脑膜癌病临床特征与脑脊液生物化学、肿瘤标志物及细胞形态学指标的多维度分析：一项209例患者的横断面研究

本研究通过分析209例脑膜癌病（MC）患者的临床特征及脑脊液（CSF）生物化学指标、肿瘤标志物（TM）和细胞形态学参数，系统揭示MC的多维度诊断价值。结果显示CSF中细胞角蛋白19片段（CYFRA21-1）显著高于血清（P<0.05），首次细胞学检出率达95.22%，且动态监测中TM与异型细胞比例变化一致，为MC的早期诊断、原发灶溯源及疾病监测提供了关键依据。

　　

引言

脑膜癌病（Meningeal Carcinomatosis, MC）是由中晚期恶性肿瘤细胞通过外周血或脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）转移至软脑膜和蛛网膜所致疾病。研究显示1%-5%的实体肿瘤患者可能发生MC，其发病率与肿瘤类型密切相关，在全部癌症患者中患病率约为8%。尸检研究发现实体肿瘤患者中MC患病率高达20%，表明该病常被漏诊或误诊，且近年发病率显著上升。MC临床表现通常缺乏特异性，影像学检查常因缺乏实质性颅内病变而呈现不典型表现，因此早期识别和及时诊断成为临床重大挑战。

CSF细胞形态学检测被视为MC诊断的金标准，但其推广应用受限于高技术门槛和临床应用认知不足。CSF肿瘤标志物（Tumor Markers, TM）在敏感性和特异性方面表现突出，但相关研究报告有限，未广泛应用于常规检测。CSF生化指标可作为多种颅内疾病的辅助鉴别手段，但特异性不足，需进一步评估其临床价值。当前多数MC描述性研究为小样本，缺乏多指标整合分析，特别是CSF与血清TM的对比数据不足。本研究回顾性分析2021–2023年广东三九脑科医院209例MC患者的多种指标，通过大样本多指标分析填补MC临床特征与CSF指标关联的研究空白，为优化诊断流程提供数据支持。

对象与方法

本研究回顾性纳入2021年1月至2023年12月广东三九脑科医院（公立三级甲等脑专科医院）诊断为MC的209例患者。纳入标准基于WHO中枢神经系统肿瘤分类（第5版），需同时满足以下条件：存在恶性肿瘤病史；新发神经系统症状或体征（如头痛、颅神经麻痹）；MRI增强显示典型线样强化，并排除感染和炎症等其他疾病；实验室确认途径满足以下任一条件：A) CSF细胞学检测到异型细胞≥2次；B) CSF细胞学阴性但满足：CSF TM显著高于血清水平（>参考值上限2倍）并排除血液污染，或CSF ctDNA检测到与原发肿瘤一致的驱动突变。数据完整性要求首次MC诊断在本院完成且临床、实验室和随访数据完整。排除标准包括：关键实验室检测在外院进行；CSF通过非腰椎穿刺途径获取（如脑室引流）；MC诊断前接受过鞘内化疗、放疗或免疫治疗；合并原发性中枢神经系统肿瘤或活动性感染；数据缺失>20%。

本研究将原发肺癌的MC患者归为肺癌组，原发其他癌症的MC患者归为非肺癌组，以增强统计效力和临床推广性。研究经本院伦理委员会批准（C392024007），回顾性研究免知情同意。

实验方法

使用电化学发光免疫分析仪（Cobas e801, Roche, Switzerland）及配套TM检测试剂，全自动生化分析仪（Cobas c702, Roche, Switzerland）及配套生化检测试剂。所有检测使用原装质控产品，每日检测前进行质控以确保符合实验室Westgard多规则。

采集患者晨静脉血3~5 mL，离心10分钟（2200×g），收集血清进行TM检测；通过腰椎穿刺获取CSF，使用腰椎穿刺kit匹配的无菌管送检。CSF细胞学标本量不少于2 mL，CSF生化指标和TM标本量各约2 mL。CSF标本采集后4°C离心15分钟（2200×g）并立即检测。研究使用的血清和CSF上清分装后-80°C保存。

