扩散加权成像评估低级别胶质瘤异柠檬酸脱氢酶-1基因表型的应用价值

王卫中 周铭辉 张芳芳,*

1.保定市儿童医院放射科 (河北 保定 071000)

2.保定市第一中心医院 (河北 保定 071000)

脑胶质瘤是成人最常见的原发性神经系统肿瘤，根据WHO组织病理学分级Ⅰ~Ⅳ级，级别越高，肿瘤的预后越差[1]。然而近年来有学者发现部分低级别胶质瘤的预后非常差，并认为这与异柠檬酸脱氢酶-1(Isocitrate dehydrogenase-1，IDH-1)基因突变状态有关，缺少IDH-1基因突变的胶质瘤即使在组织病理学上被评为低级别(WHO Ⅰ~Ⅱ级)，其生物学行为却与胶质母细胞瘤相近[2]。研究表明IDH-1基因与细胞的耐氧能力、新陈代谢、增殖、血管生成有关，发生突变时产生抑制肿瘤生长的效果[3]。磁共振扩散加权成像(diあusion-weighted imaging，DWI)能在体检测水分子的布朗运动，从而反映细胞密度、肿瘤新生血管等微观结构的差异，在肿瘤良恶性鉴别、放化疗效果监测有广泛的应用[4-5]。目前，DWI在脑胶质瘤的应用研究集中在组织病理学分级预测[6-7]，而对IDH-1 基因表型的研究甚少，本研究通过分析不同IDH-1基因表型胶质瘤之间表观扩散系数(apparent diあusion coeきcient，ADC)的差异及其截断值，为临床术前评估胶质瘤IDH-1 基因表型提供无创性的方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象本项回顾性研究经医院伦理委员会批准后进行。本研究收集自2015年1月至2019年12月期间诊治并行外科手术切除肿瘤取得病理结果的患者共48例。

研究组的病例符合以下纳入标准：根据WHO 2016 中枢神经系统肿瘤分级标准[8]确诊为组织病理学Ⅰ~Ⅱ级神经胶质瘤，免疫组化经IDH-1基因R132H位点单克隆抗体结合实验检测IDH-1表达，术前行磁共振检查(含DWI)。有6例胶质瘤患者因以下情况而排除标准：伴有其他神经系统疾病如多发性硬化、原发性中枢神经系统血管炎等；磁共振检查前经过免疫或肿瘤特异性治疗；磁共振图像、组织病理学或免疫组化结果不齐全。最终共纳入42例胶质瘤患者，其中男19例，女23例；年龄28~64岁。

1.2 组织病理学诊断和IDH-1基因表型分型在本院进行胶质瘤切除术并制作常规病理切片及HE染色，按照 2016版WHO 中枢神经系统肿瘤分级标准，低级别胶质瘤组(WHOⅠ~Ⅱ级)将纳入研究。IDH-1基因分型则通过检测脑胶质瘤中IDH-1基因 R132H点突变的单克隆抗体结合实验及高分辨率溶解曲线技术将IDH-1表达阳性定为IDH-1基因突变型，IDH-1表达阴性定为IDH-1基因野生型。

1.3 磁共振图像采集及评估本研究所有病例的磁共振图像采集均在西门子扫描仪(Siemens, Avanto，1.5 T)上通过16通道相控阵头颅线圈完成，常规序列包括：非增强轴向T1加权自旋回波成像、轴向T2加权快速自旋回波成像和T2液体反转恢复成像；经肘静脉以4mL/s的速率注射剂量为0.1mmol/kg的钆对比剂马根维显 (Magnevist，Bayer Healthcare)后行增强轴向T1加权成像、冠状面和矢状面重建的3D扰相稳态梯度回波成像。DWI在注射对比剂前采集，TR 4s~10s，TE 80ms~110ms，扩散系数b分别为5s/mm2、1000s/mm2，层厚5mm，层间距1mm，矩阵128×128，FOV 25cm×25cm。所有数据导入后处理工作站，通过双b值的DWI图像计算出ADC图。参照常规序列的磁共振图像在ADC图上肿瘤实性部分及瘤周水肿勾画感兴趣区(ROI)测量ADC值，重复测量三次，取其平均值记录。上述肿瘤实性部分及瘤周水肿的区分及测量ADC值由2名经验丰富的主治医师采用双盲法独立进行判断，意见不一致时协商解决。

1.4 统计学分析采用SPSS 19.0进行统计学分析，连续变量采用均数±标准差表示。采用卡方检验分析 IDH-1基因突变型和 IDH-1基因野生型脑胶质瘤的性别差异；采用Mann-Whitney U检验分析年龄、ADC值与IDH-1基因表型的关系。绘制ADC值判断IDH-1基因表型的受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curves，ROC 曲线)，获得曲线下面积、截断值、敏感性及特异性指标。检验标准为P<0.05代表差异有统计学意义。

