摘要: 原发性肝癌(Primary Liver Cancer, PLC)是全球最常见的恶性肿瘤之一，尤其是在我国发病率较高。早期筛查与诊断是改善患者预后的关键，近年来技术进步为肝癌的早期发现带来了新的希望。本文综述了影像学技术、血清标志物和基因检测在肝癌早期筛查中的研究进展。影像学技术方面，造影剂增强超声(Contrast Enhancement Ultrasonography, CEUS)和动态增强MRI结合人工智能分析，大幅提升了小肝癌的检出率。血清标志物的研究不仅限于传统的甲胎蛋白(AFP)，AFP-L3和PIVKA-II的联合检测展现了更高的敏感性和特异性。此外，最新的蛋白质组学研究利用SomaScan平台识别出多个潜在的血清蛋白标志物，有望为非侵入性早期筛查提供新工具。基因检测方面，循环肿瘤DNA (ctDNA)和外泌体检测技术取得了显著进展，新开发的HCC EV SPA方法显示出在肝硬化背景下识别早期肝癌的优势。未来，随着AI、大数据技术的进一步应用，影像学、血清标志物和基因检测的多重联合检测有望成为肝癌早期诊断的标准流程，提高筛查的精准性和患者生存率。
Abstract: Primary Liver Cancer (PLC) is one of the most common malignancies worldwide, with particularly high incidence rates in China. Early screening and diagnosis are crucial for improving patient prognosis, and recent technological advancements have brought new hope for the early detection of liver cancer. This article reviews the research progress in imaging technologies, serum biomarkers, and genetic testing for the early screening of liver cancer. In terms of imaging technologies, contrast-enhanced ultrasonography (CEUS) and dynamic contrast-enhanced MRI, combined with artificial intelligence analysis, have significantly improved the detection rate of small liver cancers. For serum biomarkers, research is no longer limited to traditional alpha-fetoprotein (AFP). The combined detection of AFP-L3 and PIVKA-II has demonstrated higher sensitivity and specificity. Furthermore, recent proteomics studies using the SomaScan platform have identified several potential serum protein biomarkers, offering promising new tools for non-invasive early screening. Regarding genetic testing, significant progress has been made in circulating tumor DNA (ctDNA) and exosome detection technologies. A newly developed method, HCC EV SPA, has shown advantages in identifying early liver cancer against a background of liver cirrhosis. Looking ahead, with the further application of AI and big data technologies, the multi-modal combination of imaging, serum biomarkers, and genetic testing is expected to become the standard protocol for early liver cancer diagnosis, enhancing screening accuracy and improving patient survival rates.
