随着CT普查的开展，肺内结节的发现率逐年升高，其良、恶性的判断一直是国际难题。既往诊断都依靠医生综合临床及影像学特点进行主观判断，或者通过数学模型协助诊断。近年来，人工智能和液态活检两个领域的技术突破，给肺结节诊断带来新的机遇。

人工智能系统

去年6月，在《自然·医学》（Nat Med）上发表的一篇论文中提到，谷歌的AI团队与医院合作开发了一种人工智能系统，采用复合型卷积神经网络的方法分析低剂量CT扫描的3D图像，对肺结节的性质进行预测。研究首个亮点是数据来源的设定，通过从整个的NLST筛查研究数据库获取数据进行分析，减少了样本选择的偏倚，最大化地代表了筛查人群特点；研究另一亮点为纳入多次CT扫描结果，这是以往类似对比研究中很少具备的，表明该系统可以进行4D范畴的判读。

研究结果同样令人瞩目。在测试集中，该系统对发现极小恶性肺结节有94%的准确率，与6位平均有8年临床经验的放射科医师对比优势明显。虽然在有以往CT扫描图像的情况下，AI与医生的成绩不相伯仲；但在无先前CT扫描图像的情况下，该系统的表现超越所有6位放射医学专家，假阳性减少11%，假阴性减少5%（图2）。这意味着，对于初诊患者，该系统的使用有望减少不必要的随访所带来的额外负担，同时有更少的肿瘤患者漏诊。

图2 谷歌人工智能系统与医生肺结节诊断的对比

尽管数据亮眼，但AI尚不能替代临床医生在肺部结节诊断的主导作用。首先，该系统还缺乏前瞻性的临床研究以验证其效能。其次，东西方人群肺结节的常见特点有明显区别，在其他人群中是否也具有如此高的准确性尚不得知。此外，目前所有的AI肺结节识别系统，均仅是基于影像学特点进行的肺结节性质判断，而不能如临床医生一样同时考量临床其他特征。对于部分人群，比如有肿瘤病史，AI的判断可能出现明显偏差。这都是未来需要进一步探索改进的。

液体活检技术

近5年来，应用液体活检技术的报道十分引人瞩目，尤其是运用循环肿瘤DNA（ctDNA）进行肿瘤早期诊断。

美国斯坦福大学和约翰霍普金斯大学医学院两个液体活检最前沿的研究团队分别开发了基于二代测序的ctDNA检测技术——靶向错误矫正测序(TEC-Seq)和癌症个体化深度测序(CAPP-Seq)技术，以检测外周血中的致癌基因变异，实现对肿瘤的早期诊断。通过增加测序深度、优化测序库的生成和靶向片段的捕捉等一系列技术的改进，在中晚期的肿瘤中获得了令人满意的检出率。

此后，Cohen等学者又开发了结合ctDNA和传统蛋白标志物的泛癌种血液检测方法——CancerSEEK，这种方法不仅实现了癌症的检出，还可以对肿瘤来源器官进行溯源，平均准确性可达83%。然而，此方法对于早期肿瘤的检出敏感性仅有43%，而其中肺癌的检出率几乎是各个癌种中最低。

基于对ctDNA检测技术发展前景的信心，美国Grail公司开启了一项ctDNA基因组图谱 (CCGA)的前瞻性、多中心的观察性研究。这项雄心勃勃的研究计划纳入北美地区24个州和142个研究中心逾15000名参与者，是目前报道的最大的ctDNA早诊研究项目。

研究共分为三个阶段：2018年，该项目首先在ASCO会议报导了第一阶段的研究结果。此阶段的研究，对前2800名参与者（1785作为训练集，1010作为验证集）的血液样本，同时进行了靶向测序（非同义体细胞突变）、全基因组测序（体细胞拷贝数变异）和全基因组亚硫酸氢盐测序（甲基化状态）三种模式的检测。结果显示，不但ctDNA检测特异性高达98%，多种癌种晚期的检测敏感性也在80%以上。基于甲基化修饰的组织特异性可获得对肿瘤的溯源能力，故该研究采用了靶向甲基化测序的方式进行第二和第三阶段的探索。  今年的ASCO和ESMO会议上报道了第二阶段的结果，再次证明了液体活检对中晚期肿瘤检出的可行性。以肺癌为例，在Ⅱ～Ⅳ期的敏感性分别高达78%，82%，90%。但遗憾的是，Ⅰ期肺癌的检测效果有负众望。与既往的肺癌早诊研究数据相比，该研究在样本量扩大之后敏感性更低，仅有25%。

不同的检测平台、检测技术、测序深度、panel大小、检测患者不同的临床特点，都会影响肿瘤检出率。例如，肿瘤体积更大的更容易检出，鳞癌比腺癌更容易检出等。目前，在保证特异性的前提下，汇总各项研究的结果，I期肺癌的敏感性约在20-50%，II期则在70%以上。因此，对于II期以后的肺癌，检出率已经基本可以满足临床应用；但对于Ⅰ期肺癌，由于肿瘤负荷低，释放入血的ctDNA很微量，早期诊断的效能还有待进一步提高；更不用说东亚地区常见的、浸润和播散能力更弱的磨玻璃型肺癌，通过现有的ctDNA检测更难以检出。

而除了敏感性的瓶颈，ctDNA检测的特异性近来亦受到挑战：去年6月在中文全称《科学》（Science）发表的研究发现，在33%的非癌症死亡个体中检出了低频的体细胞致癌基因突变；最近美国纪念斯隆·凯特林癌症中心的学者在超高深度的测序后，发现低频的克隆性造血突变存在比例很高（图3）。早期肿瘤ctDNA检测无论在早诊，还是微小病灶残余（MRD）检测的体细胞突变，通常都是低丰度，故上述两方面较容易干扰结果。因此，进一步提高技术敏感性甚至结合多组学的数据分析，完善配对白细胞或癌旁样本的检测，加强质控，是未来对早期肺癌血检的要求和方向。

图3  在血浆和白细胞中检测到的体细胞突变的等位基因频率。红点为克隆性造血的突变，其变异等位基因频率大部分集中在0.1%～0.5%。

作者 | 陈克终（北京大学人民医院）