Este estudo envolvendo participantes humanos, registros clínicos e amostras de soro foi conduzido de acordo com a Declaração de Helsinque e os requisitos institucionais para pesquisa com seres humanos13. O protocolo do estudo foi revisado e aprovado pelo Hospital Provincial de Medicina Chinesa de Jiangsu sob o número de aprovação CJ28J12-45. Para dados clínicos anonimizados e amostras residuais de soro coletadas retrospectivamente, a exigência de consentimento informado escrito adicional foi dispensada de acordo com as regulamentações éticas institucionais. Para amostras coletadas prospectivamente, o consentimento informado escrito foi obtido antes da inclusão. Todas as informações dos participantes e amostras de soro foram anonimizadas antes da análise. Identificadores do estudo foram utilizados para vinculação dos dados, e nenhuma informação pessoal identificável foi incluída no conjunto de dados analítico.
Desenho do estudo e alocação da coorte
Este estudo observacional ambispectivo com dois centros avaliou o valor diagnóstico e prognóstico de um painel combinado de biomarcadores séricos que inclui antígeno carcinoembrionário (CEA), antígeno de carcinoma de células escamosas (SCC-Ag) e antígeno carboidrato 125 (CA125) no carcinoma de células escamosas do esôfago (ESCC). Dados retrospectivos foram obtidos a partir de registros clínicos elegíveis e amostras residuais de soro pré-tratamento, e o recrutamento prospectivo foi utilizado para coletar amostras adicionais de soro pré-tratamento e para completar o acompanhamento dentro do mesmo arcabouço do estudo. Os participantes foram recrutados a partir de um hospital terciário e de um centro comunitário de saúde entre janeiro de 2021 e dezembro de 2024, com acompanhamento contínuo até 31 de dezembro de 2025. O Centro A foi o hospital terciário e serviu como coorte de treinamento para o desenvolvimento do modelo, estimativa de coeficientes, seleção de pontos de corte e validação interna. O Centro B foi o centro comunitário de saúde e atuou como coorte de validação externa. O estudo foi relatado de acordo com as diretrizes Transparent Reporting of a multivariable prediction model for Individual Prognosis or Diagnosis (TRIPOD)14.
Um total de 277 participantes foi incluído, sendo 194 do Centro A e 83 do Centro B. A coorte de treinamento incluiu 114 pacientes com CECE, 40 controles com doenças esofágicas benignas e 40 controles saudáveis. A coorte de validação externa incluiu 53 pacientes com CECE, 15 controles com doenças esofágicas benignas e 15 controles saudáveis. A alocação por centro foi utilizada em vez de divisão aleatória para reduzir vazamento de informação e testar a estabilidade do modelo em um ambiente clínico independente. A análise diagnóstica comparou os níveis séricos de CEA, SCC-Ag e CA125 entre pacientes com CECE, pacientes com doenças esofágicas benignas e controles saudáveis. A análise prognóstica restringiu-se aos pacientes com CECE e avaliou se a carga combinada de biomarcadores melhorou a estratificação de risco para sobrevida global (OS) e sobrevida livre de progressão (PFS). O delineamento do estudo, triagem dos participantes, alocação das coortes, fluxo de trabalho dos biomarcadores séricos, desenvolvimento do modelo diagnóstico, validação externa e comparação dos modelos prognósticos são resumidos na Figura 1.
O fluxo de participantes incluiu triagem, exclusões, agrupamento diagnóstico e alocação baseada em centros. Um total de 326 indivíduos foi triado. Quarenta e nove indivíduos foram excluídos, incluindo 12 com tratamento antitumoral antes da coleta de sangue, 8 com outra neoplasia primária, 9 com infecção grave, doença autoimune ou comorbidades não controladas que poderiam afetar os marcadores tumorais séricos, 11 com interferência por hemólise, lipemia, icterícia, volume sérico insuficiente ou intervalo prolongado de processamento e 9 com dados clínicos, patológicos ou de acompanhamento essenciais ausentes. A população analítica final compreendeu 277 participantes: 167 pacientes com CECE, 55 controles com doenças esofágicas benignas e 55 controles saudáveis.
