磁共振定量参数对脑胶质瘤分级的诊断效能及与瘤组织EGFR Ki-67表达的关联性分析

陈 雯， 李泽生， 钟 凯

(四川省简阳市人民医院， 四川 简阳 641400)

脑胶质瘤是颅内最常见的恶性肿瘤，其病理级别是影响手术治疗效果及患者预后的重要因素，因此术前准确的病理分级判定，对治疗方案的制定及预后改善意义重大[1]。磁共振是目前诊断、治疗颅内肿瘤的最常用影像学技术，可获得颅内肿瘤的定量参数，可对肿瘤病理变化情况进行准确评估。此外，生物学标志物在脑胶质瘤病理变化中的作用越来越受临床关注，瘤组织表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor，EGFR)是一种具有酪氨酸蛋白激酶活性的膜受体[2]，已有研究[3]证实其在恶性肿瘤中活性明显增高，可能与肿瘤的恶性程度有一定关系。细胞核增殖相关抗原(Nuclear proliferation-associated antigen，Ki-67)是目前反映肿瘤细胞增殖活性的可靠标志，常用来评价肿瘤的恶性程度[4]。基于此，本研究尝试探究磁共振定量参数对脑胶质瘤分级的诊断效能及与EGFR、Ki-67表达的关联性，旨在为临床诊治本病提供参考。报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料:前瞻性选取2018年1月至2020年4月我院收治的87例脑胶质瘤患者，采用世界卫生组织中枢神经系统肿瘤分类标准评定脑胶质瘤分级，共分为Ⅰ～Ⅳ级，Ⅰ、Ⅱ级为低级别脑胶质瘤,Ⅲ、Ⅳ级为高级别脑胶质瘤[5]。根据脑胶质瘤分级分为两组，低级别组均为Ⅱ级患者，其中少突胶质细胞瘤28例，星形细胞瘤13例，共41例。高级别组Ⅲ级患者35例，其中间变型星形细胞瘤19例，间变型少突胶质细胞瘤16例，Ⅳ级患者11例，均为胶质母细胞瘤，共46例。

1.2选例标准:纳入标准：①符合脑胶质瘤诊断标准[6]；②首次发病；③无磁共振检查禁忌；④无脑部手术史；⑤患者及家属知晓本研究，已签署同意书。排除标准：①严重感染性疾病患者；②合并其他恶性肿瘤者；③老年痴呆、帕金森、严重颅脑创伤等疾病患者；④免疫系统疾病患者；⑤血液系统疾病患者。

1.3方法:一般资料统计方法：采用我院自制《脑胶质瘤患者一般资料调查量表》统计，内容包括年龄、性别、体质量指数(Body mass index，BMI)、饮酒史、吸烟史、脑胶质瘤家族史、肿瘤位置、合并疾病(高脂血症、糖尿病、心脏病、高血压)。BMI评价标准[7]：低于18.5 kg/m2为过轻，18.5～23.9 kg/m2为正常，24.0～27.9 kg/m2为过重，28.0～32.0kg/m2为肥胖，高于32kg/m2为非常肥胖。饮酒定义：每日饮白酒≥2两或啤酒≥2瓶，每周饮酒≥1次；吸烟定义：每天抽烟≥1支，连续吸烟时间>6月。

磁共振检查方法：采用东芝1.5T型号Vantage型磁共振成像系统，18通道体表相控阵列线圈，均于治疗前行磁共振检查，检查前嘱咐患者去除金属等可能影响检查的异物，患者平躺于检测台上，取头先进位，先后行颅脑常规磁共振检查、动态增强磁共振成像、常规增强扫描。①常规磁共振检查参数设置：轴位、冠/矢状位T1WI使用自旋回波序列，TR 450ms，层厚8mm，视野240mm×195mm，TE10ms，矩阵256×208，轴位T2WI使用快速自旋回波序列，TR4200ms，层厚8mm，视野240mm×195mm，TE98ms，矩阵256×208。②动态增强磁共振成像检查参数设置：采用超快速扰相梯度回波序列，TR199ms，TE1.05ms，矩阵260mm×210mm，矩阵128×96，翻转角20度，扫描的中间层以病灶所在位置的最大层面为参考，层厚6mm，层间距1.2mm，共90期，每期4s。采用高压注射器将广州康臣药业有限公司的钆喷酸葡胺注射液(剂量0.1mmoL/kg)静脉注入，速度3mL/s，并立即用同等容积生理盐水冲管，先扫描5期作为蒙片，第6期以4mL/s流率先后注入Gd-DTPA及生理盐水。③常规增强扫描参数设置：采用T1WI-SE序列，TR450ms，TE10ms，层厚8mm，矩阵256×208，视野240mm×195mm。将扫描图像上传至后处理工作站，由2名资深影像学医师在不清楚病理学结果情况下进行盲法阅片，选择胶质瘤渗漏最高部位作为感兴趣区，计算并记录磁共振定量参数，包括容积转运常数(Transfer rate constant，Ktrans)、血管外细胞外容积分数(Extra vascular extra cellular space leakage space，Ve)、水肿宽度。

