钆塞酸二钠增强MRI列线图可在患者术前有效预测肝细胞癌Ki-67的表达

摘要：目的 "探讨钆塞酸二钠增强MRI列线图在术前预测肝细胞癌Ki-67表达状态的应用价值。方法 "回顾性分析本院2022年1月～2024年5月经病理诊断的122例肝细胞癌患者的资料，根据术后免疫组化细胞增殖水平（Ki-67指数）将患者分为Ki-67高表达组（n=71）和Ki-67低表达组（n=51），并按7：3比例随机分为训练集（n=85）和验证集（n=37），分析两组患者影像学参数[肿瘤直径、边缘、假包膜、瘤体区表观弥散系数（ADC）、肝胆期信号强度与正常肝实质信号强度比（SIR）、瘤周低信号]、AFP浓度及肿瘤分化程度差异，纳入LASSO回归模型筛选出最具价值的参数，并行多因素Logistic回归分析建立预测模型构建列线图，通过ROC曲线、校准曲线和决策曲线评估模型效能。结果 "训练集及验证集Ki-67高表达组甲胎蛋白≥20 ng/mL、肿瘤边缘不光滑、瘤周低信号高于Ki-67低表达组，ADC值和SIR低于Ki-67低表达组，差异有统计学意义（Plt;0.05），而肿瘤直径、假包膜的差异无统计学意义（Pgt;0.05）。应用LASSO回归筛选出3个最有价值参数（肿瘤ADC值、SIR及肿瘤分化程度），多因素Logistic回归分析显示ADC值及SIR是Ki-67表达影响因素，基于以上参数建立列线图模型，其校准曲线与理想曲线贴合良好，其ROC曲线下面积为0.827，敏感度为81.2%，特异度为80%。结论 "钆塞酸二钠增强MRI列线图模型可在术前有效预测肝细胞癌Ki-67表达状态，从而实现肝细胞癌患者风险分层及个体化治疗。

关键词：肝细胞癌；磁共振成像；细胞增殖水平；表观弥散系数；列线图

The MRI histogram enhanced by disodium gadosenate can effectively predict the expression of Ki-67 in hepatocellular carcinoma before operation

YU Hongmei， CHEN Min， YANG Ya， WU Jie， LIU Yi， WANG Peng

Department of Radiology， The General Hospital of Western Theater Command， Chengdu 610083， China

Abstract： Objective To investigate the value of gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid （Gd-EOB-DTPA） enhanced MRI nomogram in preoperative prediction of the Ki-67 expression status in hepatocellular carcinoma （HCC）. Methods A retrospective analysis was conducted on 122 HCC patients diagnosed pathologically from January 2022 to May 2024 at our hospital. Patients were divided into high Ki-67 expression （n=71） and low Ki-67 expression （n=51） groups based on postoperative immunohistochemical cell proliferation levels （Ki-67 index）. The patients were then randomly allocated to a training set （n=85） and a validation set （n=37） in proportion. Differences in imaging parameters [tumor diameter， margin， pseudocapsule， apparent diffusion coefficient （ADC） of the tumor area， signal intensity ratio （SIR） of the hepatobiliary phase to normal liver parenchyma， and peritumoral hypointensity]， alpha fetoprotein concentration， and tumor differentiation degree between the two groups were analyzed. The most valuable parameters were selected using LASSO regression， and a predictive model was established through multivariate logistic regression analysis. The performance of the model was evaluated using ROC curves， calibration curves，and decision curves. Results In both the training and validation sets， the high Ki-67 expression group had higher alpha fetoprotein levels （≥20 ng/mL）， more irregular tumor margins， and more frequent peritumoral hypointensity compared to the low Ki-67 expression group. The ADC values and SIR were lower in the high Ki-67 expression group， with statistically significant differences （Plt;0.05）. However， there were no significant differences in tumor diameter and presence of pseudocapsules （Pgt;0.05）. LASSO regression identified three most valuable parameters （tumor ADC， SIR， and tumor differentiation degree）. Multivariate logistic regression analysis showed that ADC and SIR were influencing factors for Ki-67 expression. Based on these parameters， a Nomogram model was established. The calibration curve of the model fit well with the ideal curve， and the area under the ROC curve was 0.827， with a sensitivity of 81.2% and specificity of 80%. Conclusion Gd-EOB-DTPA enhanced MRI nomogram can effectively predict the Ki‑67 expression status in HCC preoperatively， facilitating risk stratification and personalized treatment for HCC patients.

