3.0T磁共振1H-MRS代谢产物在脑胶质瘤分级诊断中的价值及其与Ki-67蛋白的相关分析

赵树立 邓克学 程传东

中国科学技术大学附属第一医院影像科(安徽 合肥 230001)

脑神经胶质瘤是脑内常见原发性肿瘤，严重危害患者的健康和生命，神经胶质瘤的早期定性诊断和准确的分级诊断对术前临床制定手术方案和术后预后判断显得尤其重要。磁共振检查对脑胶质瘤定性诊断和外科治疗策略的制定有不可替代的价值[1]。3.0T磁共振氢质子波普成像(1H-MRS)是一种无创性的脑功能成像技术，可以准确测量脑神经代谢产物，并可以对脑神经代谢产物进行定量分析，对脑胶质瘤定性诊断和分级诊断具有很高的准确性和特异性，还可以对胶质瘤的病变范围进行判断。因此，MRS已经成为脑胶质瘤患者术前的常规检查。胶质瘤患者术前行MRS检查可以更准确的判断肿瘤的范围，增加肿瘤组织的切除率，从而减低肿瘤患者术后的复发率。Ki-67是与细胞DNA半保留复制相关的一种物质，其表达程度的高低可以反应肿瘤组织细胞的增殖情况和肿瘤细胞的生长活跃程度。因此其在胶质瘤分级诊断中具有很大价值，为临床术后制定进一步治疗方案和判断预后提供有意义的帮助。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2018年1月至2020年1月在我院经手术及病理证实的脑神经胶质瘤患者50例,其中低级别(WHO Ⅰ-Ⅱ级)胶质瘤 25 例、高级别(WHO Ⅲ-Ⅳ级)胶质瘤 25例；低级别组男14例、女11例，平均年龄(48.64±11.76)岁；高级别组男19例、女6例，平均年龄(56.12±8.7)岁。所有患者术前均行3.0T磁共振1H-MRS检查，术后病理切片均行Ki-67蛋白染色观察。所有确诊病例均为首次就诊，无脑胶质瘤病史。

1.2 方法采用Phylips achival 3.0T磁共振扫描仪,选用16通道头颈联合线圈，所有患者在行MRS序列扫描前均行常规头颅增强轴位、冠状位、矢状位扫描，MRS序列选择肿瘤实性部分强化最明显区域为感兴趣区。扫描参数：SE 增强序列T1WI为TR/TE：500/8.7ms，层厚5mm，间距1mm。扫描采用多体素MRS扫描序列，TR：1500ms，TE：35ms，层厚为10mm，扫描时间4分36秒。

1.3 波普后处理分别取肿瘤实性强化显著区域、坏死区、水肿区及对侧正常脑组织为感兴趣区，选择Cho、NAA、Lac、Lip、Cr峰分析，计算Cr/NAA和Cho/NAA比值。

1.4 Ki-67分析(1)病理切片制作：选取患者手术切除的石蜡标本，连续层厚2μm切片3张，行Ki-67免疫组织化学染色，Ki-67表达阳性为棕黄色。(2)Ki-67蛋白表达测定方法：任意确定3个高倍可视范围(×400)，在每个可视范围内统计阳性细胞数目。计算阳性细胞数目百分率并取平均值，阳性表达的百分率=阳性表达细胞数/视野区总细胞数。将Ki-67蛋白表达程度分为4组：阴性及低、中、高组百分率分别为0、＜25%、25%～50%、＞50%。

1.5 统计统计学分析采用SPSS 25.0软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料用(±s)表示，组间比较采用独立样本t检验，不符合正态分布的计量资料用M(P25～P75)表示，组间比较采用Wilcoxon秩和检验；两样本间不符合正常分布的样本间的相关关系采用Spearman分析；P＜0.05表示有统计学意义。

2 结 果

两组间各指标比较独立样本t检验或Wilcoxon(Z)秩和检验，差异有统计学意义(P＜0.05)，即可以认为高级别组Cho/Cr、Cho/NAA、Ki-67均高于低级别组，见表1。

表1 两组间各指标比较结果[M(P25-P75)]

