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背景：胸膜积液是良性和恶性疾病中常见的临床表现。液体活检的出现为使用体液进行非侵入性分子分型提供了新的可能性。胸膜液凭借其与胸腔恶性肿瘤的解剖邻近性及其丰富的肿瘤源性成分，构成了液体活检分析中极具吸引力的检测基质。本综述综合了关于胸膜液体活检在临床医学中诊断、
背景：胸膜积液是良性和恶性疾病中常见的临床表现。液体活检的出现为使用体液进行非侵入性分子分型提供了新的可能性。胸膜液凭借其与胸腔恶性肿瘤的解剖邻近性及其丰富的肿瘤源性成分，构成了液体活检分析中极具吸引力的检测基质。本综述综合了关于胸膜液体活检在临床医学中诊断、预测及预后价值的现有证据。方法：通过PubMed、MEDLINE和EMBASE数据库进行了一项叙述性综述。检索词包括“pleural effusion”、“liquid biopsy”、“circulating tumour DNA”、“circulating tumour cells”、“exosomes”、“next-generation sequencing”和“biomarkers”的组合。优先纳入2013年至2026年间发表的原始研究文章、系统综述和荟萃分析。结果：胸膜液含有多种肿瘤源性分析物，包括游离循环肿瘤DNA（circulating tumour DNA，ctDNA）、循环肿瘤细胞（circulating tumour cells，CTCs）、外泌体（exosomes）和可溶性蛋白。这些生物标志物能够以常超过血浆液体活检的敏感性实现潜在恶性肿瘤的分子特征刻画，并对组织学组织活检形成补充。可操作突变（包括EGFR、ALK、KRAS和BRAF改变）的检测可直接指导靶向治疗选择。此外，系列采样有助于实时监测治疗耐药、疾病进展和克隆演化。结论：胸膜液体活检为胸膜疾病患者，尤其是胸腔恶性肿瘤患者，提供了一种微创、可重复且具有临床信息价值的分子分型途径。尽管在标准化和分析敏感性方面仍存在挑战，其融入常规临床路径对推进个性化肿瘤治疗具有重大前景。多组学整合与人工智能可能进一步巩固其在治疗决策中的作用。
1. 引言
胸膜腔积液被定义为胸膜腔内液体病理性积聚，是呼吸科和普通内科最常见的临床综合征之一。仅在美国，每年新诊断的胸膜积液病例估计超过150万例，欧洲和亚洲的负担同样严峻，导致高昂的医疗费用。其病因涵盖从心脏衰竭和低白蛋白血症等漏出性过程，到肺炎旁积液、结核病以及恶性肿瘤等渗出性病因。恶性胸膜积液（MPE）约占成人所有渗出性积液的40%-50%，肺癌、乳腺癌和淋巴瘤是最常见的原发来源。传统上，诊断流程依赖于胸膜液的细胞学分析，并在必要时通过胸腔镜或影像引导下穿刺活检获取胸膜组织进行组织学检查。然而，细胞学仅在60%-70%的病例中能作出明确的恶性诊断，且由于患者体能状态、解剖限制或组织标本不足以进行全面分子分析，组织取材并非总是可行。在此背景下，液体活检作为肿瘤学领域的变革性范式应运而生，通过分析非固态生物材料（最常见的是血液，但亦包括尿液、脑脊液和胸膜液）来检测和表征肿瘤源性分子信号，主要分析物包括携带肿瘤特异性突变的游离DNA（cfDNA）、循环肿瘤DNA（ctDNA）、循环肿瘤细胞（CTCs）、肿瘤源性细胞外囊泡（外泌体）以及肿瘤教育血小板。胸膜液在液体活检版图中占据独特位置。与外周血不同，胸膜液与胸膜及肺部肿瘤直接解剖延续，这种邻近性使得其中肿瘤源性核酸和细胞成分的浓度远高于匹配血浆样本，从而可能提供更优的诊断敏感性。此外，为缓解症状而常规进行的治疗性胸腔穿刺术为收集具有生物学信息的材料提供了机会，且不增加额外的手术风险。本叙述性综述旨在于全面概述胸膜液体活检的现有证据，特别关注其诊断性能、预测与预后应用及在临床决策中的角色，并纳入人工智能与多组学的新兴视角，对胸膜液活检与组织和血浆液体活检进行结构化比较。
2. 方法
