基于CT图像特征预测肺腺癌Ki-67表达水平的可行性研究

任占丽，张喜荣，2，贾永军，韩 冬，贺太平

（1.陕西中医药大学附属医院，陕西咸阳712000；2.陕西中医药大学，陕西咸阳712000）

0 引言

肺癌是全球癌症患者死亡的首要病因[1]，其5 a生存率约19%[2]。肺癌的生物学特性较为复杂，而影响肺癌患者预后的因素较多，因此对肺癌进行早期诊断是临床治愈肺癌、改善肺癌预后的关键[3]。文献报道[4]肺癌最常见的亚型是肺腺癌，而Ki-67是存在于增殖细胞中的核抗原[5]，是一项能迅速而可靠地反映出恶性肿瘤增殖活性的重要指标，其表达水平的高低能直接反映出肿瘤细胞的增殖活性及侵袭能力[6]，影像学常通过观察CT征象来评价肺腺癌，因此可以通过观察肺腺癌影像学特征从而间接地反映肿瘤Ki-67表达水平和生物学特性[7]。以往临床对于Ki-67表达水平的测定只能通过支气管镜、穿刺或手术病理等有创方法获取组织标本并进行免疫组织化学分析，通过影像学征象来评价Ki-67表达水平的研究甚少。史利红等[8]发现分叶征和Ki-67阴性表达相关，然而研究结果与李文文等[9]发现分叶征与Ki-67阳性表达有关存在不一致之处。因此本研究针对CT影像学征象与Ki-67表达水平之间是否存在相关性的问题，通过观察肺腺癌CT图像特征和定量测量Ki-67表达水平，展开基于CT图像特征在预测Ki-67表达水平的可行性研究。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2019年1—12月于陕西中医药大学附属医院就诊并经病理证实的肺腺癌患者60例，其中男性38例、女性22例。纳入标准：年龄≥18岁，首诊发现肺部结节或肿块，行CT引导下穿刺经活组织病理证实为肺腺癌的患者，且自愿参与本研究。排除标准：甲状腺功能亢进、心肝骨功能不全、对比剂外渗致检查失败的患者。免疫组织化学检测选用即用型免疫组化ElivisionTMplus试剂盒和鼠抗人Ki-67抗原免疫组化单克隆抗体，Ki-67检测采用Elivision二步免疫组化法，详细步骤严格按照说明书进行。显微镜下观察细胞核内有棕黄色颗粒即为阳性结果，计数1 000个视野下细胞中阳性细胞所占的比例，Ki-67表达水平用阳性细胞百分率表示，50倍显微镜下Ki-67 1 000个细胞中阳性结果记录≥50%为Ki-67高表达水平，50倍显微镜下Ki-67 1 000个细胞中阳性结果记录＜50%为Ki-67低表达水平。根据免疫组织化学检测结果分为Ki-67低表达组（33例）和Ki-67高表达组（27例）。Ki-67低表达组中男性15例、女性18例，年龄（60.79±10.96）岁，身体质量指数（body mass index，BMI）为（22.15±1.39）kg/m2；Ki-67高表达组中男性16例、女性11例，年龄（65.22±9.50）岁，BMI为（22.45±1.87）kg/m2。2组患者一般资料比较详见表1。所有患者检查前均签署知情同意书，且本研究经医院伦理委员会审批同意。

表1 不同Ki-67表达水平患者一般资料

1.2 图像采集

所有患者均采用美国GE公司Discovery 750HD CT设备进行图像采集。患者取仰卧位，双手上举置于头顶两侧，扫描前对患者进行呼吸训练，对甲状腺、盆腔等部位进行防护，扫描范围自肺尖上方1 cm至双侧肋膈角下方1 cm。选取胸部GSI-36能谱扫描协议，对患者进行CT平扫联合胸部双期增强扫描，选取非离子型对比剂通过高压注射器自肘正中静脉注入，对比剂流速为4.0 mL/s，对比剂用量为50~60 mL，动脉期在注射对比剂22 s后采集图像，静脉期在动脉期采集完成后延迟30 s采集图像。

