результаты собственных исследований 84
111.1. Анализ ошибок дооперационного стадирования РПЖ 84
111.2. Исследование возможностей классических лабораторных показателей в дооперационном стадировании РПЖ 88
111.3. Разработка инструментов для практического использования результатов работы: программа «Калькулятор расчета мультипараметрических показателей для дооперационного стадирования рака предстательной железы» 155
ГЛАВА IV. Обсуждение результатов: сопоставление значимости пса-ассоциированных маркеров и совокупных мультипараметрических алгоритмов в дооперационном стадировании РПЖ . 164
IV.1 Решающие правила 167
IV.2 ROC-анализ 175
Выводы 186
Практические рекомендации 187
Список литературы 189
- Математическое моделирование в диагностике рака предстательной железы. Визуализация математических моделей: номограммы, таблицы Партина, калькуляторы риска
- Методики измерения серологических опухолеассоциированных маркеров
- Исследование возможностей классических лабораторных показателей в дооперационном стадировании РПЖ
- ROC-анализ
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В структуре заболеваемости
злокачественными новообразованиями мужского населения России рак
предстательной железы (РПЖ) занимает 2-ое место, составляя 14,4% от их общего числа. Показатель заболеваемости за десятилетний период (2005-2015 гг.) имеет выраженную тенденцию к увеличению: прирост составил 105,7%. В структуре смертности мужского населения России от онкологических заболеваний РПЖ занимает 3-е место [Каприн А.Д. с соавт., 2017].
За период 2005-2015 г., среди впервые установленных диагнозов выросла частота случаев раннего обнаружения РПЖ (доля I+II стадий повысилась с 36,6 до 55,1%), и снизилось выявление болезни в запущенном состоянии (доля III стадии уменьшилась с 38,6 до 27,4%, IV стадии – с 21,7 до 15,9%) [Чиссов В.И. с соавт., 2009; Каприн А.Д. с соавт., 2017]. Такое перераспределение по стадиям связано с совершенствованием методов диагностики, включая широкое внедрение лабораторных методов, прежде всего определения в сыворотке крови (СК) уровня общего простатического специфического антигена (ПСА). В то же время, в популяции больных РПЖ с низкой агрессивностью опухоли (индекс Глисона < 7) 10-летняя выживаемость может достигать 98-99,9%, 15-летняя выживаемость – 94-99% [Klotz L. et al., 2015; Tosoian J.J.. et al., 2015]. Тактика лечения, и, в частности, объем оперативного вмешательства, напрямую зависят от биологической агрессивности и степени распространенности опухолевого процесса. Расширенные варианты оперативного вмешательства значительно ухудшают качество жизни, включая удлинение сроков послеоперационного восстановления, проблемы с удержанием мочи, половую дисфункцию [Salomon L. et al., 2015; Wallis C.J. et al., 2016]. Таким образом, точность дооперационного стадирования РПЖ как основа выбора адекватной тактики и объема лечебных мероприятий, в частности, разделение индолентных и агрессивных РПЖ у больных с начальными стадиями опухолевого процесса до принятия медицинских решений – актуальная проблема. По данным мировой литературы биопсийные исследования предстательной железы занижают степень дифференцировки опухоли в 33-45% наблюдений и завышают в 4-32% [Hsieh T.F. et al., 2005; Волченко Н.Н. с соавт., 2016]. Другие ошибки в дооперационном стадировании РПЖ связаны с неточностями в оценке степени
распространенности опухоли в предстательной железе (категории Т), и, в ряде случаев – с недооценкой вовлеченности в опухолевый процесс регионарных лимфоузлов [Аль-Шукри С.Х. с соавт., 2013].
Для уточняющей диагностики РПЖ был разработан тест на выявление в СК
одного из предшественников свободного ПСА – [-2]проПСА, а так же основанный
на трех ПСА-ассоциированных маркерах (общего ПСА (общПСА), свободного
ПСА (свПСА) и [-2]проПСА) мультикомпонентный параметр - Индекс Здоровья
Простаты (ИЗП) [Beckman Coulter, Inc, 2014]. По усредненным данным, в ряде
значимых бинарных прогнозов риска выявления агрессивного РПЖ
{патологоанатомическая классификация pT2 vs pT3, патологоанатомический индекс Глисона (pГл) < 7 vs 7 и др.} площадь под кривой AUC у ИЗП составляет 0,73, против 0,6 у общПСА [Le B.V. et al., 2010; Catalona W.J. et al., 2011]. Определение [-2]проПСА и ИЗП включено в Рекомендации NCCN для раннего выявления РПЖ (с 2014г.) [Carroll P.R. et al., 2014] и одобрено US FDA для пациентов с показателями общПСА 4-10 нг/мл [Gutierrez A. et al., 2012].