本叙述性综述通过检索PubMed、MEDLINE和EMBASE数据库，收集2013年1月1日至2026年8月24日期间发表的文章，检索词组合包括“liquid biopsy”、“pleural effusion”、“circulating tumour cells”、“circulating tumour DNA”、“exosomes”、“next-generation sequencing”和“biomarkers”。同时对检索到的文章参考文献列表进行手工检索以识别额外符合条件的研究。纳入标准为以英文发表的原始研究文章、系统综述和荟萃分析，需报告胸膜液中肿瘤源性分析物或直接比较胸膜液与组织或血浆液体活检。排除会议摘要、病例报告（少于5例）及纯临床前动物模型研究。鉴于综述的叙述性设计，未进行正式偏倚风险评估和定量合成。
3. 胸膜液体活检的生物学基础
3.1 胸膜液的组成
正常胸膜腔仅含少量低蛋白超滤液，而病理状态下的胸膜液则包含复杂的细胞和非细胞成分。游离DNA通过坏死、凋亡和肿瘤细胞主动分泌等机制释放入胸膜腔。其中，携带肿瘤特异性体细胞突变、拷贝数改变和表观遗传修饰的循环肿瘤DNA是分析价值最高的亚群，其浓度在胸膜液中比匹配血浆样本高10至100倍。循环肿瘤细胞为完整的活肿瘤细胞，其检测可实现形态学表征、免疫分型和离体功能分析。外泌体和其他细胞外囊泡是30-150 nm的膜结合纳米颗粒，携带核酸、蛋白质和脂质，反映其来源细胞的蛋白基因组特征。此外，胸膜液含有丰富的蛋白组学图谱，包括生长因子、细胞因子、血管生成介质和脱落肿瘤抗原，如间皮素、fibulin-3、血管内皮生长因子（VEGF）和癌抗原125（CA-125）等，已被作为诊断和预后生物标志物进行研究。
3.2 肿瘤源性物质释放机制
肿瘤源性物质在胸膜腔内的积累受多种部分重叠机制调控。快速增殖、血管化不良的肿瘤核心中的坏死和凋亡细胞死亡释放大量DNA片段进入邻近细胞外间隙，这些片段经扩散或淋巴转运进入胸膜腔。活性细胞分泌是第二条主要途径，胸膜表面或胸膜结节性沉积中的活肿瘤细胞持续分泌细胞外囊泡、可溶性蛋白和microRNA。肿瘤细胞直接脱落，源于胸膜原发受累或血行转移沉积，构成胸膜液内CTC池。胸膜屏障破坏促进胸膜腔与胸膜下血管系统的双向交换。最后，胸膜腔内肿瘤微环境的主动免疫调节作用，以调节性T细胞、髓系来源抑制细胞和免疫抑制性细胞因子富集为特征，塑造了积液中细胞外囊泡和可溶性介质的分子表型。
4. 诊断应用
4.1 胸膜液体活检与传统组织活检的比较
恶性胸膜积液诊断的金标准历来是细胞学结合必要时组织学分析，但细胞学敏感性不足，组织活检存在手术风险，且两种方法均受时空肿瘤异质性限制。胸膜液体活检通过常规治疗性胸腔穿刺获取样本，不增加额外侵入步骤，降低患者发病率和费用，且胸膜液ctDNA分析可检测比单点组织活检更广泛的基因组谱，捕获瘤内异质性。Yanagita等人（2016年）的开创性研究表明，已知EGFR突变肺腺癌患者胸膜液ctDNA的EGFR突变检测敏感性为92%，特异性为96%，而同一队列中单独细胞学敏感性仅为65%。KRAS、BRAF和ALK改变的报道结果类似，胸膜液检测性能持续优于血浆cfDNA分析。
4.2 胸膜液体活检与传统（血浆）液体活检的比较
组织活检仍是组织学确诊的金标准，但有创且难以重复，并存在单解剖位点取样偏倚。血浆液体活检微创且易获得，但ctDNA浓度常处于或低于检测限，尤其在早期或低肿瘤负荷疾病中。胸膜液处于中间位置：对于已经需要胸腔穿刺缓解症状的患者，其获取过程仅比静脉穿刺略有侵入性，但由于与胸膜和肺肿瘤的直接解剖延续，其肿瘤源性核酸浓度显著高于匹配血浆。
4.3 敏感性、特异性和诊断产出