Justificativa do tamanho da amostra
O tamanho da amostra foi determinado pela disponibilidade consecutiva de participantes elegíveis, amostras séricas pré-tratamento e informações de acompanhamento durante o período predeterminado do estudo. O modelo diagnóstico utilizou três biomarcadores séricos contínuos como preditores candidatos. Na coorte de treinamento, estavam disponíveis 114 casos de CECE e 80 controles não CECE, correspondendo a 38,0 casos de CECE e 26,7 controles não CECE por preditor biomarcador candidato. Isso apoiou uma regressão logística de baixa dimensionalidade e reduziu o risco de superajuste. A coorte de validação externa incluiu 53 casos de CECE e 30 controles não CECE e foi utilizada apenas para validação, sem reestimação dos coeficientes. A justificativa do tamanho da amostra esteve alinhada aos princípios atuais de modelos preditivos, que enfatizam a frequência do desfecho, o número de parâmetros preditores candidatos, o desempenho esperado do modelo e a validação independente, em vez da divisão aleatória dos dados15.
Recrutamento de participantes, elegibilidade e coleta de dados
Os participantes foram recrutados continuamente durante o período do estudo. No Centro A, pacientes com CECE foram recrutados dos departamentos de cirurgia torácica, gastroenterologia e oncologia. No Centro B, pacientes com CECE foram identificados por meio de triagem baseada na comunidade, registros de acompanhamento ou encaminhamentos, e foram incluídos apenas quando havia confirmação histopatológica e amostras de soro pré-tratamento disponíveis. Os controles com doenças esofágicas benignas foram recrutados entre indivíduos que realizaram gastroscopia por disfagia, sintomas de refluxo ou suspeita de anormalidades esofágicas e que apresentaram achados patológicos não malignos. Os controles saudáveis foram selecionados a partir de exames de rotina realizados no mesmo período e não tinham histórico de neoplasia, infecção ativa, disfunção hepática ou renal grave, ou evidência de imagem/endoscópica de lesões ocupantes de espaço no esôfago.
Os pacientes com CCEE foram considerados elegíveis se apresentassem CCEE primário confirmado por biópsia gastroscópica ou por exame anatomopatológico pós-operatório, não tivessem recebido tratamento antitumoral antes da coleta de sangue e possuíssem dados clínicos basais completos, registros patológicos e amostras de soro pré-tratamento disponíveis. Os participantes foram excluídos se tivessem outra neoplasia primária, tratamento antitumoral prévio antes da coleta de sangue, infecção aguda grave, doença autoimune ativa, comorbidades não controladas que pudessem afetar os níveis séricos de marcadores tumorais, hemólise visível, lipemia, interferência por icterícia, volume sérico insuficiente, variáveis clínicas essenciais ausentes ou dados de acompanhamento indisponíveis. A análise prognóstica foi limitada aos pacientes com CCEE que tinham estágio tumor-nódulo-metástase (TNM) disponível e desfechos de sobrevida ou progressão mensuráveis. Pacientes com acompanhamento inferior a 6 meses foram mantidos se ocorresse morte ou progressão dentro desse período.
As variáveis basais incluíram idade, sexo, histórico de tabagismo, histórico de consumo de álcool, índice de massa corporal, centro participante, grupo diagnóstico, tipo de lesão e níveis séricos de CEA, SCC-Ag e CA125. Para pacientes com CECE, variáveis adicionais incluíram localização do tumor, comprimento do tumor, diferenciação histológica, profundidade de invasão, estado dos linfonodos, estágio TNM, invasão linfovascular, modalidade de tratamento inicial, recorrência, progressão, estado de sobrevida e data da última consulta de acompanhamento. O histórico de tabagismo foi definido como tabagismo atual ou tabagismo regular prévio de pelo menos 100 cigarros durante a vida. O histórico de consumo de álcool foi definido como ingestão de álcool pelo menos uma vez por semana durante mais de 6 meses. A classificação TNM foi determinada de acordo com a oitava edição do sistema de estadiamento do American Joint Committee on Cancer/Union for International Cancer Control para câncer de esôfago16. Lâminas histopatológicas de casos de CECE e lesões benignas foram revisadas independentemente por dois patologistas seniores, e quaisquer discordâncias foram resolvidas por um terceiro patologista.
Dois pesquisadores treinados extraíram independentemente informações clínicas de prontuários eletrônicos, laudos de patologia, sistemas de informações laboratoriais, registros de tratamento, registros de acompanhamento e registros de óbito, utilizando um dicionário de dados pré-definido. As discrepâncias foram resolvidas mediante verificação dos registros originais, com um terceiro pesquisador tomando a decisão final quando necessário. A localização do tumor foi categorizada como esôfago torácico superior, médio ou inferior. A diferenciação histológica foi classificada como bem, moderadamente ou pouco diferenciado. As unidades de variáveis contínuas foram padronizadas entre os dois centros participantes antes da análise.