Разработка новых математических моделей, а так же составление «нейронных
сетей», соединяющих несколько диагностических параметров в единый, более
чувствительный показатель, является логичным продолжением этих исследований.
Публикации, посвященные построению комплексных моделей прогноза
послеоперационного статуса РПЖ, основанные на сравнении до- и
послеоперационных данных, включая данные о [-2]проПСА, являются пока
единичными [Makarov D.V. et al., 2009; Guazzoni G. et al., 2012]. Параллельно с
развитием мультипараметрических моделей оценки статуса заболевания
осуществляется и переход к компьютерным методикам подсчета персонального
риска обнаружения и стадирования РПЖ. Существуют «виртуальные
калькуляторы», сформированные на основе крупных мультицентровых
исследований [PCPTRC 2.0., 2017; ERSPC Risk Calculators, 2017]. В то же время, сегодня пока нет доступных алгоритмов, которые бы включали [-2]проПСА и ИЗП в модель расчета риска агрессивного статуса у пациентов с диагностированным РПЖ. Данный факт, а также озвученная выше проблема ошибок дооперационного старирования РПЖ, обосновали цель и задачи настоящей работы.
Цель и задачи иссдедования:
Цель настоящей работы – разработать новые алгоритмы и сопутствующий им инструментарий расчета для стадирования рака предстательной железы на основе комплекса лабораторных и клинических данных.
Задачи.
-
Исследовать типы и долю ошибок в стадировании, включая определение индекса Глисона, категории Т, агрессивности опухолевого процесса, в обследованной выборке больных РПЖ.
-
Разработать новые алгоритмы для стадирования РПЖ на основе уровней ПСА-ассоциированных маркеров и формализированных данных клинического, морфологического и инструментального обследования.
-
Сравнить диагностическую чувствительность общПСА, %свПСА, [-2]проПСА, %[-2]проПСА, ИЗП и новых алгоритмов у больных РПЖ до радикального лечения в сопоставлении с клинико-морфологическими особенностями опухолевого процесса по данным окончательного гистологического заключения.
-
Выработать решающие правила для выделения дискриминационных уровней ПСА-ассоциированных параметров и алгоритмов на их основе для прогнозирования клинического статуса РПЖ с достаточным уровнем достоверности.
-
Сравнить эффективность общПСА, %свПСА, [-2]проПСА, %[-2]проПСА, ИЗП и новых алгоритмов в идентификации ряда бинарных прогнозов (pT2 vs pT3, pГл <7 vs 7, Индолентный vs Агрессивный РПЖ и др.) методом ROC-анализа.
-
Разработать показания и выявить ограничения использования комбинации общПСА, %свПСА, [-2]проПСА, %[-2]проПСА, ИЗП и новых алгоритмов в предоперационном стадировании больных РПЖ.
Научная новизна работы.
С помощью модели логистической регрессии разработано два новых математических алгоритма дооперационного стадирования РПЖ на основе комплекса лабораторных и клинических данных: ЛИКС-В, включающий сывороточные уровни общПСА, свПСА, [-2]проПСА, возраст пациента, и ВИЗГ,
основанный на тех же лабораторных параметрах, с добавлением индекса Глисона по результатам биопсии и степени распространенности опухоли Т.
Для параметров общПСА, %свПСА, [-2]проПСА, %[-2]проПСА, ИЗП и новых показателей ЛИКС-В и ВИЗГ по результатам исследования диагностической чувствительности и специфичности сформулированы диагностические правила, позволяющие прогнозировать с высоким уровнем достоверности pT, pГл и агрессивность опухоли.
На основании ROC-анализа установлено, что для выборки больных с общПСА в «проблемном» интервале 2,5-10,0 нг/мл, а также для всего диапазона общПСА (<30,0 нг/мл), для разделения пациентов с индолентным и агрессивным РПЖ по площади под кривой AUC наибольшим прогностическим значением обладают ВИЗГ (AUC=0,82 для диапазона общПСА 2,5-10,0 нг/мл и 0,87 для диапазона <30,0 нг/мл) и ЛИКС-В (AUC=0,69 и 0,76), превосходя остальные ПСА-ассоциированные параметры (%свПСА: AUC=0,55 и 0,41; общПСА: AUC=0,58 и 0,70; [-2]проПСА: AUC=0,65 и 0,71; ИЗП: AUC=0,68 и 0,73).