胸膜液体活检的诊断性能因分析物、肿瘤类型、积液量和检测平台而异。总体而言，基于PCR的方法突变检测敏感性为75%-95%，基于综合下一代测序（NGS）组套的敏感性高达97%。EGFR突变方面，胸膜ctDNA与匹配肿瘤组织的一致性通常超过85%，不一致病例常归因于选择性治疗压力下的演化或空间异质性。ALK重排可通过荧光原位杂交（FISH）、细胞离心涂片免疫细胞化学或靶向融合转录本的RNA-based NGS检测，敏感性为70%-88%，特异性超过95%。KRAS G12C和BRAF V600E突变亦已在胸膜液中检测到且与匹配肿瘤组织高度一致。在恶性胸膜间皮瘤中，细胞学诊断敏感性约75%，但结合纳米技术平台其敏感性已达95%。需区分病因学诊断敏感性与基因型检测敏感性，ctDNA分析单独可能不足以判断积液是否为恶性来源，需与细胞学、生化（LDH、蛋白比）和免疫学标记整合。已确诊恶性疾病中，靶向突变检测的特异性接近98%-100%，主要假阴性来源是ctDNA投入量不足。
4.4 技术平台
数字PCR（dPCR），包括微滴数字PCR（ddPCR），可在变异等位基因频率低至0.01%时检测已知预后突变，适合微小残留病灶和早期耐药监测，但仅限于预设靶点。下一代测序（NGS）平台可并行检测数百个基因组位点，提供单核苷酸变异、插入缺失、拷贝数变异和结构重排的综合突变图谱，组套化NGS已成为基础设施完善中心的首选。新兴平台包括甲基化检测法（用于推断组织来源，尤其适用于原发灶不明的胸膜积液）以及同时分析ctDNA、外泌体RNA和蛋白标志物的多分析物方法。
5. 预测与预后价值
5.1 可操作突变的识别
胸膜液体活检最有临床影响力的应用之一是检测指导靶向治疗的驱动突变。在肺腺癌中，相当比例的肿瘤携带EGFR、ALK、ROS1、MET、RET、KRAS或BRAF改变，其中许多已有获批或在研靶向药物。EGFR突变是最广泛研究的靶点，多项前瞻性研究证实胸膜液ctDNA中的EGFR突变检测可行且与组织结果一致。ALK基因重排已通过FISH、免疫细胞化学和RNA-based NGS在胸膜液中识别。KRAS G12C突变（现已可用sotorasib和adagrasib靶向治疗）和BRAF V600E突变（可用BRAF/MEK抑制剂组合治疗）也已在胸膜液ctDNA中检测到。单次胸膜液标本的全面组套检测可在单一检测中同时识别多个可操作靶点。
5.2 治疗选择和耐药监测
由于胸腔穿刺在疾病过程中常因缓解症状而反复进行，胸膜液系列采样可监测时间维度上的肿瘤演化。胸膜ctDNA分析已在厄洛替尼或吉非替尼一线治疗进展时识别出EGFR T790M耐药突变，指引及时转换为奥希替尼（第三代TKI）。MET扩增和KRAS旁路通路激活的检测在血浆监测中已有充分表征，原则上可在胸膜液中加以检测以指导临床试验入组，但针对这些特定改变的胸膜液特异性验证仍需优先开展。在间皮瘤中，BAP1缺失和其他表观遗传改变作为免疫治疗反应的预测性生物标志物正在研究中。乳腺癌胸膜转移中，胸膜ctDNA的ESR1突变检测与内分泌治疗耐药相关，指导换用氟维司群或CDK4/6抑制剂联合方案。
5.3 预后生物标志物
胸膜液中较高的ctDNA浓度与肺癌MPE患者较短的总生存期和无进展生存期相关。高CTC计数与内脏转移负荷及较差结局相关。从胸膜液分离的细胞外囊泡中提取的外泌体microRNA特征（包括miR-21、miR-155和miR-141）可区分MPE与良性渗出液，且在恶性患者中其水平与生存期呈负相关。胸膜液中可溶性蛋白如VEGF和angiopoietin-2与积液再积聚速率和预后相关，高VEGF浓度预测积液早期复发，支持胸膜腔内贝伐珠单抗的考虑。
6. 临床决策
6.1 临床应用概述
液体活检可应用于癌症全程管理的各个阶段，从高危人群筛查、初步诊断、微小残留病灶或复发监测、获得性耐药原因识别到常规临床实践整合。
6.2 临床场景
在无癌症病史的新发胸膜积液患者中，诊断性胸腔穿刺时进行的胸膜液体活检可同时确定积液恶性性质并提供指导一线全身治疗选择的分子分型，压缩从就诊到治疗启动的时间。在治疗期间出现新发或增大的胸膜积液的已知肺癌患者中，胸膜ctDNA分析可区分疾病进展与其他原因，表征演化肿瘤的分子图景，并检测需要变更治疗方案的耐药突变，避免在体质受损患者中重复组织活检的延迟和风险。在考虑胸膜腔内治疗的患者中，胸膜液生物标志物分析可为候选者选择提供信息。此外，液体活检可减少侵入性手术次数和诊断不确定性，减轻患者和医生的心理负担。