1. 引言
原发性肝癌(Primary Liver Cancer, PLC)，尤其是肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma, HCC)，是全球范围内癌症相关死亡的主要原因之一，其发病率和死亡率近年来呈上升趋势。根据全球癌症统计数据，HCC是第三大癌症死亡原因，每年约有超过78万例新发病例[1]。HCC的高发区域主要集中在亚太地区，尤其是在我国，因乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)感染率较高，导致肝癌的发病率远高于其他国家。HCC的高死亡率主要归因于其早期诊断困难。由于早期HCC缺乏特异性症状，大多数患者确诊时已处于中晚期，错失了最佳治疗时机。传统的筛查手段，如超声检查和甲胎蛋白(AFP)检测，灵敏度和特异性有限，难以准确识别早期肝癌。因此，开发更为敏感和特异的早期筛查方法，是提高HCC患者生存率的关键。近年来，随着医学科技的快速进步，影像学技术、血清标志物和基因检测为HCC的早期筛查带来了新的希望。动态增强MRI结合人工智能分析，显著提高了对小肝癌病灶的识别率。液体活检技术，包括循环肿瘤DNA (ctDNA)和外泌体检测，提供了无创且高效的肿瘤检测手段，展现出广阔的临床应用前景[2]。蛋白组学和多组学分析技术的进步，进一步推动了肝癌特异性标志物的发现，为个性化治疗和精准筛查提供了新思路[3]。当前的多标志物联合检测方案在肝癌早期诊断中的有效性有显著提升，但在资源有限的基层医院中推广应用仍面临挑战。一方面，多数高风险人群集中于基层医疗设施较弱的地区；另一方面，多模式筛查的成本较高，限制了其普及性。综上所述，HCC早期筛查和诊断的研究取得了显著进展，但仍面临诸多挑战。未来，结合影像学、血清标志物和基因检测的多重手段，将有助于实现HCC的精准筛查和个性化管理，从而改善患者的预后和生活质量。
2. 影像学技术的进展
影像学检查作为肝癌筛查和诊断的核心手段，在技术发展和临床应用方面取得了显著进步。超声、CT和MRI等技术的创新应用显著提高了肝癌早期病灶的检出率，特别是结合人工智能(AI)技术后，这些影像学手段的灵敏性和特异性得到了进一步提升。
2.1. 超声检查
超声检查具有无风险和无入侵性的特点，患者接受度良好，成本适中，大多数国家都将超声作为肝癌高危人群的一线筛查和监测方式[4]。早期肝癌病灶组织较小，且缺乏特异性症状，临床表现较为隐匿，常规检查手段往往难以取得准确的诊断结果。肝脏超声造影可清晰显示肝脏病灶的形态、大小及具体位置，获得肝脏病灶的微血管灌注特征，通过注射造影剂，实时并动态监测病变组织及周围正常组织的血流动力学特征，通过分析对比增强图像，提高早期肝癌诊断的准确率，为患者的早期治疗提供重要的依据[5]。近年来，造影剂增强超声能够提供更精确的肝脏病灶血流信息，有效提高小肝癌的诊断准确性。然而，超声检查在肝硬化患者中对微小病灶的检出率仍有局限。由于肝硬化患者通常以纤维隔膜和再生结节为特征，超声检测时其产生的影响会影响早期小肿瘤的识别[4]，因此在肝硬化背景下超声筛查肝癌极具挑战性。
2.2. CT和MRI
动态增强CT和MRI检查作为肝癌确诊的常用手段，近年来技术进步显著，提高了小肝癌(直径 ≤ 2 cm)的检出率[6] [7]。CT扫描利用X射线成像，能够提供高分辨率的肝脏解剖结构图像。然而，CT扫描涉及辐射，且在早期肝癌中对微小病灶的检出能力有限。相比之下，动态增强MRI因其无辐射、组织分辨率高、多序列成像能力强而成为首选工具。尤其是在使用钆喷酸葡胺(Gadoxetic Acid)作为对比剂时，MRI表现出较高的检测敏感性和特异性。新型MRI对比剂(如钆喷酸葡胺)具有延迟强化效果，有助于更好地区分肝癌病灶与周围肝组织。研究表明，与传统对比剂相比，钆喷酸葡胺增强MRI在早期肝癌诊断中的特异性和灵敏度均有显著提高，尤其是在评估肝纤维化或肝硬化背景下的肝癌病灶时表现尤为出色[7]。
3. 血清标志物的进展
血清标志物是原发性肝癌(HCC)早期筛查的重要工具，其易于获取、非侵入性的特点使其成为临床检测的理想选择。近年来，除了传统的甲胎蛋白(AFP)，新的标志物(如AFP-L3、PIVKA-II)以及多标志物联合检测的研究取得了显著进展，为HCC的早期诊断提供了更多可能。