Практическая значимость работы.
Разработана методика стадирования РПЖ на основе предоперационных данных о сывороточных уровнях общПСА, свПСА, [-2]проПСА, степени распространенности опухолевого процесса Т, индексе Глисона по результатам биопсии (алгоритмы ЛИКС-В и ВИЗГ).
Для применения в клинической практике создана программа «Калькулятор
расчета мультипараметрических показателей для стадирования рака
предстательной железы», позволяющая автоматизировать рутинные процедуры по расчету ИЗП, ЛИКС-В и ВИЗГ и проверке совокупности решающих правил для персонализированной оценки риска выявления агрессивного РПЖ.
Дополнительно сформулирован ряд из 7 диагностических правил, которыми можно руководствоваться в процессе прогнозирования клинического статуса РПЖ в случае отсутствия доступа к компьютерной программе. Данные правила позволяют в частных случаях выделить группу больных с конкретным прогнозом категории pT, pГл и агрессивности опухоли с высоким уровнем достоверности.
Предложенные в работе программа и диагностические правила способствуют улучшению стратификации больных в группы индолентного и агрессивного РПЖ,
что позволит оптимизировать выбор лечебной тактики у больных клинически
локализованным РПЖ (активное наблюдение или радикальное лечение, объем
оперативного вмещательства или лучевой терапии, необходимость
комбинированного лечения).
Положения, выносимые на защиту.
С использованием модели логистической регрессии на основании лабораторных и клинических параметров разработано два новых алгоритма для уточнения дооперационного стадирования РПЖ – ЛИКС-В и ВИЗГ и совокупность решающих правил, которые позволяют с высокой вероятностью прогнозировать индолентный / агрессивный статус РПЖ, категорию pT2 / pT3, p индекс Глисона <7 / 7 для значительной части больных до операции.
По достоверности прогноза, доле больных, для которых удается осуществить прогноз, и площади под кривой (AUC) по результатам ROC-анализа ЛИКС-В и ВИЗГ превосходят общПСА, %свПСА, [-2]проПСА, %[-2]проПСА и ИЗП.
Личное участие автора. Личный вклад автора состоял в анализе литературы, планировании и выполнении экспериментов, проведении статистической обработки и интерпретации результатов, разработке компьютерных алгоритмов, подготовке данных для публикаций и представлении результатов исследований на российских и международных конференциях соответствующей тематики. Основные результаты работы получены лично автором. Имена соавторов указаны в публикациях.
Апробация работы. Основные положения диссертации изложены на IX и X Конгрессах Российского общества онкоурологов (Москва, 1-3 сентября 2014 г. и 1-2 октября 2015 г.), на I и II Национальных конгрессах "Онкология репродуктивных органов: от профилактики и раннего выявления к эффективному лечению" (Москва, 19-21 мая 2016г и 11–13 мая 2017 года), на XVII Ежегодной конференции «Информационные технологии в медицине» (Москва, 13-14 октября 2016 г.). В завершенном виде диссертация апробирована на совместном заседании межотделенческой конференции МНИОИ им. П.А. Герцена – филиала ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России и ФГБОУ ВО РНИМУ имени Н.И. Пирогова Минздрава России (Москва, 18 мая 2017 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них: статей в журналах, соответствующих Перечню ВАК - 4, статей в сборниках, тезисов докладов и материалов конференций – 7, патентов на изобретение – 2, свидетельство на программу для ЭВМ - 1.
Внедрение результатов работы. Результаты исследования внедрены в практику работы отделения прогноза эффективности консервативного лечения и отделения онкоурологии МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 226
страницах машинописного текста, иллюстрирована 51 рисунком и 44 таблицами и
включает следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы,
результаты собственных исследований, обсуждение результатов (сопоставление
значимости ПСА-ассоциированных маркеров и совокупных мульти-
Математическое моделирование в диагностике рака предстательной железы. Визуализация математических моделей: номограммы, таблицы Партина, калькуляторы риска
ПСА - это сложный белок (гликопротеин) из семейства калликреинов (hKl). ПСА, как было описано ранее, определяется как органоспецифический белок простаты. Его секреция происходит в железистом эпителии предстательной железы, далее он накапливается в семенных протоках (в концентрации 2,0 - 5,0 г/л), где он расщепляет семеногелины I и II и фибронектин, что приводит к разжижению белковых конгломератов семенного сгустка после эякуляции. Это обеспечивается химотрипсиноподобной ферментативной активностью ПСА [135]. В этом состоит и экзокринная функция ПСА. Кроме того, ПСА способстувует высвобождению кининов - белков, стимулирующих сокращение гладкой мускулатуры, что облегчает пассаж семенной жидкости по семенным протокам.