Coleta de amostras de sangue, processamento de soro e medição de biomarcadores
Todas as amostras de sangue foram coletadas antes do tratamento inicial, dentro de 7 dias após a confirmação patológica, e pelo menos 3 dias antes do início do tratamento. Amostras de sangue venoso periférico de 5–8 mL foram coletadas entre 7h00 e 9h00 da manhã, após jejum noturno, utilizando tubos com separador de soro. A coleta foi adiada se o participante tivesse recebido transfusão sanguínea, infusão de albumina em grande volume ou procedimento invasivo nas 72 horas anteriores à coleta. As amostras foram deixadas coagular em temperatura ambiente por 30 minutos e, em seguida, centrifugadas a 1.500 × g por 10 minutos. O soro foi separado e fracionado em 3–5 tubos identificados com código de barras, com 300–500 µL por alíquota. As alíquotas foram armazenadas a −80°C até a análise, e nenhuma alíquota foi submetida a mais de um ciclo de congelamento-descongelamento. Foram excluídas amostras com hemólise visível, lipemia, interferência por icterícia, volume insuficiente ou intervalo entre coleta e congelamento superior a 2 horas.
Os níveis séricos de CEA, SCC-Ag e CA125 foram medidos utilizando sistemas automatizados de imunoensaio por quimioluminescência, conforme as instruções dos fabricantes. As alíquotas séricas foram descongeladas a 4°C antes da análise, misturadas suavemente e analisadas em uma única corrida, sempre que possível. Caso fosse necessário realizar testes em lotes, a ordem das amostras foi organizada para evitar agrupamentos sistemáticos por status da doença, centro, estágio patológico ou resultado do acompanhamento. As amostras que excederam a faixa de medição analítica foram diluídas e retestadas de acordo com as instruções do reagente. O pessoal do laboratório estava cegado quanto ao grupo dos participantes, estágio patológico, status de tratamento e resultado do acompanhamento.
Os limiares clínicos foram de 5,0 ng/mL para CEA, 1,5 ng/mL para SCC-Ag e 35 U/mL para CA125, com base nos padrões locais do laboratório e nos intervalos de referência dos fabricantes. Esses limiares foram utilizados para definir o aumento dos marcadores e a alta carga combinada de biomarcadores para as análises de associação clinicopatológica e de estratificação de sobrevida. Para a classificação diagnóstica, pontos de corte baseados em dados foram selecionados apenas na coorte de treinamento utilizando o índice de Youden e, em seguida, aplicados inalterados à coorte de validação externa. A calibração do equipamento e o controle interno de qualidade foram realizados antes dos testes. Controles de alto e baixo níveis foram incluídos durante cada dia de testagem, e os testes prosseguiram apenas quando os resultados do controle de qualidade estavam dentro da faixa aceita.
A reprodutibilidade entre ensaios e entre centros foi avaliada antes da análise final do modelo utilizando alíquotas séricas de ligação e materiais de controle de qualidade de rotina, todos cegados. Um conjunto de ligação composto por 30 alíquotas séricas cegadas foi testado nas duas rotinas laboratoriais. Os coeficientes de variação entre centros foram de 4,8% para CEA, 5,6% para SCC-Ag e 5,1% para CA125. Os coeficientes de correlação intraclasse correspondentes foram 0,94 para CEA, 0,92 para SCC-Ag e 0,93 para CA125. Nenhuma recalibração específica do ensaio por centro foi realizada, pois nenhum desvio sistemático excedeu o intervalo pré-definido de controle de qualidade laboratorial. Os valores finais dos biomarcadores foram harmonizados utilizando padronização de unidades e padronização estatística baseada na coorte de treinamento antes da construção do modelo.
Definição combinada de biomarcadores e construção do modelo
O painel combinado de biomarcadores séricos consistiu em CEA, SCC-Ag e CA125. Para a análise de associação clinicopatológica e a estratificação de sobrevida de Kaplan-Meier, cada marcador foi classificado como elevado ou não elevado de acordo com o limiar clínico predefinido. A alta carga combinada de biomarcadores foi definida como a elevação de pelo menos dois dos três marcadores. Para modelagem diagnóstica e prognóstica, os três biomarcadores foram mantidos como variáveis contínuas, transformadas utilizando o logaritmo natural e padronizadas utilizando a média e o desvio padrão da coorte de treinamento. Os mesmos parâmetros de transformação foram aplicados à coorte de validação externa.