3.1. 甲胎蛋白(AFP)
AFP是一种蛋白相对分子质量为70 × 103的糖蛋白，1964年首次在HCC患者的血清中被发现，是肝癌筛查中最早被应用的血清标志物，但其敏感性和特异性较低。根据Trevisani等[8]研究，在采取甲胎蛋白为20 ng/ml的临界值时，在HCC患病率为5%的人群中，阳性预测值为25%，当HCC患病率为20%时，阳性预测值为61%。由此可见，单独的甲胎蛋白检测在早期HCC的诊断中的作用有限。因此，单独甲胎蛋白检测不被推荐作为HCC的主要筛查试验，想要显著提高HCC的诊断水平，需要更直接的方法和生物标志物。近年来，AFP-L3作为一种甲胎蛋白的糖基化亚型，显示出在肝癌早期诊断中更高的特异性，特别是在小肝癌患者中的表现优于总甲胎蛋白。
3.2. 血清甲胎蛋白异质体(AFP-L3)
不同的甲胎蛋白含有不同的糖基，其中AFP-L3显示出具有与凝集素结合的能力，在HCC患者中较甲胎蛋白更具特异度。Kudo等[9]的研究发现，AFP-L3诊断HCC的灵敏度为18.8%，特异度为99.4%，由于它的灵敏度不够高，因此在早期筛查中可能应用有限。另一项由Choi等[10]关于HCC早期诊断的三种血液标志物评估发现：甲胎蛋白和AFP-L3组合可以显著提高HCC早期检测的灵敏度和特异度，灵敏度从单独检测甲胎蛋白的62%提高到79%，且没有牺牲特异度，特异度为87%。然而，单独应用AFP-L3时灵敏度为55%，在HCC监测中单独使用作用不大。
3.3. 白蛋白诱导的维生素K缺乏或拮抗物-II (PIVKA-II)
正常的肝细胞能够合成凝血酶原，但在维生素K缺乏或拮抗剂II存在的情况下，凝血酶原其氨基端特定位置上的谷氨酸残基未经羧基化，成为了无凝血功能的异常凝血酶原即PIVKA-II [11]。PIVKA-II作为新型血清标志物，在肝癌的诊断中具有较高的敏感性，尤其在甲胎蛋白阴性患者中的应用价值较大。对甲胎蛋白阴性的HCC患者来说，血清PIVKA-II也表现出良好的诊断效果，其曲线下面积为0.73 (95%CI：1.64~0.82，P < 0.05)；PIVKA-II诊断小肝癌(肿瘤直径 ≤ 3 cm的肝癌)时，曲线下面积为0.69 (95%CI：0.60~0.79，P < 0.05) [12]。因此，血清PIVKA-II水平可作为甲胎蛋白阴性肝癌和小肝癌患者诊断的有效生物标志物。XU等[12]研究表明，甲胎蛋白联合PIVKA-II诊断早期HCC的灵敏度为83.30%，特异性为89.10%，曲线下面积为0.86 (95%CI：0.81~0.91)，显著高于单独使用甲胎蛋白(曲线下面积为0.75，95%CI：0.68~0.81)和PIVKA-II (AUC0.83，95%CI：0.77~0.89)。综上所述，PIVKA-II与甲胎蛋白联合使用能够显著提高肝癌的早期检出率。
3.4. 蛋白质组学研究
近年来，蛋白组学技术在肝癌早期诊断中的应用取得了显著进展，尤其是通过高通量蛋白质检测平台和多组学分析，揭示了新的血清蛋白标志物，为非侵入性检测提供了更多可能性。哈佛医学院和布莱根妇女医院的研究团队利用高通量的SomaScan Assay平台，分析了超过1300种血浆蛋白，并识别出56种与肝癌早期诊断相关的蛋白质。研究发现，这些蛋白质在肝癌患者的血液样本中显著升高，并且在诊断前可检测到。这一蛋白标志物组合模型在独立的临床数据中显示出较高的预测准确性，为未来开发非侵入性血液检测提供了新途径[3]。液体活检作为一种新兴的无创检测手段，结合蛋白组学分析，有望在肝癌的早期筛查中发挥重要作用。UCLA研究团队开发的表面蛋白分析方法(HCC EV SPA)可识别和量化肿瘤细胞释放的细胞外囊泡(EVs)中的特定蛋白质。这种方法利用多重免疫PCR技术，能够高效检测8种HCC相关EV亚群，并在肝硬化患者中显示出较高的检测灵敏性。研究结果表明，HCC EV SPA技术不仅可用于早期筛查，还能帮助区分肝癌与肝硬化，提高诊断的特异性[13]。最新研究表明，多组学联合分析(proteogenomics)，即将蛋白质组学与基因组学、转录组学结合分析，可以揭示肝癌发生过程中的关键分子机制。例如，蛋白质组学分析揭示了肝癌患者中异常表达的代谢蛋白和信号传导蛋白，这些变化可能是肿瘤发生和进展的重要驱动因素。结合循环肿瘤DNA (ctDNA)的检测，蛋白组学标志物还可用于监测肿瘤负荷和微小残留病变，为个性化治疗提供依据[2]。