TM指标包括甲胎蛋白（Alpha-Fetoprotein, AFP）、癌抗原125（Cancer Antigen 125, CA125）、癌胚抗原（Carcinoembryonic Antigen, CEA）、细胞角蛋白19片段（Cytokeratin 19 Fragment, CYFRA21-1）和鳞状上皮细胞癌抗原（Squamous Epithelial Cell Carcinoma Antigen, SCC）。CSF标本的TM检测与血清一致。生化指标包括腺苷脱氨酶（Adenosine Deaminase, ADA）、天冬氨酸氨基转移酶（Aspartate Aminotransferase, AST）、氯离子（Chloride Ion, Cl^-）、总蛋白（Protein）、葡萄糖（Glucose, GLU）、乳酸（Lactic Acid, LAC）和乳酸脱氢酶（Lactate Dehydrogenase, LDH）。参考区间根据规范、文献和实验室设置确定。

CSF细胞学检测要求标本及时送检。使用细胞涂片离心机进行细胞收集，68×g离心10分钟，将活性成分富集于载玻片上。载玻片干燥后瑞氏-吉姆萨染色，由两名经验丰富的实验室技师阅读并报告。

异型细胞的形态特征包括：细胞体积大、核增大、核仁突出、核质比（N:C）增高； tendency to form clusters with indistinct cell borders；胞质嗜碱性增强，呈蓝色或深蓝色染色；多形性（形状变异）和大小不均；单核或多核，核多形性；核仁可为单个、多个或不明显；核染色质粗大或细小；细胞边界不规则，可呈knobby或伪足样突起；胞质可出现 prominent vacuoles或特定色素颗粒；细胞膜可显示knobby或伪足样突起。不同来源的异型细胞具有独特的形态特征。

统计方法

数据分析使用SPSS Statistics version 21.0。连续变量通过Shapiro-Wilk检验评估正态性。符合正态分布的变量以均值±标准差（SD）表示，组间比较使用独立样本t检验（方差齐时）或Welch’s t检验（方差不齐时）。非正态分布变量以中位数和四分位距[M (Q1, Q3)]报告，组间比较使用Mann-Whitney U检验。对于相同指标在不同标本类型间的配对比较，正态分布数据使用配对t检验，非正态数据使用Wilcoxon符号秩检验。分类数据以频数（百分比）[n (%)]表示，并使用卡方检验分析。统计学显著性定义为双尾P值<0.05。

结果

一般信息

本研究纳入209例MC患者。原发恶性肿瘤以肺癌为主（n=181, 86.60%），其次是乳腺癌（n=16, 7.66%）、黑色素瘤（n=5, 2.39%）、胃癌（n=4, 1.91%），以及宫颈癌、横纹肌肉瘤和上颌窦癌各1例（各0.48%）。主要临床表现涉及大脑半球软脑膜受累（n=198, 94.74%），常见症状包括头痛（n=137, 65.55%）、头晕（n=73, 34.93%）和意识状态改变（n=46, 22.01%）。此外，部分患者出现视力模糊（n=62, 29.67%）、肢体无力（n=59, 28.23%）和认知障碍（n=11, 5.26%）。

影像学特征

入组患者平均年龄54.44岁（范围：20-77），性别分布在组间无显著差异（P = 0.369）。肺癌亚组吸烟史更常见（37.02% vs 17.86%, P = 0.062）。头痛（65.55%）、头晕（34.93%）和意识状态改变（22.01%）是最常见症状，组间分布无统计学显著差异（所有P>0.05）。所有患者入院时接受颅脑影像学检查（CT和MRI）。非增强扫描中183例（87.56%）显示与MC诊断无关，观察到的异常主要表现为脑水肿、多发性缺血灶和非特异性白质改变。186例（88.52%）接受增强颅脑MRI的患者中，125例（67.20%）显示软脑膜强化，呈不规则线样、结节或结节样 pattern。