В целом, тканевые калликреины (hKl) – семейство протеолитических ферментов, катализирующих высвобождения биоактивных белков – кининов. У человека кластер генов, кодирующих калликреины, (KL-кластер) включает 15 генов, последовательно локализованных на длинном плече 19 хромосомы (локус 19q13.4). Среди них наиболее изучены hK1 (панкреатический/ почечный калликреин), hK2 (гландулярный калликреин, калликреинподобная пептидаза), hK3 (ПСА), hK4 (простаза) [27]. hK2, hK3, hK4 секретируется тканью предстательной железы и их выработка регулируется андрогенами [51, 223]. Ген, кодирующий ПСА (hK3), содержит около 6000 пар азотистых оснований. Самой большой степенью гомологии с геном ПСА обладает ген hK2 - 78%. Гомология между этими белками по аминокислотной последовательности также близка к 80% [89, 230].
В выделенном виде ПСА представляет из себя гликопротеин с молекулярной массой 34 кДа. Это глобулярный белок, состоящий из одиночной полипептидной цепи, включающей 237 аминокислотных остатков и содержащий приблизительно 8% углеводов. Конфигурацию активного центра молекулы формирует каталитическая триада, образованная остатками Ser-195 (серина), Asp-102 (аспарагина) и His-57 (гистидина), характерная для сериновых протеиназ [22, 28]. Форму субстрат-связывающего кармана задает Ser- 189 и в этом фермент подобен химотрипсину. Физиологическими субстратами ПСА (как протеолитического фермента) являются, как уже было упомянуто, семеногелины I и II и фибронектин. Конкурирующими агентами (за субстрат и ингибиторы) выступают прочие сериновые протеазы (hK2, hK4 и другие), а также катепсин D [91], но ПСА активнее их расщепляет физиологические субстраты и с большей силой связывается с ингибиторами. Естественными ингибиторами протеолитической активности ПСА в организме выступают -2-макроглобулин (AMГ), -1 антихимотрипсин (AXT). Связывание молекулы ПСА с ионом Zn2+ также подавляет его ферментативную активность [91].
Первично ПСА синтезируется как пре-про-пептид, содержащий 261 аминокислоту (а.к.). В процессе посттрансляционного преобразования молекулы белка с N –конца отщепляется сигнальный пептид и образуется [-7]проПСА (244а.к.). Он и выделяется в семенную жидкость в форме профермента, где происходит его активация под действием hK2, с отщеплением c N-конца активационного пептида (7 аминокислот). Зрелая форма ПСА, таким образом, содержит 237 а.к. [127, 148] (рис. 1).
В ткани простаты преобладающая доля ПСА ( 98%) находится в свободной форме. Комплекс ПСА-AXT составляет менее 0,5% от общего ПСА. При попадании в межклеточную жидкость или сыворотку крови (СК), большая часть ферментативно активного ПСА необратимо инактивируется связыванием с AXT и AMГ, в связи с более чем 100-кратным преобладанием молярной концентрации ингибиторов в этих внутренних средах организма. Комплекс ПСА-AMГ экранирован и недоступен для иммунодетекции.
Оставшийся свободным ПСА в сыворотке в относительно равных долях представлен несколькими формами, не способными связывать ингибиторы: доброкачественным ПСА (дПСА, 28%), проПСА ( 39% свПСА), а также «урезанными» формами проПСА ([-2]проПСА 6%, [-4]проПСА 10%, [-5]проПСА 17%).