1.3 CT图像征象观察

由2名具有5 a放射学诊断工作经验的影像医师分别对胸部图像进行影像特征观察和数据测量，在能谱70 keV平扫图像上测量病灶大小及平扫CT值，并观察肺腺癌病变位置、发生类型及有、无分叶征、毛刺征、胸膜凹陷征、空泡征、支气管充气征、坏死、钙化、淋巴结肿大、胸腔积液、支气管截断、血管集束征、胸膜转移等CT征象，在动脉期及静脉期图像上观察病变是否包绕血管、侵犯血管并测量病灶CT值。若2名影像医师对图像特征观察意见不一致时，经共同商议讨论后决定。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0统计学分析软件，对患者一般资料（性别采用χ2检验）、Ki-67指数、病灶大小、各期CT值差异采用独立样本t检验进行分析，CT图像特征中计数资料采用χ2检验进行比较，以P<0.05为差异具有统计学意义。将患者临床资料及CT征象进行单变量分析，并将具有统计学意义的影像征象指标纳入多变量Logistic回归分析，用于筛选预测Ki-67表达水平的影响因子。采用多指标联合ROC曲线分析CT图像特征预测肺腺癌Ki-67表达水平的诊断效能。

2 结果

肺腺癌患者Ki-67平均表达水平为（44.42±22.64）%，其中Ki-67低表达组Ki-67表达水平为（26.21±10.83）%，Ki-67高表达组Ki-67表达水平为（66.67±9.20）%，2组间具有统计学差异（P＜0.05）。CT图像特征中毛刺征、淋巴结肿大、血管集束征与肺腺癌Ki-67高表达有关（P＜0.05），支气管充气征与肺腺癌Ki-67低表达有关（P＜0.05），静脉期CT值在Ki-67低表达组与Ki-67高表达组间具有统计学差异（P＜0.05），其他CT征象与肺腺癌Ki-67表达水平无相关性（P＞0.05），详见表2。肺腺癌CT影像图如图1所示。

图1 肺腺癌CT影像图

表2 CT图像特征与Ki-67表达水平的相关性

将临床特征中性别、年龄及CT征象纳入单变量Logistic回归分析，结果显示毛刺征、支气管充气征、淋巴结肿大、血管集束征等征象及静脉期CT值是Ki-67表达水平的影响因子。将上述影响因子纳入多变量Logistic回归方程，多变量回归分析结果显示毛刺征、支气管充气征、淋巴结肿大是Ki-67表达水平的独立影响因素，其中支气管充气征[优势比（OR）值为0.11，95%置信区间为0.02～0.73，P=0.023]是Ki-67表达水平的独立保护因子，毛刺征（OR值为7.82，95%置信区间为1.70～35.97，P=0.008）和淋巴结肿大（OR值为6.61，95%置信区间为1.47～29.79，P=0.014）是Ki-67表达水平的独立危险因子，详见表3。ROC曲线联合毛刺征、支气管充气征、淋巴结肿大、血管集束征等征象和静脉期CT值预测Ki-67表达水平的AUC为0.851，如图2所示。

图2 CT图像特征预测Ki-67表达水平的ROC曲线

表3 单变量及多变量Logistic回归分析

3 讨论

细胞出现异常增殖是恶性肿瘤的显著特征，因此检测肿瘤细胞增殖状态对于评估肿瘤生物学特性和患者预后具有重要意义。有文献报道增殖细胞核抗原Ki-67与肿瘤发生、发展及患者预后具有密切关系[10]。

Ki-67是一种核蛋白质，由MKI67基因编码，被认为是细胞增殖的标记物[11]，其在细胞增殖的整个细胞周期中表达。Ki-67在细胞增殖G1期的中晚期出现，然后在S期和G2期表达增加，直到M期达到高峰，即Ki-67存在于细胞周期的活跃期（G1、S和G2）以及有丝分裂期间，但Ki-67在细胞增殖的静止期（G0）细胞中不表达[12]。因此，它已成为评估细胞群中增殖细胞比例的一个较好指标，用以提示细胞的增殖活跃程度[13]。

