Este estudo foi revisado e aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital Municipal de Hangzhou, Afiliado à Escola de Medicina da Universidade Westlake. O número de aprovação foi IIT-20230528-0108-01. O consentimento informado por escrito foi obtido dos participantes recrutados prospectivamente antes da coleta de sangue. Para registros clínicos incluídos retrospectivamente e espécimes residuais arquivados coletados durante atendimento de rotina, o consentimento informado foi dispensado pelo comitê de ética, pois foram utilizados dados sem identificação e nenhuma intervenção adicional foi realizada.
Reprodutibilidade, controle de viés e integridade dos dados
Critérios de elegibilidade, pontos temporais de coleta de sangue, regras de adjudicação de imagens, definições de subgrupos, preditores candidatos, definições de pontos de corte, regras para dados ausentes e procedimentos de validação foram pré-especificados antes da análise estatística. As amostras de sangue foram coletadas antes da confirmação por imagem com contraste e antes de qualquer tratamento antitumoral. Os testes laboratoriais utilizaram identificadores de estudo anônimos, e as amostras dos grupos de treinamento e validação foram analisadas em ordem aleatória. O pessoal do laboratório estava cegado quanto ao diagnóstico final, à alocação no grupo, ao estágio do Barcelona Clinic Liver Cancer (BCLC) e ao status de negatividade para AFP. O diagnóstico e o estadiamento por imagem foram realizados independentemente dos testes laboratoriais. A entrada de dados, conversão de unidades, alocação nos grupos, codificação de exclusões, codificação de valores ausentes e conjuntos de dados estatísticos foram verificados por dois pesquisadores antes do ajuste do modelo. Os grupos de treinamento e validação foram mantidos separados durante toda a seleção de variáveis, ajuste do modelo, derivação dos pontos de corte e validação.
População e desenho do estudo
Este estudo diagnóstico com duas coortes desenvolveu e validou um modelo multivariável para detecção de CHC utilizando protrombina anormal/proteína induzida por PIVKA-II, AFP e variáveis clínicas de rotina. A coorte de treinamento, montada retrospectivamente, incluiu participantes avaliados entre 1º de janeiro de 2021 e 31 de dezembro de 2023. Essa coorte foi utilizada para seleção de variáveis, ajuste do modelo, derivação de ponto de corte e validação interna por bootstrap. A coorte de validação, recrutada prospectivamente, incluiu participantes avaliados entre 1º de janeiro de 2024 e 31 de dezembro de 2025. Essa coorte foi utilizada exclusivamente para testes com amostras externas. Nenhuma reseleção de variáveis, reajuste do modelo, atualização de coeficientes, reotimização de ponto de corte ou recálculo baseado em subgrupos foi realizada na coorte de validação. O fluxo de participantes, alocação nas coortes, coleta de sangue, processamento de plasma, testes de biomarcadores, interpretação de imagens e fluxo de análise estatística estão apresentados na Figura 1.
Os participantes foram recrutados a partir de uma via de vigilância ou diagnóstico de doenças hepáticas de alto risco no Hospital Popular N.º 1 Afiliado de Hangzhou, Escola de Medicina da Westlake University. O status de alto risco foi definido como infecção crônica pelo vírus da hepatite B, infecção crônica pelo vírus da hepatite C, cirrose de qualquer etiologia ou doença hepática gordurosa com fibrose documentada com base em avaliação clínica, registros laboratoriais ou exames de imagem anteriores. Os participantes elegíveis eram adultos com idade ≥18 anos que realizaram coleta sanguínea pré-imagem e tomografia computadorizada multiphasica com contraste (TC) e/ou ressonância magnética dinâmica com contraste (RNM) dentro de 14 dias após a coleta de sangue. Os critérios de exclusão incluíam tratamento prévio de carcinoma hepatocelular, incluindo ressecção, ablação, terapia transarterial ou terapia sistêmica; administração de vitamina K nos 7 dias anteriores à coleta; uso de antagonistas da vitamina K ou outra terapia anticoagulante que pudesse afetar a interpretação da coagulação; colangite aguda ou obstrução biliar no momento da coleta; gravidez; ausência de AFP, PIVKA-II ou diagnóstico final por imagem; e qualidade inaceitável da amostra sem uma nova amostra válida disponível.
A população final do estudo incluiu 389 participantes. A coorte de treinamento incluiu 205 participantes, compreendendo 112 casos de CHC confirmados por imagem e 93 controles sem CHC. A coorte de validação incluiu 184 participantes, compreendendo 58 casos de CHC confirmados por imagem e 126 controles sem CHC. Na coorte de treinamento, os 93 controles sem CHC incluíram 30 controles saudáveis e 63 controles com doença hepática crônica. Na coorte de validação, os 126 controles sem CHC incluíram 0 controles saudáveis e 126 controles com doença hepática crônica.
