IVIM及DCE-MRI与非小细胞肺癌免疫组化指标MVD、EGFR和Ki67相关性的研究*

1.福建医科大学(福建医科大学附属协和医院)放射科(福建 福州 350001)

2.复旦大学(复旦大学附属中山医院)放射诊断科 (上海 200032)

3.西门子(深圳)磁共振有限公司(广东 深圳 518000)

王莉莉1林 江2吕 鹏2付彩霞3段 青1薛蕴菁1王承胜1黄新明1

IVIM及DCE-MRI与非小细胞肺癌免疫组化指标MVD、EGFR和Ki67相关性的研究*

1.福建医科大学(福建医科大学附属协和医院)放射科(福建 福州 350001)

2.复旦大学(复旦大学附属中山医院)放射诊断科 (上海 200032)

3.西门子(深圳)磁共振有限公司(广东 深圳 518000)

王莉莉1林 江2吕 鹏2付彩霞3段 青1薛蕴菁1王承胜1黄新明1

目的评价IVIM和DCE-MRI的参数与非小细胞肺癌(NSCLC)免疫组化指标MVD、EGFR和Ki67的相关性。方法选择2013年4月至2015年2月入住我院的26例经手术病理证实为非小细胞肺癌的患者，同时接受IVIM和3D DCE-VIBE序列检查，分别得到IVIM的水分子扩散效应相关参数ADCtotal、D值和灌注相关参数D*、f值，DCE-MRI的灌注参数Ktrans、Kep、Ve和IAUC60。使用Spearman等级相关系数计算MRI各参数与免疫组化指标MVD、EGFR和Ki67之间的相关性。结果26例NSCLC患者的MVD均值为(36.5±21.1)，EGFR阳性率为54.3%，Ki67指标的阳性率为86.4%。DCE参数中的IAUC60与MVD有中等度的相关性，r值为0.687，P=0.000＜0.05；Ktrans与MVD有弱相关，r值为0.444，P=0.005＜0.05。DCE参数与EGFR和Ki67无显著相关性。IVIM参数与三种免疫组化指标均无显著相关性。结论1)DCE-MRI可评价NSCLC微循环状态；2)尚不能通过IVIM和DCE-MRI术前扫描提示NSCLC相关的EGFR、Ki67免疫组化结果。

体素内非相干扩散加权成像；动态增强；非小细胞肺癌

肺癌是全球癌症相关死亡的首要病因，其中约80%为非小细胞肺癌(Nonsmallcelllungcancer，NSCLC)，我国大多数患者发现时已为中晚期，主要治疗手段为放化疗。一些免疫组织化学和分子生物标志物已被确立为影响NSCLC发生、发展、转移、化疗效果和预后的因素，如微血管密度(Microvesseldensity，MVD)[1]，表皮生长因子受体(Epidermalgrowthfactor receptor，EGFR)[2]和细胞增值指数Ki67等[3-4]。研究MRI功能成像参数与免疫组化分子标志物的相关性，可使功能成像在活体状态下评估组织的生理和代谢变化，为临床诊断和治疗提供参考，颇具临床价值[5-6]。因此本研究的目的是以患者病理标本免疫组化结果为标准，评价体素内非相干扩散加权成像(Intravoxelincoherentmotion，IVIM)和动态增强（Dynamic contrast-enhanced，DCE）MRI的参数与NSCLC免疫组化指标MVD、EGFR和Ki67的关系。

1 资料与方法

1.1 研究对象(1)选择2013年4月至2015年2月入住我院的26例(男性13例，女性13例；平均年龄58岁，范围32～74岁)经手术病理证实为非小细胞肺癌的患者，MRI检查在手术前10天内进行。(2)CT横断位上肺癌组织长径≥1.5厘米(Centimeter，cm)；(3)本研究经本院伦理委员会批准，所有患者签署知情同意书。

1.2 磁共振成像方法MR检查在MAGNETOMAera1.5T MRI(SiemensHealthcare, Germany）进行，使用体部相控位阵列线圈。MRI扫描序列包括横断位呼吸触发单次激发IVIM成像和横断位3DDCE-VIBE序列检查。

1.2.1 IVIM序列参数：IVIM序列的具体参数为：TR，平均2 2 0 0 m s；T E 7 0.0 m s；FOV380mm×309mm；层厚7mm；层间距1mm；矩阵128×128；并行采集技术GRAPPA，加速因子为2；接收带宽，1698Hz；采用了12个b值，分别为0，5，10，15，20，25，50，80，150，300，500，800s/mm2。成像时间约10～16分钟。