Os biomarcadores padronizados com transformação logarítmica foram calculados utilizando os seguintes parâmetros da coorte de treinamento:
zlnCEA = (lnCEA - 1,42)/0,71
zlnSCC - Ag = (lnSCC - Ag - 0,28)/0,57
zlnCA125 = (lnCA125 - 3,05)/0,62
O painel diagnóstico combinado foi construído utilizando regressão logística multivariável na coorte de treinamento. O preditor linear diagnóstico foi calculado da seguinte forma:
LPdiagnostic = -0,46 + 0,59 × zlnCEA + 1,05 × zlnSCC - Ag+0,42 × zlnCA125
A probabilidade prevista individual de CECE foi calculada da seguinte forma:
PESCC = 1/1+exp(-LPdiagnostic)
O ponto de corte diagnóstico ideal para o painel combinado foi 0,57, selecionado na coorte de treinamento utilizando o índice de Youden e aplicado inalterado na validação externa.
A pontuação do biomarcador prognóstico foi construída utilizando modelagem de riscos proporcionais de Cox. O modelo baseado apenas no estadiamento TNM foi usado como comparador para o estadiamento anatômico. O modelo de biomarcadores utilizou a carga combinada de biomarcadores. O modelo clínico-patológico utilizou idade, comprimento do tumor, diferenciação histológica, estadiamento pT, status dos linfonodos e modalidade de tratamento inicial. O modelo integrado acrescentou uma alta carga combinada de biomarcadores ao modelo clínico-patológico. Para a sobrevida global (OS), o preditor linear prognóstico integrado foi calculado da seguinte forma:
LPOS = 0,33 × idade ≥65 anos + 0,36 × comprimento do tumor ≥5 cm + 0,25 × diferenciação pobre + 0,31 × pT3
- 4 estágios + 0,66 × metástase linfonodal
-0,58 × cirurgia radical - tratamento baseado
+0,81 × alta carga combinada de biomarcadores
Para PFS, o preditor linear prognóstico integrado foi calculado da seguinte forma:
LPPFS = 0,27 × idade ≥ 65 anos + 0,31 × comprimento do tumor ≥ 5 cm + 0,24 × diferenciação pobre + 0,25 × pT3
-4 estágios + 0,55 × metástase linfonodal
- 0,46 × tratamento baseado em cirurgia radical
+0,71 × alta carga combinada de biomarcadores
Todas as variáveis binárias nas equações prognósticas foram codificadas como 1 quando presentes e 0 quando ausentes. Todos os coeficientes, parâmetros de padronização e pontos de corte foram estimados na coorte de treinamento e aplicados diretamente à coorte de validação externa sem reotimização.
Parâmetros diagnósticos e prognósticos
O diagnóstico patológico foi utilizado como padrão de referência diagnóstica. O desfecho diagnóstico primário foi a discriminação entre CECE e controles não CECE, incluindo doenças esofágicas benignas e controles saudáveis. Os desfechos diagnósticos secundários incluíram a discriminação entre CECE e doenças esofágicas benignas, CECE e controles saudáveis, e CECE em estágio inicial e controles não malignos. CECE em estágio inicial foi definido como doença nos estágios I–II da classificação TNM. O desempenho diagnóstico foi avaliado utilizando curvas de característica operacional do receptor, área sob a curva, sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo, valor preditivo negativo, acurácia, escore F1, curvas de precisão-revocação, curvas de calibração, escores de Brier, interceptos de calibração, inclinações de calibração e análise de curva de decisão.
A análise prognóstica foi realizada apenas em pacientes com CECE. O desfecho prognóstico primário foi a SO, definida como o intervalo entre a data do primeiro tratamento antitumoral definitivo e o óbito por qualquer causa. O desfecho prognóstico secundário foi a SLR, definida como o intervalo entre o início do tratamento e o progresso documentado da doença, recorrência ou morte. Para pacientes submetidos à cirurgia radical, recorrência local, metástase distante ou morte relacionada ao tumor foram consideradas eventos de SLR quando não havia lesão residual após a cirurgia. Para pacientes que receberam quimiorradioterapia definitiva ou tratamento paliativo, o progresso foi determinado com base em achados de imagem, avaliação endoscópica e avaliação clínica.