O status sintomático não foi atribuído com base apenas no histórico de hepatite ou cirrose compensada. Um participante foi classificado como sintomático somente quando o registro pré-imagem documentou dor nova ou agravada no quadrante superior direito, perda inexplicada de peso, distensão abdominal, icterícia, urina escura ou descompensação clinicamente documentada não explicada por outra causa confirmada. Participantes sem esses achados foram classificados como assintomáticos ou com detecção por vigilância.
Adjudicação diagnóstica e estadiamento
O status final de CHC foi determinado mediante tomografia computadorizada multiphasica com contraste e/ou ressonância magnética dinâmica com contraste realizadas no atendimento de rotina. Exigia-se que a imagem incluísse pelo menos uma fase arterial e uma fase venosa portal; os achados da fase tardia foram incorporados quando disponíveis. Uma lesão foi classificada como CHC quando a imagem em um fígado de risco mostrou hipercaptação na fase arterial com eliminação na fase venosa portal e/ou fase tardia, com ou sem cápsula realçada. Os participantes sem características de imagem compatíveis com CHC e sem outro diagnóstico maligno foram classificados como não CHC.
As informações de imagem foram extraídas com um formulário previamente especificado que registrava a modalidade de imagem, as fases obtidas, hipercaptação na fase arterial, washout, aparência da cápsula, número de lesões, diâmetro máximo da lesão, invasão macrovascular e disseminação extraparenquimatosa. Dois leitores treinados extraíram independentemente as características de imagem dos laudos radiológicos finais. Os desacordos foram resolvidos por consenso, utilizando os mesmos critérios pré-definidos. Quando tanto a TC quanto a RNM estavam disponíveis, a modalidade com a caracterização multiphasica mais completa foi utilizada. Se ambas as modalidades estavam completas, utilizou-se a modalidade documentada como base para a decisão clínica final.
O estadiamento BCLC foi atribuído após a confirmação do status do HCC. O HCC em estágio inicial foi definido como estadiamento BCLC 0–A. O HCC negativo para AFP foi definido como AFP <20 ng/mL na coleta sanguínea pré-imagem. Essas categorias de subgrupo foram utilizadas para avaliação do desempenho por subgrupo, não para o treinamento do modelo ou elegibilidade dos participantes.
Coleta de amostras e processamento do plasma
O sangue venoso periférico foi coletado pela manhã após jejum noturno de pelo menos 8 h, antes da confirmação por tomografia computadorizada ou ressonância magnética com contraste e antes da terapia antitumoral. Foram coletados 10 mL de sangue venoso em tubos de coleta sanguínea com anticoagulante K2-EDTA. Os tubos foram invertidos 8–10 vezes imediatamente após a coleta e transportados ao laboratório a 4 °C. O intervalo entre a punção venosa e a centrifugação foi mantido dentro de 2 h e registrado no log de amostras.
O plasma foi separado por centrifugação a 1.600 × g durante 10 min a 4 °C utilizando uma centrífuga refrigerada. O sobrenadante plasmático foi transferido para tubos microcentrífuga de 1,5 mL livres de nucleases e fracionado em alíquotas de 0,5–1,0 mL. As alíquotas foram armazenadas a -80 °C até o momento da análise. Antes da medição dos biomarcadores, uma alíquota foi descongelada uma única vez à temperatura ambiente, 20–25 °C, durante 20–30 min, misturada suavemente por inversão e analisada dentro de 2 h após o completo descongelamento. Amostras com coagulação visível, hemólise moderada a grave ou lipemia acentuada foram rejeitadas de acordo com critérios pré-definidos de aceitação laboratorial. Para a coorte de validação prospectiva, foi realizada coleta repetida de sangue antes da confirmação por imagem, quando clinicamente viável.
Medição de AFP e PIVKA-II
AFP e PIVKA-II foram medidos utilizando ensaios imunométricos por eletroquimioluminescência em um analisador imunológico automatizado. O AFP foi registrado em ng/mL e o PIVKA-II em mAU/mL. Os resultados foram exportados diretamente do sistema de informação laboratorial.