ДПСА ассоциируется с доброкачественными опухолями простаты. Он отличается от активного ПСА разрывом внутренних пептидных связей при аминокислотах Lys 145-146 или Lys 182-183 [69]
«Урезанные» формы проПСА – результат протеолиза проПСА с отщеплением от него неполного активационного пептида (2, 4 или 6 из 7 а.к.) [77]. Со стороны NH2-конца [-5]проПСА содержит активирующий фрагмент лейкин-изолейкин-лейкин-серин-аргинин, [-2]проПСА - только серин-аргинин. Показано, что изоформы проПСА с большим остатком активационного пептида могут дополнительно расщепляться трипсином или hK2 с формированием активного ПСА. Форма [-2]проПСА не может быть преобразована в активный ПСА, и таким образом она наиболее стабильна, и имеет свойство накапливаться [145, 146, 147, 189]. Другие урезанные формы проПСА ([-3] и [-6]) идентифицировать не удалось. Для определения в СК сегодня доступны: общПСА - свободная (свПСА) и связанная с -2 макроглобулином фракции hK3 свПСА - свободная фракция hK3, включающая «урезанные» формы проПСА) [-2]проПСА - стабильный ферментативно неактивный профермент, неспособный (в отличие от других «урезанных» форм ПСА) преобразоваться в ПСА св. Железистый эпителий предстательной железы, отделен от стромы базальной мембраной простаты, базальной мембраной сосудов и клетками эндотелия. Поэтому в норме в СК поступает лишь небольшое (в сравнении со спермой) количество ПСА (нг vs мг). Повышенные концентрации ПСА в кровотоке ассоциированы с нарушением целостности гемато-простатического барьера и являются специфическим маркером патологического процесса в ткани ПЖ. Существует дуализм в роли ПСА в опухолевом росте. Так показано, что ПСА обладает как опухолестимулирующими, так и противоопухолевыми эффектами.
Методики измерения серологических опухолеассоциированных маркеров
Как описано в предыдущих главах, проПСА – предшественник ПСА, который выявляется как одна из фракций свободного ПСА. Он представлен спектром форм, отличающихся длиной активирующего фрагмента. Формы проПСА впервые описаны С.Д. Миколаджик (S.D. Mikolajczyk) и соавт. при совместной работе с Hybritech Inc. в 1997 г. [146]. При хроматографии (методом HIC-HPLC) семенной жидкости и пула сывороток крови больных РПЖ (75 мл с концентрацией общПСА 63 нг/мл, свПСА – 3 нг/мл) ими были обнаружены два дополнительных пика, соответствующих [-4]проПСА и конгломерату [-5, -7]проПСА. Форма [-2]проПСА в 2001 году была идентифицирована в семенной жидкости и описана Д. Петер (J. Peter) с колл. [168]. Далее С.Д. Миколаджик с соавт. с использованием моноклональных антител идентифицировали [-2]проПСА и [-4]проПСА в сыворотке крови 5 больных РПЖ и 3 пациентов с подозрением на РПЖ и негативной биопсией (уровень общПСА – менее 10нг/мл) [145].
В первых же работах была описана клиническая значимость определения суммарной концентрации форм проПСА. Был представлен расчетный показатель - %проПСА, рассчитываемый по формуле: %проПСА = ( ([-2], [-4], [-5] и [-7]проПСА) / свПСА) 100% Наиболее важные результаты, полученные с использованием %проПСА, систематизированы ниже. Прежде всего, было показано, что при равных показателях общего и доли свободного ПСА в сыворотке крови, пациенты РПЖ чаще имели более высокую суммарную концентрацию проПСА форм, чем пациенты с другими заболеваниями простаты. Sokoll L.J. с савт. показали значимость %проПСА (суммарно [-2], [-4], и [-7]) для пациентов в «серой зоне» общПСА 4,0-10,0 мг/мл: для 119 наблюдений (из них - 31 с РПЖ) метод ROC-анализа дал AUC %проПСА, равную 0,688 , а для %свПСА – 0,567 [198]. При зафиксированной чувствительности 75% специфичность %проПСА в данной работе оказалась равной 59%, в то время как %свПСА – лишь 33%. Таким образом, было доказано преимущество %проПСА перед % свПСА в диффенциальной диагностике ДГПЖ и РПЖ при общПСА 10,0 нг/мл. Сходные результаты продемонстрировали В.Д. Каталона (W.J. Catalona) с соавт.: для этого же (4,0-10,0 нг/мл) диапазона общПСА в когорте 221 РПЖ & 315 ДГПЖ при зафиксированной 90% чувствительности %проПСА «выявил» 31% ненужных биопсий, в то время как параметр %свПСА в этой же популяции «идентифицировал» лишь 20% таких случаев. В диапазоне общПСА 2,0-4,0 нг/мл (когорта из 235 РПЖ & 320 ДГПЖ) доли выявленных безрезультатных биопсий составили 19% и 11% соответственно [73].