血清和脑脊液中TM水平

肺癌组与非肺癌组比较显示，CSF和血清中CEA水平均存在统计学显著差异（CSF P = 0.020; 血清 P = 0.006）。CYFRA21–1仅在CSF中显示组间差异（P = 0.043），而AFP、CA125和SCC在两种标本类型中均无显著差异（所有P>0.05）。

跨标本类型分析显示，所有标志物在CSF和血清水平间均存在统计学显著差异：AFP、CA125、CEA、CYFRA21-1和SCC。 Specifically, AFP、CA125和CYFRA21–1 exhibited highly significant differences (P<0.001)。

脑脊液生化指标水平

CSF生化分析显示201例MC患者（96.17%）存在异常。肺癌组与非肺癌组在总蛋白（Pro, P = 0.011）和葡萄糖（GLU, P = 0.036）水平上观察到显著差异。但ADA、AST、CL?、LAC或LDH未检测到显著组间差异（所有P>0.05）。LDH、总蛋白和LAC浓度显著升高超过参考上限，而葡萄糖水平显著降低 below the lower reference limit。ADA、AST和Cl?水平主要保持在正常参考区间内。

脑脊液细胞学结果

首次CSF细胞学检查中，199例患者（95.22%）检测到异型细胞，形态因原发肿瘤来源而异。2例患者（0.95%）在重复检测（第二次检查）时显示异型细胞，1例（0.48%）在第六次检查时显示。4例患者（1.91%）初次结果阴性且未进行后续检测。3例患者（1.44%）尽管进行了>6次CSF细胞学检查，仍未见异型细胞。CSF标本外观：无色158例（75.60%），草黄色/黄色39例（18.66%），粉红色/红色10例（4.78%），乳白色2例（0.96%）。193份样本（92.34%）清晰，16份（7.66%）显示轻度浑浊或 opacity。Pandy’s test identified abnormal globulin levels in 101 cases (48.36%)。124例患者（59.33%）红细胞计数升高（>2×10⁶/mL），122例（58.37%）有核细胞计数升高（>5×10⁶/mL）。CSF中异型细胞比例为：肺癌来源MC：4%（0%，10%）；乳腺癌：3.5%（0%，54.5%）；黑色素瘤：3.0%（0%，44.0%）；胃癌：54.0%（16.5%，73.5%）。

脑脊液指标的动态观察

代表性发现如图所示。2例患者在初次检查时显示CSF中异型细胞比例不同，但结合原发恶性肿瘤 identification均确诊为MC。患者1在临床过程中进行了8次系列CSF分析。第三次评估（出院后监测）显示CSF中肿瘤标志物水平 dramatically elevated compared to serum，且 escalating trends paralleling increased proportions of atypical cells – indicative of intracranial relapse。 subsequent therapeutic intervention achieved effective control of both tumor marker levels and atypical cell proportions。患者2初次诊断时CSF肿瘤标志物显著升高。治疗后，肿瘤标志物正常化，伴随异型细胞比例 progressively decline culminating in complete clearance，与临床症状改善相关。

讨论

脑膜癌病起病隐匿且临床特征非特异性，常导致诊断延迟，错失最佳治疗时机。MC可并发于几乎所有恶性肿瘤，肺癌（25%）、黑色素瘤（23%）和乳腺癌（5%）构成最常见原发来源——与本研究结果基本一致，表明原发肿瘤谱具有全球一致性。值得注意的是，比例分布呈现地域差异：本队列中肺癌来源MC发病率显著更高（86.60%），可能归因于中国较高的肺癌负担以及表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（Epidermal Growth Factor Receptor Tyrosine Kinase Inhibitors, EGFR-TKIs）的广泛治疗应用。本研究的扩大样本量增强了真实世界流行病学表示的精确性。同时，现有研究证实肺癌具有 exceptional metastatic propensity，约57%的患者在初次诊断时即出现转移， frequently involving the central nervous system (CNS)。因此，对癌症患者，特别是肺原发患者，需 vigilant surveillance for early detection and prevention of neoplastic dissemination。