Cada lote analítico incluiu calibradores específicos para o ensaio e pelo menos dois níveis internos de controle de qualidade. A aceitação do lote exigia que todos os resultados do controle de qualidade estivessem dentro do intervalo de controle laboratorial predefinido. Os alvos de precisão analítica eram um coeficiente de variação dentro da corrida ≤10% e um coeficiente de variação entre corridas ≤15% para AFP e PIVKA-II. Se o controle de qualidade falhasse ou fosse detectado desvio do lote, o lote era rejeitado, o analisador era recalibrado e o lote era repetido quando restasse volume suficiente de amostra. Para um resultado individual implausível ou fora do intervalo, realizavam-se duas medições repetidas do mesmo alíquota descongelada, quando possível, e usava-se a média dos dois valores repetidos aceitos. Se a reanálise falhasse ou o volume da amostra fosse insuficiente, o resultado era marcado como inválido e tratado de acordo com a regra para dados ausentes.
Extração rotineira de variáveis clínicas
Variáveis clínicas de rotina foram extraídas do mesmo encontro clínico da coleta sanguínea pré-imagem de AFP/PIVKA-II. As variáveis candidatas incluíram idade, sexo, alanina aminotransferase, aspartato aminotransferase, albumina, bilirrubina total, razão normalizada internacional (INR), tempo de protrombina e contagem de plaquetas. Quando múltiplos valores estavam disponíveis dentro do período pré-imagem, o valor mais próximo ao momento da coleta de AFP/PIVKA-II foi selecionado. As unidades foram padronizadas antes da análise. A idade foi registrada em anos; o sexo foi codificado como feminino = 0 e masculino = 1; a contagem de plaquetas foi registrada como ×10⁹/L; a albumina foi registrada como g/L; a bilirrubina total foi registrada como μmol/L; a AFP foi registrada como ng/mL; e a PIVKA-II foi registrada como mAU/mL.
Foram realizados testes de faixa, testes de unidade e testes de valores implausíveis após a extração. Os valores sinalizados foram verificados em comparação com os registros de origem. Um valor foi excluído apenas quando o registro de origem confirmou um problema de qualidade da amostra, erro de conversão de unidade ou desvio no processamento. Valores extremos verificados foram mantidos. O dicionário de variáveis definiu a estrutura do conjunto de dados, nomes das variáveis, unidades, regras de codificação, regras de transformação e códigos para valores ausentes.
Definição do preditor e seleção de variáveis
Os preditores candidatos foram definidos antes do desenvolvimento do modelo. Os biomarcadores principais foram AFP e PIVKA-II. Os candidatos clínicos de rotina foram idade, sexo, alanina aminotransferase, aspartato aminotransferase, albumina, bilirrubina total, INR ou tempo de protrombina e contagem de plaquetas. AFP e PIVKA-II foram transformados pelo logaritmo natural. Valores abaixo do limite de detecção do ensaio foram substituídos pela metade do limite inferior de detecção antes da transformação.
As comparações univariadas entre participantes com HCC e sem HCC na coorte de treinamento utilizaram testes t para amostras independentes para variáveis aproximadamente normalmente distribuídas, testes Mann-Whitney U para variáveis contínuas assimétricas e testes χ² ou exatos de Fisher para variáveis categóricas. As variáveis com P < 0,10 na triagem univariada foram consideradas para modelagem multivariável. A multicolinearidade foi avaliada por meio do fator de inflação de variância (VIF), e VIF >5 foi considerado indicativo de colinearidade preocupante. Quando duas variáveis eram fortemente colineares, mantinha-se a variável com melhor interpretabilidade clínica e desempenho incremental do modelo.
O modelo final de regressão logística multivariável foi desenvolvido apenas na coorte de treinamento. ln(AFP) e ln(PIVKA-II) foram incluídos obrigatoriamente no modelo. Os preditores adicionais foram selecionados por eliminação progressiva orientada pelo critério de informação de Akaike. Após a seleção regressiva, as variáveis mantidas foram ln(AFP), ln(PIVKA-II), idade, sexo, albumina, INR e contagem de plaquetas.
Desenvolvimento do modelo e cálculo do escore de risco
O modelo diagnóstico foi ajustado utilizando regressão logística multivariável com o status de HCC como resultado binário. A probabilidade prevista de HCC foi calculada a partir do preditor linear η usando a seguinte equação:
p(HCC)=1/[1+exp(-η)]
η = -4,862+0,247×ln(AFP)+0,712×ln(PIVKA-II)+0,018×idade+0,331×sexo-0,062×albumina+0,554×INR-0,004×contagem_de_plaquetas
A AFP foi medida em ng/mL, a PIVKA-II em mAU/mL, a idade em anos, o sexo foi codificado como feminino = 0 e masculino = 1, a albumina foi medida em g/L, o INR era adimensional e a contagem de plaquetas foi medida em ×109/L. Foram utilizados logaritmos naturais para AFP e PIVKA-II. Um nomograma foi gerado a partir dos mesmos coeficientes ajustados. A probabilidade prevista, e não a escala de pontos do nomograma, foi utilizada para análise da curva característica de operação do receptor (ROC), análise de calibração, análise da curva de decisão e validação.