目前，血清标志物AFP、AFP-L3和PIVKA-II在肝癌的早期筛查中展现了不同程度的敏感性和特异性。然而，AFP单一检测的灵敏度和特异性较低，难以满足临床需求。AFP-L3在特异性方面表现出色，但灵敏度不足(仅18.8%)。PIVKA-II则对AFP阴性患者具有一定的补充作用，其联合AFP可显著提高早期诊断的灵敏度(83.3%)和特异性(89.1%)。此外，在不同人群中的适用性分析仍需深入探索，尤其是针对慢性肝炎、肝硬化等高危人群的检测效果需要更大规模的队列研究。
4. 基因检测的进展
近年来，基因检测技术，特别是液体活检，包括循环肿瘤DNA (ctDNA)和外泌体检测，在原发性肝癌(HCC)的早期筛查和诊断中取得了突破性进展。基因检测提供了对肿瘤特异性突变、异常基因表达和分子特征的洞察，为非侵入性、个性化的肿瘤检测开辟了新路径。
4.1. ctDNA
ctDNA是一种从肿瘤细胞中释放到血液中的DNA片段，携带了肿瘤的特异性基因突变信息。研究表明，ctDNA检测在肝癌早期诊断中具有很高的潜力，可在影像学发现肿瘤之前数月检测到肿瘤变化。最新的研究利用超深度测序和多重突变分析技术，显著提高了ctDNA检测的灵敏度。例如，2024年的一项研究显示，通过整合多种体细胞变异的动态变化，ctDNA检测能够提前4~6个月预测肝癌的发生，并在监测微小残留病变(MRD)方面表现出优越的性能[14]。然而，肝癌ctDNA含量较低，检测的敏感性和准确性仍需进一步提升。
4.2. 外泌体
外泌体是正常细胞或肿瘤细胞释放的直径为50~150 nm的小膜状囊泡，其内含有信使核糖核酸(messenger RNA, mRNA)、微小核糖核酸(micro RNA、miRNA)、长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)等多种核酸片段及蛋白质等，广泛分布于血液、腹水、尿液和唾液等体液中[15]。外泌体中miRNA-224、miRNA-93、miRNA-92b、miR-106a等在肝细胞癌患者中表达上调，miRNA-125b、miRNA-638、miRNA-122等表达下调，特定miRNA的差异表达可作为肿瘤潜在的标志物，用于肿瘤早期诊断[16]。UCLA的研究团队开发了一种新型的HCC EV SPA技术，能够精准检测肝癌患者血液中的肿瘤相关外泌体。该方法利用表面蛋白分析和多重免疫PCR技术，检测外泌体中的特定蛋白和miRNA标志物。研究显示，该技术在肝硬化患者中对早期肝癌的检出率显著提高，敏感性超过80%，为临床筛查提供了新的检测手段[13]。外泌体检测有望为肝癌的早期筛查提供新途径。
4.3. 多基因突变分析
多基因突变分析结合了ctDNA和外泌体检测的数据，可识别多个与HCC相关的驱动基因突变和分子特征。NCI (美国国家癌症研究所)的最新研究整合了多组学数据，发现TP53、CTNNB1和TERT等常见突变基因与HCC的早期发生密切相关。此外，基于机器学习的算法能够通过分析基因突变谱和肿瘤特异性甲基化特征，提高早期筛查的准确性，并预测患者的预后和治疗反应[2]。
5. 总结与展望
原发性肝癌是全球高发且致死率较高的恶性肿瘤，早期筛查与诊断对于改善患者预后至关重要。近年来，在影像学技术、血清标志物和基因检测方面取得了显著进展。影像学技术，如超声、CT和MRI等，成为早期肝癌筛查的重要工具，其中动态增强MRI显示了较高的检测精度。此外，血清标志物如甲胎蛋白、AFP-L3和PIVKA-II的联合应用，提高了肝癌早期筛查的灵敏度和特异性。基因检测尤其是液体活检技术的发展，为早期诊断和个性化治疗提供了新思路。尤其是ctDNA和外泌体在检测微小残留病变和预测预后方面显示出良好的应用前景。未来，随着人工智能、大数据和多组学技术的不断进步，原发性肝癌的筛查与诊断有望实现更高的精准化和个性化发展。影像学技术与AI算法的结合，将进一步提升早期肿瘤检测的效率和准确性。血清标志物和基因检测的组合应用，预计会成为肝癌早期筛查的标准流程。此外，基于液体活检的无创诊断手段将在肿瘤检测、监测和预后评估中发挥更大的作用。未来研究应着重于不同检测手段的优化与整合，推动早期肝癌筛查从“单一指标”向“多指标联合分析”转变，以期进一步提高肝癌早期诊断率和患者生存率。当前多模态检测(影像学 + 血清标志物 + 基因检测)面临的主要挑战包括数据整合的复杂性、灵敏度与特异性平衡的优化以及技术设备成本高昂等问题。针对这些挑战，未来研究可以开发低成本的便携式检测设备；建立标准化的多模式数据融合算法，尤其是针对影像和基因数据的联合分析；开展跨地区、多中心的队列研究，评估不同组合策略的实际应用效果。
NOTES
*通讯作者。