1.4观察指标:①两组一般资料。②两组磁共振定量参数。③评价磁共振定量参数诊断脑胶质瘤分级的效能。④两组瘤组织EGFR、Ki-67阳性率、平均积分光密度，MRI检查后1周内完成手术，取术中切除标本，采用免疫组化法检测EGFR、Ki-67阳性率，采用Biosens Digital Imaging System v1.6 分析系统，于放大10 × 40倍数下测量EGFR、Ki-67平均积分光密度，以上操作均由专业人员严格按照操作规范完成。⑤分析磁共振定量参数与瘤组织EGFR、Ki-67平均积分光密度的关系。

1.5统计分析:数据处理采用SPSS22.0软件，计数资料以例数描述，采用χ2检验，等级资料行Ridit检验，计量资料采取Bartlett方差齐性检验与Kolmogorov-Smirnov正态性检验，均确认具备方差齐性且服从正态分布，以平均数±标准差描述，两组间比较采用独立样本t检验，相关性分析采用Pearson相关系数模型，诊断效能分析采用受试者工作特征(ReceiVer operating characteristic，ROC)曲线，获取曲线下面积(Area under the curve，AUC)、置信区间、敏感度、特异度及cut-off值，不同诊断方案间曲线下面积比较采用DeLong检验，联合诊断实施Logistic二元回归拟合，返回诊断概率logit(p)，将其作为独立检验变量，均采用双侧检验，检验水准α=0.05。

2 结 果

2.1两组一般资料比较:低级别组、高级别组年龄、性别、BMI、饮酒史、吸烟史、脑胶质瘤家族史、肿瘤位置、合并疾病比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组一般资料对比

2.2两组磁共振定量参数比较:高级别组Ktrans、Ve、水肿宽度均较低级别组高(P<0.05)。见表2。

表2 两组磁共振定量参数比较

2.3磁共振定量参数诊断脑胶质瘤分级的效能:采用ROC曲线获取磁共振定量参数诊断脑胶质瘤分级的AUC、cut-off值、敏感度、特异度，结果显示各参数中Ve诊断的AUC最大，为0.851；实施Logistic二元回归拟合进行联合诊断，返回诊断概率logit(p)，结果显示各参数联合的AUC为0.891，大于各参数单一诊断，见图1、表3。

图1 磁共振定量参数诊断脑胶质瘤分级的ROC

表3 磁共振定量参数诊断脑胶质瘤分级的效能分析

2.4两组瘤组织EGFR、Ki-67表达比较:免疫组化显示，EGFR阳性染色主要定位于细胞膜和细胞质，Ki-67阳性染色主要定位于细胞核。高级别组EGFR阳性率为63.04%(29/46)，高于低级别组的39.02%(16/41)(χ2=5.009，P=0.025)。高级别组Ki-67阳性率为67.39%(31/46)，高于低级别组的21.95%(9/41)(χ2=18.021，P<0.001)。定量分析显示，高级别组瘤组织EGFR、Ki-67平均积分光密度高于低级别组(P<0.05)。见表4。

表4 两组瘤组织EGFR Ki-67平均积分光密度比较

2.5磁共振定量参数与瘤组织EGFR、Ki-67表达的关系:Ktrans、Ve、水肿宽度均与瘤组织EGFR平均积分光密度呈正相关(r=0.732、0.667、0.757，P均<0.001)；Ktrans、Ve、水肿宽度均与瘤组织Ki-67平均积分光密度呈正相关(r=0.677、0.642、0.657，P均<0.001)。见图2～7。