恶性细胞通过血行 spread、 perineural/intraneural routes或直接从脑/颅骨转移灶直接延伸扩散至CNS，随后浸润CSF；循环恶性细胞通过CSF flow colonize diverse neuroanatomical sites，赋予MC characteristic的多灶性和多态性 neurological manifestations——例如蛛网膜下腔转移时的脑膜刺激征 versus 脊神经根受累引起的神经根痛和运动缺陷。最常见症状（头痛、恶心、呕吐）和进展性表现（颅神经病变、认知障碍、精神障碍、人格改变、癫痫发作、复视、眼外肌麻痹）与本数据一致。这种非特异性症状 combined with the absence of definitive biomarkers underlie frequent misdiagnosis，构成重大临床诊断挑战。

神经影像学检查的有限敏感性为早期MC检测带来额外诊断挑战。磁共振成像在显示 diverse patterns of cranial nerve enhancement and nodular abnormalities方面表现出优于CT的能力，被确立为MC诊断的首选影像学 modality。 characteristic leptomeningeal enhancement typically manifests as diffuse thickened enhancement with focal nodular components， whereas unenhanced MRI frequently fails to detect meningeal pathology——a phenomenon potentially attributable to neoplastic infiltration patterns。CNS播散后，恶性细胞沿软脑膜弥漫分布， attenuating density differentials between pathological and adjacent normal tissues，需要增强MRI以提供有效的MC诊断支持。值得注意的是，增强MRI persistent false-negative rates up to 30%，与本研究发现一致。

与神经影像学和基于症状的诊断方法相比，CSF检查 demonstrate superior sensitivity and specificity。CSF分析通常包括常规、生化和细胞学检测，细胞学因 exceptionally high specificity被视为MC诊断的金标准， though sensitivity remains relatively low。首次腰椎穿刺 yield approximately 50% sensitivity，而重复采样 significantly enhances detection rates to 80%。本研究中，MC患者首次检查阳性率达95.22%，重复采样后达96.65%，超过文献报道。值得注意的是，由于异型细胞比例与总细胞数不成比例关系，细胞学在细胞数极低或异型细胞比例极小的情况下仍保留诊断价值。设备的技术进步、改进的玻片制备技术和积累的操作者经验共同 enhanced cytological detection efficacy，需要增加对专业细胞病理学培训的投资。尽管如此，尽管进行了多次检查， persistent false-negative cases occurred，最终需要替代方法进行MC确认——paralleling contrast-enhanced MRI’s ≈30% false-negative rate。这种局限性源于软脑膜中两种 distinct neoplastic growth patterns： flat spreading adherent和 floating clustered proliferation。细胞学检测到大多数 floating-phenotype cells和 only those adherent-type cells exfoliated into CSF，构成固有诊断约束。亚组分析显示胃癌来源MC患者表现出更高的异型细胞比例和改变的 neutrophil/monocyte/lymphocyte ratios，表明肿瘤特异性 immune responses variations。因此，整合辅助实验室参数进行 comprehensive patient assessment对于支持诊断和治疗计划制定至关重要。本队列中，MC患者显示 marked qualitative CSF protein abnormalities consistent with biochemical results，同时 exhibiting significantly elevated LAC and LDH levels——attributable to impaired oxygen utilization and anaerobic glucose metabolism。肺癌来源MC病例表现出不成比例更高的CSF蛋白和更低的葡萄糖水平，可能反映更 aggressive blood-brain barrier disruption加剧了蛋白泄漏并加速了葡萄糖消耗。