7. 优势与局限性
7.1 优势
胸膜液体活检的主要优势在于其微创特性：胸腔穿刺在超声引导下并发症发生率低于3%，可实现全病程重复采样，使纵向分子监测成为可能。胸膜液相比血浆的优越分析物浓度是关键优势，多次配对分析显示胸膜液中ctDNA浓度较血浆高10-100倍，转化为更高的分析敏感性。此外，胸膜液体活检通过采样胸膜腔内多个肿瘤病灶脱落的物质可捕获空间肿瘤异质性，比单部位组织活检提供更具代表性的分子快照。
7.2 局限性与挑战
胸膜液ctDNA提取和分析的前分析方案缺乏标准化，包括离心条件、储存温度、处理时间和提取试剂盒选择等变量均影响分析物产量和质量，目前尚无公认指南。假阴性结果具有临床意义，在高达20%-25%的病例中，即使确诊恶性积液仍可能检测不到胸膜ctDNA，可能反映低肿瘤负荷、主要非坏死性细胞死亡或DNA完整性差，此时需补充CTC分析、外泌体RNA分析或常规细胞学。克隆性造血（CHIP）相关体细胞突变可在cfDNA池中出现并模拟肿瘤源性突变，需通过匹配白细胞测序加以区分，增加了分析复杂性和成本。此外，缺乏证明胸膜ctDNA指导的治疗决策相比传统诊断路径改善患者结局的前瞻性随机对照试验证据。
8. 未来展望
8.1 多组学整合
未来胸膜液体活检发展方向将体现整合多个分子分析物的特征。在单次胸膜液样本中同时分析ctDNA突变、拷贝数改变、DNA甲基化模式、外泌体microRNA表达和蛋白质组特征的多组学方法技术上可行，初步研究显示其诊断价值具有叠加效应。胸膜cfDNA的全表观基因组甲基化分析具有特殊前景，甲基化特征具有肿瘤类型特异性，可实现原发灶不明MPE的组织来源分类。
8.2 人工智能与机器学习
多组学胸膜液数据集的高维复杂性需要超越传统统计方法的分析途径。机器学习（ML）和深度学习（DL）算法正被应用于整合异质性胸膜液生物标志物数据进行诊断分类、生存预测和治疗反应建模。应用于胸膜液标本数字细胞病理图像的卷积神经网络在初步研究中显示出超过经验丰富的细胞病理学家的诊断准确性。自然语言处理（NLP）工具可从胸膜液NGS报告中提取结构化分子信息并与电子健康记录数据整合以生成自动化治疗推荐，可缩短从胸膜液分析到可操作治疗指导的时间。
8.3 胸膜腔给药与伴随诊断
胸膜腔内治疗策略（免疫治疗、CAR-T细胞治疗和纳米颗粒药物递送系统）正在早期临床试验中探索。通过液体活检对胸膜免疫微环境进行实时分子分析对于患者选择和反应评估至关重要，胸膜ctDNA和外泌体PD-L1表达可作为指导胸膜腔内抗PD-1治疗的伴随诊断标志物。监管机构包括FDA和EMA已开始为液体活检伴随诊断发布指导框架。
8.4 个性化医疗
胸膜液体活检研究的轨迹最终汇聚于胸膜疾病患者个性化分子指导医疗的愿景。从常规获得的胸膜液标本中快速、反复表征肿瘤分子表型，指导治疗选择、监测反应、检测耐药并为精准肿瘤学试验入组提供信息，代表从基于解剖到基于生物学的临床决策范式转变。
9. 结论
胸膜液体活检已成为胸膜疾病分子表征的临床前景广阔的循证方法。胸膜腔是肿瘤源性分析物积累的生物学特权部位，提供优于外周血的ctDNA、CTC、外泌体和蛋白质组信号。现有证据支持胸膜ctDNA分析作为组织活检的补充，在某些特定情况下甚至可替代组织活检，用于检测恶性胸膜积液患者的可操作突变和治疗耐药监测。将胸膜液体活检整合入诊断流程可缩短分子指导治疗启动的时间，提供肿瘤演化的纵向洞察，并指导全身及胸膜腔内治疗决策。然而，该领域仍受限于前分析方案的标准化缺失、前瞻性随机证据有限以及CHIP来源变异和低肿瘤负荷疾病中假阴性带来的解释挑战。多组学分析、人工智能驱动数据整合和伴随诊断开发的融合将逐步扩大胸膜液体活检的临床应用范围，协作性前瞻性设计研究将为确立其作为胸膜恶性肿瘤标准治疗工具提供必要证据。