1.2.2 DCE-MRI序列参数：DCE-VIBE序列的具体参数为：TR3.44ms；TE1.67ms；FOV380mm×309mm；层厚4mm；层间距0mm；Matrix256×154；并行采集技术CAIPIRINA，加速因子为2；全肺单次扫描成像时间约3.4秒，共30次重复扫描，总扫描时间约2.5分钟。在扫描开始时同时开始对比剂注射，采用马根维显(Bayer-Schering,Berlin, Germany,0.2mmol/kg)由高压注射器经肘正中静脉注射，完成后20ml生理盐水冲洗，注射速率为2.0ml/s。

1.3 图像分析IVIM和DCEMRI的图像分析测量在西门子后处理工作站通过IVIM后处理软件和TISSUE 4D软件包进行。两位放射科医师在IVIM后处理生成的参数图D图上，选取病灶横断位最大直径层面，在肺癌区域手动绘制感兴趣区域(Regionof interest，ROI)以覆盖病灶(避免坏死区域)，然后复制ROI到ADCtotal，D*和f值参数图相应层面，从而得到IVIM的四个参数值ADCtotal、D、D*和f。

将DCE-MRI图像调入TISSUE 4D后处理软件中，选取与D图测量时的相同层面，并绘制相同的ROI，选择药代动力学数学模型(快速模型)，软件将重建出所需的参数图，并自动计算参数值：容量转移常数Ktrans、渗漏间隙分数Ve、速率常数Kep、及60秒时对比剂浓度曲线下初始区域值IAUC60。

1.4 病理标本及免疫组化手术切除的肿瘤组织用于制作病理标本。经福尔马林固定，石蜡包埋的标本被切成4μm厚度并固定到载玻片上。制作完成的玻片标本使用特异性抗体进行免疫组化指标检测，所用抗体为鼠抗人MVD、EGFR和Ki67单克隆抗体(上海长岛生物技术有限公司)。由未知患者临床和影像信息的病理学专家进行读片计数。

1.5 统计学分析统计分析使用SPSS17进行(SPSS，芝加哥，IL，USA)。双面P值小于0.05被认为有统计学意义。使用Spearman等级相关系数(correlationcoefficients，r)计算来自IVIM的参数和来自DCE的参数与免疫组化指标MVD、EGFR和Ki67之间的相关性。

2 结 果

2.1 肺癌病例的病理特征26例非小细胞肺癌患者均成功完成了IVIM和DCE-MRI检查，手术病理类型分别为腺癌22例，鳞状细胞癌4例，MVD均值为(36.5±21.1)，EGFR阳性率为54.3%，Ki67指标的阳性率为86.4%。

2.2 IVIM和DCE-MRI参数与MVD、EGFR、Ki67的相关性表1总结了来自26例患者IVIM参数和DCE参数与免疫组织化学指标MVD、EGFR和Ki67的Spearman相关系数(r)和P值，可知IVIM参数与三种免疫组化指标均无显著相关性，DCE参数中的IAUC60与MVD有中等度的相关性，r值为0.687，P=0.000＜0.05；DCE参数中Ktrans与MVD有弱相关，r值为0.444，P=0.005＜0.05(见图1)。DCE参数与EGFR和Ki67无显著相关性。

3 讨 论

动态增强磁共振灌注成像已被诸多研究证实与肿瘤微血管密度(MVD)、肿瘤分级、肿瘤放化疗早期治疗效果等相关，是一种能够在体反映病变血流动力学状态和肿瘤微环境的功能成像技术[7]。但相关研究多见于无明显呼吸运动及心脏运动影响的组织器官，如前列腺[8]和直肠[9]等，关于胸部动态增强磁共振的报道相对较少。

表1 IVIM和DCE-MRI参数与MVD、EGFR和Ki67的相关性

Nensa等[10]证实Ktrans和IAUC60值在非小细胞肺癌患者抗血管靶向治疗2天后有显著的下降。本研究中DCE-MRI的灌注参数Ktrans和IAUC60与微血管密度MVD相关，可用于评价肺癌微血管生成状态和抗血管靶向治疗效果，与之前的大多数研究结果相同。但本研究中DCE-MRI灌注参数与反映细胞增值的指数Ki67和表皮生长因子受体EGFR无明显相关性，而Li等[11]研究证实Ktrans和Kep与乳腺癌组织的MVD和Ki67呈正相关。研究结果存在争议的原因可能为动态增强技术参数能够在多大程度上真实反映组织的生理情况受到诸多扫描条件的影响[12]，如组织本身固有的T1值，弛豫速率、对比剂的剂量、图像采集的序列及扫描参数，时间分辨率、空间分辨率、技术操作流程的选择和所采用的药代动力学模型等，这些因素会直接影响灌注值测量的准确性并影响实验结果的可重复性。为使动态增强灌注成像更好的适用于临床，未来仍需更多深入的实验研究工作以证实这些参数的特征以及作为理想生物标志的有效性，包括实验技术方法统一、对比剂注射方式、扫描序列的规范、理论模型和定量参数的统一等[13]。