Примерно в то же время было показано, что из всех форм проПСА [-2]проПСА является наиболее «раковоспецифичной» [26]. Так, в работе Chan T.Y. с соавт. впервые с помощью гистохимического анализа были показаны различия в концентрациях [-2]проПСА в тканях РПЖ с разным индексом Глисона, при простатической интраэпителиальной неоплазии высокой степени (HGPIN) и ДГПЖ периферической и переходной зон [76] (рис. 3). Использованные моноклональные антитела специфически окрашивали клетки простатических желез, не затрагивая строму, сосудистую или слизистую ткань. [-2]проПСА сильнее окрашивал ткань в случаях HGPIN и РПЖ в сравнении с ДГПЖ. Так, среди 17 образцов HGPIN суммарная доля умеренно и сильно окрашенных составила 94%, а при РПЖ – 71%. Для ДГПЖ умеренной и переходной зон значимых различий в степени и локализации окраски не выявлено: среди 33 образцов доля наблюдений с негативной реакцией и слабо окрашенными участками составила 97% [76].
Одной из основополагающих работ, предшествующих появлению автоматизированных методов анализа сывороточной концентрации [-2]проПСА, также стала работа С.Д. Миколаджик (S.D. Mikolajczyk) с соавт. [84] Авторы разработали и представили плашечный иммуноанализ с использованием моноклональных антител к [-5, -7] комплексу проПСА, а также к формам [-4] и [-2]проПСА. Были рассмотрены диагностические возможности этих форм проПСА в разных диапазонах общПСА: от 4,0-10,0 -до 100 нг/мл, а также в группах с общПСА 4,0-10,0 нг/мл и свПСА 25% или 15%. Ретроспективный анализ включал результаты исследования 238 образцов сывороток крови пациентов РПЖ, подтвержденным биопсией, и 142 сыворотки – обследуемых с негативной биопсией. По данным ROC-анализа в диапазоне общПСА 4,0-10,0 нг/мл, наиболее высокую AUC продемонстрировал параметр %проПСА – 0,69 , против AUC [-2]проПСА – 0,64 , %свПСА – 0,63 и общПСА – 0,57. Для мужчин с РПЖ и %свПСА 25%, AUC [-2]проПСА составила 0,77 ; при 90% чувствительности это соответствовало 36% специфичности, при cut-off маркера, равном 0,04 мкг/л [84].
Исследование возможностей классических лабораторных показателей в дооперационном стадировании РПЖ
В настоящее время можно выделить несколько наиболее «удачных» калькуляторов риска, оценивающих вероятность наличия РПЖ. Так, Д.П. Анкерст (D.P. Ankerst) с колл. разработали программу «The Prostate Cancer Prevention Trial Risk Calculator 2.0» (PCPT-RC), выполняющую оценку вероятности наличия у обследуемого скрытого РПЖ высокого риска [46, 116]. В данной версии исходными параметрами являются: раса (афроамериканец / белый / латиноамериканец / другое), возраст (55-95 лет), уровень общПСА (нг/мл), семейная история РПЖ (да / нет / неизвестно), ПРИ (норма / не норма / не выполнялась или нет точной информации), результаты предшествующей биопсии (не выполнялась / положительная / отрицательная / нет точной информации). Программа предсказывает вероятность негативной биопсии, а также обнаружения индолентного (индекс Глисона 7) или агрессивного (и. Глисона 7) РПЖ (рис. 6). Существуют версии данной программы для пациентов, не выполнявших исследование [-2]проПСА. Для них калькулятор делает расчет, базируясь на информации о %свПСА (а также ряда других опухолевых маркеров для версии 1.0)
Наиболее широкой линейкой калькуляторов риска, связанных с РПЖ, является блок алгоритмов, разработанных «Фондом исследований рака простаты» – Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Prostaatkanker (SWOP), Роттердам [9, 171]. Обучающая выборка данных моделей составлена по результатам исследования ERSPC [213]. Каждый калькулятор является экспертной системой: он последовательно опрашивает пациента согласно заложенному алгоритму, и в конце опроса предлагает экспертное заключение в виде шкалы оценки риска наличия РПЖ при заданных условиях.
