表观弥散系数值与Ki-67在胶质瘤诊断中的相关性

殷 悦，佟 丹，刘晓云，袁婷婷，闫昱竹，马 越，赵 瑞

吉林大学 第一临床医院放射科，长春 130021

脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性肿瘤，肿瘤的预后与肿瘤的级别有明显关联性，正确评估肿瘤恶性程度对临床制定治疗方案、判断预后有重要意义。磁共振弥散加权成像 (diffusion weighted imaging，DWI)通过测量肿瘤组织的表观弥散系数(apparent diffusion coeffcient，ADC)值，可以间接地获得细胞构成信息［1-2］。Ki-67是从分子生物学水平评估脑胶质瘤细胞增殖活性理想的标记物，可以反映肿瘤的恶性程度和患者的预后［3-4］。目前国内外已有大量文献报道ADC值对胶质瘤病理分级诊断的价值［5］，但对于ADC值与增殖细胞核抗原Ki-67表达情况关系的研究较少。本研究通过回顾性分析76例脑胶质瘤ADC值与Ki-67表现的差异，探讨ADC值与Ki-67在胶质瘤诊断中的相关性。

对象和方法

对象 选取吉林大学白求恩第一临床医院2009年6月至2011年6月76例经手术病理证实的脑胶质瘤患者，病理结果按照2000年WHO脑肿瘤病理分级标准，依病理结果分为3组，低级别胶质瘤 (Ⅰ、Ⅱ级)共24例，男性9例、女性15例，年龄3～48岁，平均 (27.75±1.25)岁;Ⅲ级胶质瘤共19例，男性10例、女性9例，年龄21～73岁，平均年龄 (49.37±2.03)岁;Ⅳ级胶质瘤共33例，男性18例、女性15例，年龄9～73岁，平均年龄 (50.36±1.71)岁。

检查方法 采用西门子Trio Tim 3.0T超导型磁共振成像系统，所有病例均行常规磁共振成像、DWI及增强扫描。磁共振扫描包括轴位T1加权像 (重复时间440 ms、回波时间2.46 ms)、T2加权像 (重复时间5000 ms、回波时间93.0 ms)、增强扫描T1加权像 (重复时间440 ms、回波时间2.46 ms)，T1加权像采用自旋回波序列，层厚5 mm，层间距0.5 mm，矩阵128×128。DWI扫描:采用单次激发平面回波序列，重复时间3800 ms、回波时间93 ms，矩阵128×128，层厚5 mm，层间距1.5 mm;弥散方向选择所有方向，横轴位，扫描层面与常规扫描层面一致，弥散敏感系数b值为0和1000s/mm2，扫描时间为74 s。

ADC值测量 由2名有经验的放射科医师进行测量，取2人测量结果的平均值。由于感兴趣区(regions of interest，ROI)面积增加时，许多神经纤维互相交叉，导致ADC值测量差异。为减少测量ROI范围过大引起的误差及避免由于ROI大小不统一造成的误差，采用7 mm2大小ROI。在ADC图上，将ROI分别置于肿瘤实质部分以及相应对侧正常脑白质，各区分别放置3个ROI，取其平均值，然后测量记录ADC值，再计算出各区相对表观弥散系数 (relative apparent diffusion coefficient，rADC)值。rADC=(病灶区域ADC值/对侧正常脑白质ADC值)×100%。

肿瘤实质部分ROI的选择:有强化的肿瘤中，ROI放在肿瘤强化最显著区域;无强化的肿瘤，ROI放在T2加权像为高信号且占位效应最明显的区域。测量时尽量避开肿瘤内的囊变坏死区、出血区及邻近脑沟，以减少测量误差。

Ki-67免疫组织化学染色及结果分析 由2名病理科医师通过显微镜观察测量Ki-67标记指数 (labeling index，LI)，计算高倍视野下 (×400)每100个肿瘤细胞中Ki-67标记阳性细胞所占的百分比，取两者计数的平均值。采用链菌素生物素-过氧化物酶法免疫组织化学染色。显微镜下观察染色切片，Ki-67染色阳性为肿瘤细胞核出现棕黄色染色颗粒。任选10个高倍视野 (×400)，每个视野计数100个细胞，按标的阳性的肿瘤细胞数所占百分比 (即LI)进行半定量分析。考虑到Ki-67阳性细胞数与全部计数细胞总数的比例问题，根据Ki-67 LI平均值将Ki-67的分级定为:小于5%为1级;5%～10%为2级;10%～20%为3级;20%以上为4级。

统计学处理 使用SPSS 16.0软件进行统计学分析:不同病理级别胶质瘤肿瘤实质部分ADC值及rADC值、Ki-67表达程度差异，多组间样本两两比较采用q检验，两组间比较采用独立样本t检验。各指标间相关性分析采用Spearman检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

结 果

ADC值测量结果 将肿瘤按WHO分级为低级别胶质瘤 (包括Ⅰ、Ⅱ级)、Ⅲ级胶质瘤、Ⅳ级胶质瘤3组，分别测量实质部分ADC值为(1.36±0.08)×10－3、(0.95±0.10) ×10－3、(0.93±0.10) ×10－3mm2/s，rADC值分别为 (1.79±0.16)%、 (1.23±0.18)%、(1.20±0.14)%，后两组与低级别胶质瘤比较差异具有统计学意义 (P＜0.01)。高级别胶质瘤肿瘤实质部分ADC值和rADC值分别为 (0.93±0.10)×10－3mm2/s和 (1.21±0.16)%，明显低于低级别胶质瘤 (P＜0.01)。胶质瘤肿瘤实质部分ADC值及rADC值与肿瘤的WHO级别呈负相关 (r=－0.898，r=－0.868;P均 ＜0.01)。