多b值DWI即体素内非相干扩散加权成像(IVIM)序列能在无需对比剂的情况下区分组织扩散加权成像中单纯水分子扩散效应和组织毛细血管灌注效应[14]。IVIM成像可根据高b值(＞200s/mm2)部分数据测量计算得出代表纯粹的血管外的水扩散效应的D值，同时根据低b值(＜100-200s/mm2)部分数据测量计算得出代表血管体积分数的灌注分数f值和代表毛细血管微循环即灌注成分的假扩散系数D*值。

在以往的研究中[15-16]，反映水分子扩散效应的ADC值和D值被证实与肿瘤的分级有关，Ki67阳性病例的ADC值明显低于Ki67阴性的病例。关于IVIM灌注参数与MVD相关性的研究报道很少，Lee等[17]研究证实在结直肠肿瘤的裸鼠模型中，IVIM的纯扩散系数D值与MVD无显著相关性，而灌注相关参数D*值和f值与MVD有明显的相关性。本研究结果显示IVIM成像中的扩散系数和灌注相关参数均与MVD、EGFR和Ki67无显著相关性，可能的原因有①IVIM成像受多种因素影响，参数值不稳定，如T2弛豫效应等[18]；②IVIM用于肺组织成像容易受呼吸运动伪影、心脏运动伪影及磁敏感伪影等影响，部分参数图本身噪声较大，参数测量的可重复性差[19]；③ 通过低b值测量的IVIM灌注参数在不同组织的生理病理学意义尚存在争议，除了组织的毛细血管灌注效应，灌注参数值可以受多种生理过程影响，如脑中的脑脊液流动效应[20]或唾液腺中的腺体分泌效应[21]。总之，本研究结果提示IVIM尚不是替代灌注DCE-MRI成像和病理检查的可靠方法。需要进一步完善IVIM扫描参数，对各系统疾病进行多中心大样本研究并与病理学对照，阐明双指数模型各参数病理生理学涵义及临床应用价值。

综上所述，DCE-MRI作为一种非侵入性的检查方法，可评价肺癌组织微循环状态。DCE-MRI和IVIM的灌注相关参数及水分子扩散系数与免疫组织化学标记物EGFR、Ki67无显著相关性，尚不能通过术前扫描提示肺癌组织相关的免疫组化结果。

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（本文图片见封三）

(本文编辑：郭吉敏)

Non-small Cell Lung Cancer:Correlation between Parameters from IVIM, DCE-MRI and Immunohistochemistry Indices MVD, EGFR and Ki67*

WANG Li-li, LIN Jiang, LV Peng, et al．, Department of Diagnostic Radiology, Fujian Medical University(Xiehe Hospital), Fuzhou 350001, Fujian Province, China

ObjectiveTo evaluate the correlation between IVIM and DCE-MRI parameters and immunohistochemical indices MVD, EGFR and Ki67．MethodsFrom April 2013 to February 2015, 26 patients (13 males, 13 females; mean age 58 years, range 32-74 years) with pathologically confirmed non-small cell lung cancer were recruited．All patients underwent MR imaging． Axial single-shot respiratory triggered IVIM and breath holding 3D DCE-VIBE sequences were performed． Parameters of IVIM included ADCtotal and D value which reflected water molecule diffusion, and perfusion-related parameters D⋆ and f values． Perfusion parameters of DCE-MRI were Ktrans, Kep, Veand IAUC60． Spearman rank correlation coefficient was used to calculate the relationship between parameters from IVIM and DCE-MRI and immunohistochemical indices of MVD, EGFR and Ki67．ResultsMean MVD of the 26 NSCLCs was (36．5±21．1), positive rate of EGFR was 54．3%, and the positive rate of Ki67 index was 86．4%．Moderate correlation was found between IAUC60and MVD with r value of 0．687(P=0．000＜0．05), and weak correlation was found between Ktransand MVD wtih r value of 0．444(P=0．005＜0．05)． No significant correlation between DCE parameters and EGFR or Ki67 was found． No significant correlation between IVIM parameters and all three immunohistochemical indices was found．Conclusion1) DCE-MRI, as a non-invasive method, can be used to evaluate the microcirculation of lung cancer, 2) DCE-MRI and IVIM may not be applied to predict the results of EGFR and Ki67 of NSCLC．

IVIM; DCE-MRI; NSCLC

R734.2

A

福建省卫计委青年项目(2016-1-44)：

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.05.019

2017-04-05

林 江