图2 Ktrans与EGFR表达的关系

图3 Ve与EGFR表达的关系

图4 水肿宽度与EGFR表达的关系

图5 Ktrans与Ki-67表达的关系

图6 Ve与Ki-67表达的关系

图7 水肿宽度与Ki-67表达的关系

3 讨 论

磁共振作为一种无创影像学检查技术，具有软组织分辨率高、能进行多方位、多参数成像的特点，尤其是磁共振动态对比增强扫描的成像机制并不完全依赖血脑屏障的破坏，同时与血管高通透性密切相关，其定量参数不仅能反映胶质瘤组织微循环结构，且能准确评估血管通透性。本研究通过对比发现高级别脑胶质瘤患者的磁共振定量参数Ktrans、Ve、水肿宽度均明显高于低级别脑胶质瘤患者。其中Ktrans是对比剂从第一室转移至细胞外血管外细胞间隙的速率，其水平与流经组织血液量、血管内皮表面积和通透性密切相关，正常脑组织中Ktrans值接近于0，但脑胶质瘤内Ktrans值受组织血液量等变化的影响明显升高[8]。Ve代表单位容积组织内细胞外血管外间隙的体积，为对比剂从血管内渗漏到血管外间隙的容积与整个细胞外血管外间隙的比值，能够反映细胞外血管外间隙大小、血管壁的通透性，同时能反映细胞外血管外间隙中的细胞密度或肿瘤坏死的程度。Ktrans与Ve共同反映对比剂由血管漏出至细胞外血管外间隙的综合情况。水肿宽度是反映瘤周水肿区域范围的重要参数，脑组织水肿是因血管破坏或血流障碍导致脑组织水分增加所致，其与肿瘤的恶性程度密切相关。相关研究[9]表明，脑胶质瘤的恶性程度越高，肿瘤周围脑组织水肿程度越高，而脑组织水肿程度增加可进一步加重颅内压及神经功能缺损程度，促进疾病进展。由此可见，磁共振定量参数Ktrans、Ve、水肿宽度与脑胶质瘤病情进展情况密切相关，可能应用于脑胶质瘤分级诊断方面。本研究进一步通过ROC曲线分析，发现Ktrans、Ve、水肿宽度诊断脑胶质瘤分级的AUC均在0.78以上，能满足临床诊断基本需求。王宁等[10]通过对40例脑胶质瘤患者的一项回顾性研究，证实磁共振动态对比增强扫描定量参数与脑胶质瘤Ki-67指数呈正相关，可作为评估脑胶质瘤细胞增殖程度的指标。支持本研究结果结论。本研究中磁共振定量各参数联合诊断脑胶质瘤分级的AUC高达0.891，大于各参数单一诊断，提示各参数联合为临床诊断脑胶质瘤分级提高更准确数据参考。

本研究还发现，高级别脑胶质瘤患者瘤组织EGFR阳性率、Ki-67阳性率及EGFR、Ki-67平均积分光密度均高于低级别脑胶质瘤患者，提示瘤组织EGFR、Ki-67表达情况可能与脑胶质瘤分级有关。EGFR是原癌基因c-erbB-1的表达产物，具有酪氨酸激酶活性，其与生长因子组成的EGF/EGFR信号通路被激活后可将细胞外信号传递至细胞内和细胞核，在胶质细胞增殖和侵袭性生长过程中发挥重要促进作用。Ki-67是一种细胞增殖状态的重要标记物，被公认为是能准确反映细胞群增殖活性的客观指标，其蛋白表达水平越高，肿瘤细胞增殖越快，恶性程度越高[11]。由此可见瘤组织EGFR、Ki-67表达增加可促进脑胶质瘤的细胞增殖，从而促进病情加重。本研究通过相关性分析发现Ktrans、Ve、水肿宽度均与瘤组织EGFR、Ki-67平均积分光密度呈正相关，提示磁共振定量参数变化与瘤组织EGFR、Ki-67表达情况密切相关，可作为评估脑胶质瘤细胞增殖情况的重要参数。

综上可知，磁共振定量参数可诊断脑胶质瘤分级，具有良好诊断效能，且与瘤组织EGFR、Ki-67表达密切相关，可为临床评估脑胶质瘤细胞增殖情况提供重要依据。本研究属于横断面研究，尚存在样本量小、未设置正常对照等不足，研究结果有待通过多中心研究验证。