Cho/NAA与Ki-67的Spearman相关性分析，相关性有统计学意义(r=0.338，P＜0.05)，即可以认为Ki-67与Cho/NAA为正相关关系。

表2 Cho/NAA与Ki-67的Spearman相关性分析

3 讨 论

脑神经胶质瘤是起源于神经上皮细胞的中枢神经系统最常见的原发性肿瘤,世界卫生组织(WHO)根据肿瘤细胞的分化程度将神经胶质瘤分为4级，Ⅰ～Ⅱ级为低级别胶质瘤，Ⅲ～Ⅳ级为高级别胶质瘤。神经胶质瘤的早期定性诊断和准确分级对患者术前指导和预后判断显得尤其重要。常规磁共振平扫及增强扫描虽然对胶质瘤的诊断有很高的诊断价值，但是仅限于肿瘤形态学和解剖定位的诊断。3.0T磁共振氢质子波普成像(1H-MRS)是一种无创性的脑功能成像技术，可以准确测量脑神经细胞代谢产物，并可以对脑神经细胞代谢产物进行定量分析，对脑胶质瘤定性诊断和分级诊断具有很高的准确性，还可以对胶质瘤的病变范围和水肿范围进行判断[2]，从而为临床手术治疗和放射治疗策略的制定提供帮助[3]。胆碱(Cho)是组织细胞代谢的中间产物，它同时也参与细胞膜的构成。脑内肿瘤细胞生长、增殖旺盛，神经元代谢产物增多，因此脑胶质瘤MRS图像上会出现Cho峰明显增高；同样脑胶质瘤也会破坏正常的神经元细胞，神经元细胞膜被破坏也会释放大量的Cho,因此会进一步增加胆碱峰值。本实验所有级别胶质瘤Cho峰值均不同程度增高，并且增高程度与肿瘤级别一致，表明肿瘤级别越高其肿瘤细胞增殖越活跃，同时对神经元的破坏程度也越高。N-乙酰门冬氨酸(NAA)通常只存在神经元中，正常脑组织MRS图像中NAA峰值通常相对较高，其定量值的高低可以反映正常神经元的数目多少，但是当胶质瘤破坏神经细胞使病灶局部神经元数量减少，从而导致NAA峰减低，本实验50例胶质瘤患者MRS结果显示所有患者NAA峰值均不同程度下降，下降程度与肿瘤级别及恶性程度相一致。肌酐(Cr)包括肌酸和磷酸肌酸，反应脑组织能量代谢水平，其在脑组织中的水平相对比较稳定，因此，Cr经常作为其他代谢产物的对照值。Lac是细胞无氧代谢和糖酵解的产物，Lac常呈双峰出现，神经胶质瘤细胞生长活跃常出现乳酸峰。脂质(Lip)峰的出现常提示肿瘤坏死成分比较多，也预示肿瘤恶性程度比较高。本实验组50例患者MRS结果显示有15例出现双乳酸峰，10例出现倒置Lip峰。谭卫锋等[4]研究发现高级别胶质瘤相对于低级别胶质瘤MRS更易出现Lac峰和Lip峰。

Ki-67是反应肿瘤细胞增殖程度的核蛋白，其表达程度的高低与肿瘤细胞的分化程度和增殖程度关系密切，其定量测量可以准确反映肿瘤细胞的增殖程度，对胶质瘤的分级诊断和良恶性判断具有重要价值，从而为临床判断预后和术后治疗策略的制定提供重要的理论依据。张千慧等[5]研究结果表明Ki-67阳性表达率的高提示肿瘤组织生长活跃，肿瘤恶性程度高侵袭性强，术后易复发，预后较差。张连雪、胡丽娟等[6-7]通过胶质瘤患者研究均发现胶质瘤MRS代谢产物与病理Ki-67的表达相关，二者结合对胶质瘤分级诊断和预后判断具有很大的临床价值。

胶质瘤患者胆碱水平增加，Cr水平相对稳定，NAA值减低，因此Cho/NAA和Cr/NAA比值通常升高，其升高水平在一定程度上与肿瘤级别(良恶性程度)呈正相关。刘娜[8]等也发现Cho/NAA和Cr/NAA比值与肿瘤的分化程度及肿瘤组织的侵袭程度密切相关。本实验结果显示脑胶质瘤Cho/NAA、Cr/NAA比值均较正常脑组织升高，并且高级别组明显高于低级别组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。王新伟等[9]证实胶质瘤MRS检查可以明确肿瘤范围，判断肿瘤组织对正常脑组织的侵袭程度。许来艳等[10]研究发现胶质患者水肿区Cho/NAA、Cr/NAA比值明显高于正常脑组织，表明胶质瘤对周围正常脑组织的侵袭特征，可以帮助临床评估手术扩大切除范围，从而降低术后复发率。同时水肿区MRS还可以用来鉴别胶质瘤和脑单发转移瘤、脑淋巴瘤[11-12]。但也有部分高级别胶质瘤患者Cho峰值升高不明显，可能与部分高级别胶质瘤坏死、囊变成分较高从而导致感兴趣区的选取困难有关；也有部分低级别胶质瘤Cho值升高明显或NAA峰减低明显，这可能与部分低级别胶质瘤近期生长活跃有恶变倾向有关。研究发现肿瘤实性成分Cho值较囊变部分高，肿瘤生长增殖活跃的周边部位Cho值较肿瘤中心部位高。胶质瘤术前MRS分析在胶质瘤立体定向活检术中也有很高的应用价值[13-14]，通过波普分析可以判断肿瘤实性区和坏死囊变区，根据肿瘤细胞代谢产物水平的差别进一步分析肿瘤生长活跃区，从而帮助立体定向活检术选择合适的靶点，进一步提高定向活检的成功率。Ki-67是反应肿瘤细胞的增殖程度的核蛋白，可以反应肿瘤的生长增殖活跃程度，其表达程度的高低与胶质瘤级别的高低相一致。本组实验结果表明高级别胶质瘤Ki-67表达程度明显高于低级别胶质瘤，其差异具有统计学意义(P＜0.05)。本实验通过相关分析还表明胶质瘤Cho/NAA、Cr/NAA比值与Ki-67表达程度的高低呈正相关关系，即二者在胶质瘤分级诊断中具有高度的一致性。

综上所述，1H-MRS成像及术后Ki-67蛋白染色观察在脑胶质瘤术前定性诊断、分级诊断和术后治疗方案的制定中有重要的临床价值和现实意义。本实验的不足之处是样本量较少，MRS检查时感兴趣的选取位置受肿瘤坏死囊变影响，病理送检取材时送检的病变部位的差异。