在本研究中，Ki-67低表达组Ki-67表达水平为（26.21±10.83）%，Ki-67高表达组Ki-67表达水平为（66.67±9.20）%，2组间具有统计学差异（P＜0.05），提示Ki-67高表达组肿瘤细胞增殖更活跃，肿瘤恶性程度更高。毛刺征是肺腺癌病变周围的小叶间隔水肿或肺腺癌肿瘤细胞沿着邻近支气管血管鞘向外浸润；血管集束征是肺腺癌周围细小血管向病灶聚拢。本研究发现毛刺征、淋巴结肿大、血管集束征等征象在Ki-67高表达组中更为常见，提示病变出现此3种CT征象时恶性程度较高，癌细胞增殖能力较强、生长速度较快、侵袭破坏性更大。支气管充气征在Ki-67低表达组中更多见，表明肺腺癌出现支气管充气征时其恶性程度较低。本研究结果与李明玉等[14]研究发现纵隔淋巴结肿大患者Ki-67表达水平高而支气管充气征患者Ki-67表达水平低具有一致性，这与Ki-67表达肺腺癌恶性程度高且更易引起淋巴结肿大有关。静脉期CT值在Ki-67低表达组与高表达组间具有统计学差异（P＜0.05），其中Ki-67低表达组静脉期CT值更高，而Ki-67高表达组静脉期CT值较低，这可能与肿瘤细胞内部微血管密度有关。Ki-67高表达组肿瘤细胞增殖能力更强，其内微血管密度较大，静脉期对比剂排泄较快与引起CT值较低有关。肺腺癌病灶大小、病变位置、发生类型及有无分叶征、胸膜凹陷征、空泡征、坏死、钙化、包绕血管、侵犯血管、胸腔积液、支气管截断、胸膜转移等征象在肺腺癌Ki-67表达水平高、低组间无统计学差异（P＞0.05），提示上述多种CT征象与肿瘤细胞增殖程度及侵袭性无明确相关性。

本研究将临床资料和CT征象先纳入单变量Logistic回归分析进行筛选，结果发现毛刺征、支气管充气征、淋巴结肿大、血管集束征等征象及静脉期CT值会影响Ki-67表达水平，同时进行多变量Logistic回归分析筛选Ki-67表达水平的独立保护因子和危险因子，结果显示支气管充气征是Ki-67表达水平的独立保护因子，表明肺腺癌病灶中观察到支气管充气征时，Ki-67表达水平低或者无Ki-67表达。而毛刺征和淋巴结肿大是独立危险因子，提示肺腺癌患者病灶出现毛刺征或者患者伴发淋巴结肿大时，Ki-67表达水平较高。本研究同时对CT征象进行多指标联合ROC曲线分析，结果显示联合CT图像毛刺征、支气管充气征、淋巴结肿大、血管集束征等征象和静脉期CT值预测Ki-67表达水平的AUC为0.851，其诊断效能较高，表明多种肺腺癌CT征象可以预测肺腺癌Ki-67表达水平，其可以作为临床评价癌细胞增殖能力和侵袭性的指标。

本研究尚存在不足之处：研究样本量较小，未涉及肺腺癌分化程度、病理类型与Ki-67相关性的研究，有待在以后的研究中进一步扩大样本量，将反映肿瘤细胞增殖活性的Ki-67表达水平应用于肺腺癌分化程度、病理类型等研究中。

综上所述，CT图像作为发现和评价肺腺癌病变的基本手段，其图像特征中毛刺征、支气管充气征、淋巴结肿大、血管集束征等征象和静脉期CT值可以作为评价肺腺癌Ki-67表达水平的指标，为临床评价肺腺癌增殖活性和生物学行为提供了影像学依据。