В блоке представлено 6 альтернативных моделей, которые предполагается использовать каскадно, по мере появления новой диагностической информации. Первые два калькулятора (№1 и №2) используют общую информацию о пациенте, не предполагая специфических медицинских исследований (они также доступны «для лиц без медицинского образования»). Остальные 4 модели предназначены для консультирования врачей-клиницистов. Калькулятор №3 прогнозирует вероятность наличия рака простаты в биопсии у мужчин, которые ранее не подвергались скринингу, а также оценивает вероятную степень агрессивности злокачественной опухоли. Калькулятор №4 предполагает оценку риска РПЖ в повторной биопсии, при отрицательных результатах первой биопсии. Калькулятор №5 рассчитывает вероятность наличия клинически незначимого рака простаты, который не требует немедленного лечения (рис 7). Калькулятор №6 предназначен для вычисления риска заболевания РПЖ в течение ближайших 4-х лет. Оценка риска производится на основе следующих данных: возраст, уровень ПСА, результат ПРИ, семейный анамнез, объем простаты и результаты предыдущих биопсий.
Опубликован целый спектр работ, касающихся апробации ERSPC-калькуляторов в клинической практике [63, 180, 220]. Так, Г. Троттьер (G. Trottier) с соавт. [220] оценили риск РПЖ у 982 обследуемых до выполнения биопсии ПЖ при помощи ERSPC и PCPT калькуляторов [116, 171]. По результатам биопсии у 46% был выявлен РПЖ, у 23% из них - с и. Глисона 4. ROC-анализ показал, что ERSPC-модель имела преимущество в площади под кривой (AUC = 0.71), и превзошла PCPT-модель (AUC = 0.63) и общПСА (AUC = 0.55). PCPT-модель лучше диагностировала более агрессивные случаи РПЖ (40-100%), а ERSPC-модель была лучше откалибрована для диапазона РПЖ низкой степени злокачественности (0-30%), и предсказывала больше «необязательных» биопсий в этой зоне риска.
К сожалению, в модели ERSPC калькуляторов не была предусмотрена возможность ввести информацию о [-2]проПСА или ИЗП. Тем не менее, данную информацию учитывают исследователи при сравнении диагностических возможностей данных экспертных систем. Так, М.Д. Рубол (M.J. Roobol) с соавт. представили сравнительный анализ описанных калькуляторов и номограмм на базе выборки из 1185 пациентов (623 - с РПЖ) [178]. Модель на базе ERSPC-калькуляторов была дополнена информацией об ИЗП. AUC модели составил 0,72 для всех РПЖ и 0,68 для клинически значимых РПЖ. Модель на базе номограммы Г. Луджеззани (G. Lughezzani) [138] «дала» AUC 0,75 для всех РПЖ и 0,69 для клинически значимых РПЖ. Таким образом, можно говорить о близком качестве ручных и автоматизированных моделей расчета рисков, хотя у последних, несомненно, есть «бонус» в автоматизации обработки информации.
ROC-анализ
Доминантную группу составили больные с Локализованным Индолентным (ЛИ) РПЖ (n=124). Средние уровни и медианы общПСА при увеличении агрессивности опухолевого процесса закономерно возрастали: средние уровни - от 9,06 ± 0,48 нг/мл для ЛИ РПЖ до 18,34 ± 1,45 нг/мл для РПЖ с Регионарными Метастазами (РМ), медианы - от 7,81 до 18,06 нг/мл для тех же групп (табл.11). Достоверность различий (p 0,05) в средних величинах была достигнута для групп больных ЛИ vs Локализованный Агрессивный (ЛА) РПЖ (p=0,039), а также ЛА РПЖ vs местнораспространенного (МР) РПЖ (p 0,001 , высокозначимо). В то же время РПЖ с РМ характеризуется широким диапазоном значений общПСА (1,21 - 36,56 нг/мл), и его нельзя достоверно выделить среди прочих клинических форм РПЖ. Для индолентного РПЖ среднее значение общПСА было ниже (9,06 ± 0,48 нг/мл), чем для агрессивного РПЖ (14,29 ± 0,55 нг/мл) (p 0,001 , высокозначимо).
ОбщПСА в группах пациентов на основе клинического стадирования (см. описание к рис. 15). Для групп ЛИ и ЛА РПЖ наибольшее количество наблюдений было сконцентрировано в диапазоне общПСА 4,0-10,0 нг/мл, для групп МР РПЖ и РПЖ с РМ – в диапазоне общПСА 20,0 нг/мл (рис. 19А). В интервалы 2,5 и 2,5-4,0 нг/мл «попало» около 6% наблюдений из каждой группы.