Definições de ponto de corte e tratamento de limiares
Os limiares da PIVKA-II foram rotulados de acordo com a finalidade analítica. O ponto de corte clínico estabelecido para a PIVKA-II foi de 40,0 mAU/mL. O ponto de corte de Youden da coorte de treinamento para a PIVKA-II foi de 45,0 mAU/mL. O ponto de corte de especificidade fixa foi determinado pela seleção do limiar mais próximo a 90% de especificidade na coorte de treinamento; isso resultou em 38,0 mAU/mL para a PIVKA-II. Um limiar aparente exclusivo para validação de 37,5 mAU/mL foi considerado exploratório e não foi utilizado como ponto de corte primário de validação.
Para o modelo combinado, o ponto de corte binário primário foi derivado da coorte de treinamento utilizando o índice de Youden e aplicado inalterado à coorte de validação. A AFP utilizou o ponto de corte clínico estabelecido de 20,0 ng/mL para a definição do subgrupo negativo para AFP e para comparação com a prática habitual. Os pontos de corte otimizados de AFP utilizados na análise ROC foram rotulados separadamente do limiar clínico. Assim, os pontos de corte foram relatados conforme a finalidade analítica, e não tratados como limiares intercambiáveis.
Desempenho, calibração e validação do modelo
A discriminação foi avaliada por meio de curvas de característica de operação do receptor e área sob a curva. As AUCs foram apresentadas com intervalos de confiança de 95%. As comparações das AUCs utilizaram o teste de DeLong. O desempenho da classificação foi relatado como sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo, valor preditio negativo e acurácia em pontos de corte pré-especificados.
A calibração foi avaliada por meio do intercepto de calibração, inclinação da calibração, pontuação de Brier e teste de bondade do ajuste de Hosmer–Lemeshow. Gráficos de calibração compararam as probabilidades previstas e observadas de CHC em diferentes grupos de risco. A validação interna utilizou 1.000 reamostragens por bootstrap na coorte de treinamento para estimar a AUC corrigida para otimismo e a inclinação da calibração corrigida para otimismo. A coorte de validação foi utilizada exclusivamente para avaliação externa de desempenho. Nenhuma atualização de coeficientes, refitting do modelo, reotimização de limiares ou recalibração baseada em subgrupos foi realizada na coorte de validação.
A utilidade clínica foi avaliada utilizando análise de curva de decisão em probabilidades limiares de 0,05 a 0,50. O benefício líquido foi comparado para AFP isolada, PIVKA-II isolada, o modelo baseado em variáveis clínicas e o modelo combinado.
Tratamento de dados ausentes e análise de sensibilidade
A análise primária utilizou modelagem com casos completos para participantes com todas as variáveis retidas no modelo final. Os valores ausentes foram resumidos para cada preditor candidato. Se a ausência excedesse 5% para qualquer preditor retido, foi realizada imputação múltipla por equações encadeadas como análise de sensibilidade, utilizando o desfecho, todos os preditores retidos e o indicador de coorte no modelo de imputação. Variáveis com ausência superior a 20% não eram elegíveis para modelagem multivariável. Os coeficientes do modelo, AUC, inclinação de calibração e métricas de classificação da análise com imputação foram comparados com os resultados obtidos com casos completos.
Software e relato reproduzível
Todas as análises foram realizadas utilizando o R versão 4.3.2 e o RStudio versão 2023.12.1. A regressão logística foi realizada utilizando o pacote base stats. A análise ROC e as comparações de DeLong foram realizadas utilizando o pROC versão 1.18.5. A análise de calibração foi realizada utilizando o rms versão 6.7-1 e o ResourceSelection versão 0.3-6. A validação por bootstrap utilizou 1.000 reamostragens com uma semente aleatória fixa de 70558. A análise da curva de decisão foi realizada utilizando o rmda versão 1.6. A imputação múltipla, se necessária, foi realizada utilizando o mice versão 3.16.0. O script de análise reproduziu o fluxo de participantes, os coeficientes do modelo, as curvas ROC, as métricas de calibração, a validação por bootstrap, a análise da curva de decisão, as análises baseadas em pontos de corte e as tabelas estatísticas.