因此，CSF中的TMs demonstrate significant utility for early auxiliary diagnosis of MC，本数据显示CSF和血清中CEA水平均显著升高超过参考区间—— particularly higher in lung cancer-derived MC patients。这些发现表明肿瘤来源特异性的TM监测策略可用于优化诊断。尽管TM在血清和CSF中均升高，浓度梯度可能 substantially differ，主要归因于两种机制：血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）破坏后的 trans-BBB diffusion versus 异型细胞的直接 intrathecal release。值得注意的是，MC患者CSF中CYFRA 21–1浓度 significantly surpassed serum levels，可通过多因素途径解释：局部 intrathecal synthesis构成核心机制， whereby atypical cells metastasized to leptomeninges upregulate cytokeratin 19 (CK-19) expression via clonal selection or CNS microenvironmental induction——CK-19 overexpression being mechanistically linked to aggressive metastasis——directly releasing CYFRA21–1 into CSF。同时，BBB平衡动力学起关键作用：尽管CYFRA21-1分子量较低 conferring greater theoretical BBB permeability than CEA， intrathecal tumor output overwhelms BBB clearance capacity。此外， differential clearance kinetics amplify the gradient：CYFRA21-1的血清半衰期 substantially shorter than CEA’s，限制血浆积累， whereas CSF clearance relies predominantly on BBB transit lagging behind local secretion rates。这些机制共同 enhance CSF CYFRA21-1’s diagnostic sensitivity/specificity for leptomeningeal metastasis， warranting CSF TM analysis even with normal serum levels——特别是考虑到文献记载 CSF TM elevations often preceding MRI abnormalities。因此，任何TM异常为疑似MC提供关键诊断线索， integrated CSF cytology and TM profiling facilitating early detection。

液体活检技术，以CSF循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA, ctDNA）分析为例， demonstrate transformative potential in diagnosing and managing meningeal carcinomatosis， offering novel perspectives to overcome traditional limitations。CSF ctDNA精确镜像中枢神经系统肿瘤基因组谱，增强诊断敏感性的同时 enabling real-time therapeutic monitoring through dynamic mutation burden tracking—— thereby guiding targeted therapy adjustments。高通量测序（Next-Generation Sequencing, NGS）和低深度全基因组测序（Low-Pass Whole-Genome Sequencing, LP-WGS）的应用进一步扩展其在多基因变异检测和个性化监测中的效用， particularly showing unique advantages in pediatric brain tumors。尽管如此，广泛实施面临实际挑战：灵敏度标准化缺陷（ especially for low tumor burden）、成本高昂以及依赖精密设备/专业团队，限制在初级保健机构的可及性。在此背景下，传统诊断方法保留 indispensable foundational roles。未来的精准管理 likely integrate ctDNA with cytology, biochemical assays, and TMs——scaffolding the framework with traditional techniques while refining details through molecular profiling—— to collaboratively construct a macro-micro integrated diagnostic system that optimizes clinical decision-making and patient outcomes。

本研究有几个局限性：肺癌来源MC病例的 substantial predominance with underrepresentation of other primary origins可能使诊断指标性能偏向肺癌特征， extrapolating findings to other MC subtypes时需要谨慎，并需要未来研究 balanced cohorts to clarify cross-type variations；其横断面设计仅捕获诊断时的基线参数，缺乏治疗期间 longitudinal monitoring和长期预后数据， thereby precluding establishment of a comprehensive “biomarker-treatment-outcome” evidence chain；同时，单中心回顾性性质引入潜在选择偏倚 through institutional protocols that may miss atypical-symptom MC patients or exhibit heightened lumbar puncture utilization for specific primaries， further compromising cohort equilibrium。这些约束突出了未来研究的方向——通过扩大样本多样性、前瞻性设计和整合长期随访 enhancing diagnostic and management evidence。

结论

本研究强力支持结合CSF生化指标、肿瘤标志物和细胞学的综合策略。该策略对MC的早期诊断、原发灶指示和疾病动态监测具有重要临床应用价值。其大规模单中心数据为MC的临床诊疗提供了可靠的循证基础。