Os dados de acompanhamento foram obtidos por meio de visitas ambulatoriais, registros de internação hospitalar, registros de acompanhamento comunitário, registros de encaminhamento e contato telefônico. Os pacientes foram acompanhados a cada 3 meses durante os primeiros 2 anos após o tratamento, a cada 6 meses entre o terceiro e o quinto ano e anualmente a partir de então. Os pacientes sem morte, recorrência ou progressão até a data final do acompanhamento foram censurados na data do último contato confirmado. Os eventos desfecho foram revisados independentemente por dois investigadores. Quando as datas dos eventos diferiam entre as fontes, os laudos de imagem, os registros de alta, os laudos endoscópicos, os documentos de encaminhamento e os registros de óbito foram verificados para determinar a data final do evento. A data-limite para o acompanhamento foi 31 de dezembro de 2025, para ambos os centros participantes.
Análise estatística
A análise estatística foi realizada utilizando R 4.3.2 e SPSS 27.0. As variáveis contínuas foram resumidas como média ± desvio padrão ou mediana (intervalo interquartil), conforme a distribuição. As variáveis categóricas foram resumidas como contagens e porcentagens. As comparações entre grupos foram realizadas utilizando o teste t para amostras independentes, teste de Mann–Whitney U, análise de variância de um fator, teste de Kruskal–Wallis, teste qui-quadrado ou teste exato de Fisher, conforme apropriado. Os dados ausentes foram avaliados antes da construção do modelo. Os participantes com status diagnóstico principal, valores de biomarcadores pré-tratamento, estágio TNM ou dados de desfecho de sobrevida/progressão ausentes foram excluídos de acordo com os critérios de elegibilidade pré-definidos. Covariáveis não principais com menos de 5,0% de dados ausentes foram tratadas por meio de imputação múltipla por equações encadeadas, com 20 conjuntos de dados imputados e 20 iterações17. Os modelos de imputação incluíram grupo diagnóstico, centro, idade, sexo, histórico de tabagismo, uso de álcool, valores de biomarcadores, estágio TNM, modalidade de tratamento, status de sobrevida global (OS), status de sobrevida livre de progressão (PFS) e tempo de acompanhamento. Análises de caso completo foram realizadas como análises de sensibilidade.
O modelo diagnóstico foi desenvolvido na coorte de treinamento. Curvas de característica operacional do receptor foram utilizadas para calcular a área sob a curva, sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo, valor preditivo negativo, acurácia e escore F1. As áreas sob a curva foram comparadas utilizando o teste de DeLong18. Curvas de precisão-revocação foram utilizadas como avaliação diagnóstica complementar. A calibração foi avaliada por meio de curvas de calibração, escores de Brier, interceptos de calibração e inclinações de calibração. A utilidade clínica foi avaliada utilizando análise de curva de decisão19. A validação interna foi realizada utilizando 1.000 reamostragens bootstrap para estimar a discriminação e calibração corrigidas para otimismo. A validação externa foi realizada aplicando diretamente a equação da coorte de treinamento, os parâmetros de padronização e o ponto de corte ao Centro B, sem refitagem.
Para a análise prognóstica, curvas de Kaplan-Meier foram geradas para comparar a SO e a PFS entre os grupos com diferentes cargas de biomarcadores, e o teste log-rank foi utilizado para avaliar as diferenças na sobrevida. A regressão de riscos proporcionais de Cox foi usada para estimar as razões de risco e os intervalos de confiança de 95%. Variáveis com relevância clínica e variáveis associadas aos desfechos na análise univariável foram consideradas para modelos multivariáveis. O desempenho do modelo foi avaliado utilizando o índice C de Harrell, curvas ROC dependentes do tempo, curvas de calibração, escores de Brier e análise de curva de decisão20. A calibração prognóstica foi avaliada em 1, 3 e 5 anos. A suposição de riscos proporcionais foi verificada por meio dos resíduos de Schoenfeld e gráficos de sobrevida log-menos-log21. Os valores de P globais do teste de Schoenfeld foram 0,42 para o modelo de SO e 0,37 para o modelo de PFS. A multicolinearidade foi avaliada utilizando os fatores de inflação da variância antes da interpretação final do modelo, e todas as variáveis candidatas nos modelos diagnósticos e prognósticos finais apresentaram fatores de inflação da variância abaixo de 2,1. O valor prognóstico incremental além do estadiamento TNM e dos modelos clínico-patológicos convencionais foi avaliado utilizando a melhoria na reclassificação líquida e a melhoria na discriminação integrada. Os parâmetros do modelo estimados na coorte de treinamento foram aplicados à coorte de validação externa sem reajuste22. Todos os testes foram bicaudais, e P < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.