Ki-67与胶质瘤病理分级的关系 在较低级别的胶质瘤中，Ki-67只在极少数细胞中表达 (图1)，而在较高级别的胶质瘤中，Ki-67在大多数细胞中表达(图2)。Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤Ki-67 LI分别为 (29.48±19.78)%、(31.21±17.50)%，均高于低级别胶质瘤 (2.33±2.20)%，差异均有统计学意义 (P＜0.01)，但Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤间Ki-67 LI差异无统计学意义 (P＞0.05)。Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤Ki-67表达程度有较多重叠，因而合并Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤与低级别胶质瘤组比较，高级别胶质瘤中Ki-67的表达程度明显高于低级别胶质瘤组，差异具有统计学意义 (P＜0.01)。Ki-67表达程度与胶质瘤恶性程度呈正相关(r=0.660，P＜0.01)。

图1 右侧颞叶星形细胞瘤，WHOⅡ级Fig 1 GradeⅡastrocytic glioma in the right temporal lobe

图2 右侧颞叶胶质母细胞瘤，WHOⅣ级Fig 2 GradeⅣglioblastoma in the right temporal lobe

Ki-67 LI与胶质瘤肿瘤实体部分ADC值及rADC值的关系 Ki-67的表达程度越高，肿瘤实质部分的ADC值和rADC值越低，即Ki-67表达程度与肿瘤实质部分ADC值及rADC值呈负相关 (r=－0.627，r=－0.607;P＜0.01);在不同Ki-67的表达程度的肿瘤实质部分ADC值和rADC值进行两两比较，差异均有统计学意义 (P＜0.05，P＜0.01)(表1)。

表1 胶质瘤Ki-67表达程度与肿瘤实质部分ADC值及相对ADC值的关系Table 1 Correlation between the expression of Ki-67 and ADC value or relatively ADC value in gliomas parenchyma

讨 论

活体组织的ADC值受细胞内、外水黏滞度与比例、膜通透性、温度及涡电流的影响，肿瘤组织病理成分中的瘤细胞构成、肿瘤基质、纤维或胶质组织都可影响ADC值，其中肿瘤的细胞构成是决定肿瘤级别的重要因素之一。许多学者报道低级别胶质瘤实质部分ADC值明显高于高级别胶质瘤实质部分ADC值，有助于判断低、高级别胶质瘤［6-8］。本研究肿瘤实质部分ADC值及rADC值由高到低依次是低级别胶质瘤、Ⅲ级胶质瘤、Ⅳ级胶质瘤，与相关文献报道相符，即胶质瘤肿瘤实质部分ADC值及rADC值与肿瘤的恶性度呈负相关。

Ki-67是一种增殖期细胞特异性表达的核抗原。Ki-67半衰期短，细胞脱离增殖周期后迅速降解，与其他反映胶质瘤增殖潜能的指标如细胞增殖核抗原DNA聚合酶α、溴脱氧尿嘧啶等相比，Ki-67更能反映肿瘤的恶性程度及预后。Ricco等［9］研究显示，Ki-67表达水平与胶质瘤恶性程度明显相关，其定量值从低级别胶质瘤至高级别胶质瘤有上升趋势。本研究Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤间Ki-67 LI差异无统计学意义，这可能是因为所选样本中Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤Ki-67 LI存在较多重叠，但是低级别胶质瘤Ki-67 LI明显低于高级别胶质瘤，提示Ki-67表达能反映胶质瘤增殖活性和病理级别。

肿瘤的Ki-67 LI增高意味着其细胞数量增多，细胞增殖活跃，密度增大。另外，当肿瘤细胞处于增殖期时，肿瘤细胞的蛋白质、核糖核酸、脱氧核糖核酸及其他生物大分子合成增多［10］，细胞核增大，染色质增多，导致核浆比增高，这些因素都增加了肿瘤细胞内、外水分子运动的障碍，使其活动空间受限，ADC值减低，故肿瘤的Ki-67 LI与其ADC值呈负相关。Calvar等［11］报道绝对 ADC值与rADC值均与Ki-67LI呈负相关关系，有利于鉴别低及高级别胶质瘤。本研究Ki-67LI与肿瘤实质部分的ADC值及rADC值呈负相关。Ki-67高表达的胶质瘤实质部分ADC值及rADC值比Ki-67低表达的胶质瘤ADC值及rADC值低，可能因为Ki-67表达程度高的脑胶质瘤恶性度高，细胞增殖活性强，细胞密度高，细胞排列紧密，细胞外间隙小，细胞外水分子相对较少，细胞内复合蛋白质分子相对较多，水分子弥散受限，而且核异型性多，核浆比增大，导致水分子弥散受限程度加重，故肿瘤实质部分ADC值及rADC值变小，提示肿瘤实质部分的ADC值及rADC值可作为间接判断Ki-67表达强弱、肿瘤增殖程度的一个重要指标。本研究肿瘤实质部分ADC值和rADC值差异无统计学意义 (P＞0.05)，因此，测量肿瘤实质的弥散系数时，测量两者之一即可反映肿瘤实质的弥散情况。

综上，Ki-67表达情况与胶质瘤ADC值呈负相关关系，DWI可以通过测量胶质瘤ADC值无创、动态、迅速而简便地观察其构成情况，间接评估胶质瘤的恶性程度及增殖程度，帮助临床提高术前诊断水平，选择最佳手术方案，为患者预后评估提供帮助。

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