Номограмма уровней общПСА при разных клинических стадиях представлена на рис. 19Б-В. Очевидно, что несмотря на сдвиг средних значений, медиан, квартилей вправо с увеличением клинической стадии основные диапазоны групп пересекаются. Тем не менее, учитывая достаточное количество наблюдений в каждой группе, можно было сделать ряд заключений об агрессивности РПЖ уровню общПСА. Вероятность плохого прогноза (Агрессивный РПЖ) возрастает с увеличением концентрации общПСА (рис. 20). Однако общПСА не дает достоверного разделения между подгруппами агрессивного РПЖ: Локализованным Агрессивным РПЖ, Местнораспространенным РПЖ и РПЖ с регионарными метастазами. Возможность наличия регионарных метастазов по нашим данным также мало коррелирует с уровнем общПСА. 100% 24
Вероятность диагностирования агрессивного РПЖ в разных диапазонах общПСА (см. описание к рис. 16). Тем не менее, если общПСА 20 нг/мл, то наблюдение с высокой вероятностью (90%) – агрессивный РПЖ. Данное правило позволяет до операции выявить 54 из 213 наблюдений агрессивного РПЖ (25,4%). При этом ошибки (ложноположительные результаты) будут допущены в 6 из 124 наблюдений индолентного РПЖ (4,8%) – случаи с общПСА 20 нг/мл. То есть в целом, если взять за условную «границу» уровень общПСА, равный 20 нг/мл, то при утверждении, что выше этого уровня – агрессивный РПЖ, мы все-таки будем ошибаться в 6/(54+6) 100% - в 10% случаев.
Таким образом, в целом, в соответствии с данными, представленными в этом разделе работы, уровень общПСА 10 нг/мл не является достаточным для разделения агрессивного и индолентного РПЖ. В 41 из 124 наблюдений (33% - то есть каждый третий пациент), по результатам операции расцененных как индолентный случай, уровень общПСА превышал 10 нг/мл до операции. В то же время, у 8 из 213 больных агрессивным РПЖ (3,8%) до операции уровень общПСА был 2,5 нг/мл. Таким образом, общПСА – безусловно важный, базовый и незаменимый показатель наличия РПЖ, но для диагностики внутри клинических групп РПЖ требуются дополняющие, более узко-направленные, эффективные маркеры, а также новые математические алгоритмы, связывающие показатели в комплекс.
Измерение в сыворотке свПСА параллельно с общПСА дает возможность рассчитать показатель доли свободного ПСА (%свПСА) по следующей формуле: %свПСА = свПСА (нг/мл) / общПСА (нг/мл) 100% %свПСА позиционирован в литературе и в руководствах как показатель для уточняющей диагностики РПЖ в случаях неоднозначных результатов клинических и инструментальных обследований [19, 74, 122]. В ряде работ показано, что дополнение общПСА этим показателем дает возможность точнее дискриминировать РПЖ и ДГПЖ, и, таким образом, избежать части ненужных биопсий. Показатель %свПСА рекомендован для диапазона общПСА 4-10 нг/мл (калибровка Hybritech), но в рутинной практике он используется и при больших значениях общПСА. В то же время, %свПСА был включен в модели нейронных сетей, как параметр для разделения РПЖ с разной агрессивностью (по индексу Глисона) [54, 203]. Поэтому, мы решили проанализировать клиническую значимость %свПСА в стадировании РПЖ.
В табл. 12 и на рис. 21 представлены значения %свПСА в цифровом выражении и диаграммах, для групп больных с разным индексом Глисона в соответствии с патологоанатомическим заключением (pГл).
Средние уровни и медианы %свПСА для группы pГл 7 были лишь несколько выше, чем для групп с «худшим» pГл. В целом, уровень %свПСА лишь незначительно снижался при увеличении pГл (табл.12), и достоверность различий в средних величинах (p 0,05) не была достигнута ни для одной соседней пары групп.
Для всех групп pГл наибольшее количество наблюдений было сконцентрировано в диапазоне %свПСА 5-10% (рис. 21А). Необходимо отметить, что в диапазоны %свПСА 25% (нижняя граница нормы) «попало» около 5% наблюдений всей выборки пациентов, имеющих РПЖ, и опухоли всех этих больных характеризовались pГл, не превышающим 7 (3+4) – Табл.12.