2 结 果

本研究纳入42例低级别胶质瘤患者，其临床资料特点见表1。IDH-1基因突变型胶质瘤患者(见图1)年龄稍高于IDH-1野生型(见图2)，未见明显性别差异。胶质瘤实性部分IDH-1基因突变型的ADC值比野生型的ADC值高，而瘤周水肿IDH-1基因突变型的ADC值比野生型的ADC值低，9例IDH-1基因突变型患者未见瘤周水肿，瘤周水肿的例数IDH-1基因突变型(21/30)与野生型(12/12)的差异具有统计学意义(P=0.041)。ROC分析表明，胶质瘤实性部分ADC值判断IDH-1基因表型的曲线下的面积是0.794(95%可信区间0.638~0.951,P=0.003)，以ADC=1.077×10-3mm2/s为截断值，敏感性70%，特异性67%(见图3)。

表1 42例胶质瘤临床资料和肿瘤ADC值与 IDH-1基因表型的关系

图1 A～图1B 50岁男性患者，左侧额叶胶质瘤(WHOII级)，IDH-1基因突变型，肿瘤实性成分轻度弥散受限，ADC值约1.147×10-3mm2/s(白箭头)，伴轻度瘤周水肿，ADC值约1.183×10-3mm2/s(黑箭头)。图2A～图2B 46岁男性患者，右侧额叶及双侧胼胝体可见弥漫性病变，病理为胶质瘤(WHO II级)，IDH-1基因野生型，肿瘤实性成分弥散受限明显，ADC值约1.022×10-3mm2/s(白箭头)，伴明显瘤周水肿，ADC值约1.206×10-3mm2/s(黑箭头)。图3 胶质瘤实性部分ADC值判断IDH-1基因表型的ROC曲线图。

3 讨 论

磁共振成像是胶质瘤日常诊疗中最常用的影像学检查手段，具有无创、安全的优点，为胶质瘤的诊断、预后以及最终的个体化治疗提供重要信息。朱等[6]研究认为联合扩散加权成像和波谱成像可以术前预测胶质瘤组织病理学分级，张等[7]联合动态增强和扩散张量成像进行分析也得出同样结论，但是仅靠胶质瘤组织病理学分级仍不能很好地判断胶质瘤的预后，近年来研究发现即使在相同的组织学分级中，IDH-1基因突变的胶质瘤的预后优于其野生型[9-10]。目前评估IDH-1基因表型常采取活检或手术切除后的免疫组化分析，存在有创以及延迟的风险，本研究通过DWI成像计算出不同IDH-1基因表型的胶质瘤之间ADC值的差别，发现以ADC值1.077×10-3mm2/s为截断值术前评估IDH-1基因表型准确率0.794，敏感性和特异度分别为70%、67%，可以术前无创地提供IDH-1基因表型的评估信息，从而有助于手术计划的制定。

Thota等[11]报道伴有IDH-1基因突变的胶质瘤患者比其野生型的患者年轻，而性别构成均无统计学差异。本研究显示在低级别胶质瘤中，IDH-1基因突变型的患者发病年龄相对年轻且没有性别差异，与之相符。一项meta分析[12]发现胶质母细胞瘤患者IDH-1基因突变比例为3.3%~20.9%，而其他研究包括Ⅱ级、Ⅲ级或Ⅳ级胶质瘤患者，IDH-1基因突变率在30.8%~88.3%之间，因此本文推测高级别胶质瘤患者往往年纪偏大且预后差可能与IDH-1基因突变型比例较低有关，这仍待进一步析因分析。

研究认为细胞密度增高，细胞外间隙减小，则ADC值减低；低级别胶质瘤通常比高级别胶质瘤具有更高的ADC值[13]，但也有学者[14]报道WHO Ⅱ级和WHO Ⅲ级脑胶质瘤的ADC值没有显著差异。本研究中低级别胶质瘤IDH-1基因野生型的肿瘤实性部分ADC值低于突变型，而瘤周水肿区域ADC值高于突变型，提示分子分型在分析胶质瘤ADC值时应纳入考虑。IDH-1基因野生型胶质瘤的2-HG水平仅相当于突变型胶质瘤的1/10~1/100，胞内高水平的2-HG能抑制α-KG依赖性双加氧酶的活性从而抑制细胞增殖、血管生成[3]，因此IDH-1基因野生型肿瘤细胞密度高，此外新生血管和血脑屏障的破坏导致瘤周水肿，细胞间质疏松，与本研究结果相符。

本研究存在以下局限性：本项单中心研究的样本量较小并且仅回顾性分析了不同IDH-1基因表型的低级别胶质瘤ADC值的差别，尽管常规磁共振图像能术前评估胶质瘤组织病理学，但其准确率仍待提高，因此需用前瞻性队列的方式去进一步研究。此外本研究采用单指标分析，联合磁共振多模态成像或可进一步提高术前评估IDH-1基因表型的准确率。

综上所述，低级别胶质瘤IDH-1基因野生型的肿瘤实性部分ADC值低于突变型，而瘤周水肿区域ADC值高于突变型，因此扩散加权成像的ADC值可以术前无创地评估胶质瘤IDH-1基因表型，对临床决策具有一定指导意义。