Keywords： hepatocellular carcinoma; magnetic resonance imaging; cell proliferation level; apparent diffusion coefficient; Nomogram

肝细胞癌（HCC）与乙肝或丙肝引起的肝硬化有密切关系，肿瘤进展快，复发率高，发病率及死亡率仅次于肺癌［1-5］。Ki-67是与细胞增殖相关的肿瘤生物学标记物，Ki-67标记指数（LI）与肿瘤临床分期、转移和预后密切相关，Ki-67 LI越高，提示肿瘤细胞有丝分裂越强，细胞越密集，其侵袭性更强，预后相对更差［6-7］。如何在术前无创性预测HCC Ki-67表达状态，对于患者个体化治疗及评估预后具有重要意义。多数研究证实MRI在早期发现和诊断HCC方面优于超声、CT等其他影像学检查方法，而肝细胞特异性造影剂的应用在HCC的诊断及预后评估中具有重要价值［8-12］。既往研究认为钆塞酸二钠增强MRI能有效预测HCC Ki-67表达状态［12-13］，但存在所纳入参数、特征筛选不尽一致，样本量偏小或无验证模型支持等不足。本研究通过LASSO回归筛选特征变量，并采用多因素Logistic回归分析Ki-67表达相关影响因素，以此建立HCC Ki-67高表达列线图风险预测模型，提供更简易、直观的预测评估，为HCC患者风险分层管理及个体化治疗提供可靠依据。

1 "资料与方法

1.1 "一般资料

回顾性分析2022年1月～2024年5月我院诊断为HCC患者的相关资料。纳入标准：所有患者经病理证实为HCC，且行免疫组化染色Ki-67检查；术前2周内行MRI检查，且MRI检查前无相关治疗史（如活检、放化疗、介入栓塞或靶向治疗等）。排除标准：MRI检查禁忌症、数据不完整或图像质量差；HCC手术切除或介入术后复发；严重肝肾功能不全、耐受能力差患者。共纳入HCC患者122例，根据Ki-67指数分为低表达组（Ki-67≤10，n=51）和高表达组（Ki-67gt;10，n=71），并按 7：3比例随机将其分为训练集（n=85）和验证集（n=37），本研究经医院伦理委员会批准（伦理审批号：2022xjsxxm025），免去患者知情同意。

1.2 "MRI检查方法

应用联影uMR580智云1.5 T超导磁共振扫描仪，腹部16通道相控阵线圈。扫描序列：轴位及冠状位T2WI-FSE（TR 1400 ms，TE 88 ms）、轴位T1WI（TR 150 ms，TE 4 ms）、同反相位T1WI-Dual Echo（TR 120 ms，TE 4/2 ms）、抑脂T1WI（TR 4 ms，TE 2 ms）、轴位DWI（b=0、800 s/mm2，TR 1193 ms，TE 87 ms），层厚6 mm，层间距1 mm，注入对比剂钆塞酸二钠注射液（普美显，拜耳公司）后行T1WI抑脂增强三期扫描（TR 4 ms，TE 2 ms），延迟30 min后扫描第四期（肝胆期），层厚2.5 mm，层间距1 mm。

1.3 "图像分析与数据测量

所有患者MRI图像资料上传至磁共振后处理工作站及PACS系统，由2位高年资腹部组诊断医师独立分析及测量，如意见不一时，讨论达成一致。观察及测量指标包括：肿瘤边缘，在T2WI或T1WI抑脂增强上观察肿瘤边缘是否光滑（0=光滑，1=不光滑）；假包膜，T1WI抑脂增强表现为环形强化（0=未显示假包膜，1=显示假包膜）；肝胆期瘤周低信号，肝胆期肿瘤周围不规则点片或楔形低/稍低信号（0=无低信号，1=有低信号）；在T1WI抑脂增强序列测量肿瘤最大直径；ADC图测量肿瘤实体区ADC值；肝胆期测量肿瘤和同层面肝段或叶正常肝实质信号强度，并计算肝胆期信号强度比[肿瘤信号强度/同层面肝段或叶正常肝实质信号强度（SIR）]；由1位放射科医师在电子病历系统上收集患者临床资料[甲胎蛋白（AFP）、肿瘤分化程度等]。

1.4 "病理分析

采用Ki-67免疫组化分析，细胞核内出现棕褐色染色颗粒表示Ki-67染色阳性，对阳性细胞染色最高的区域进行计数。观察5个高倍镜视野的平均阳性细胞率，代表肿瘤细胞的增殖水平。

1.5 "统计学分析

应用R4.3.3（glmnet、regplot、rms、pROC、rmda软件包）和SPSS26.0软件进行数据统计分析。不符合正态分布的计量资料以中位数（上下四分位数）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验，分类变量组间比较应用卡方检验或Fisher确切概率法，Plt;0.05为差异有统计学意义；将性别、年龄、肿瘤直径、MRI分类变量及计量资料等纳入LASSO回归筛选最具价值的特征变量，再通过多因素Logistic回归分析其影响因素，构建列线图预测模型，绘制ROC曲线、校准曲线和临床决策曲线评估列线图模型的预测能力。

2 "结果

2.1 "两组患者临床资料及MRI分类变量比较

训练集及验证集Ki-67高表达组患者性别、年龄、肿瘤直径、假包膜与Ki-67低表达组差异无统计学意义（Pgt;0.05）。两组间AFP浓度、肿瘤边缘、ADC值、SIR、瘤周低信号及分化程度的差异有统计学意义（Plt;0.05，表1～2、图1～2）。

2.2 "影像特征参数筛选

纳入患者性别、年龄、AFP、肿瘤直径、边缘、假包膜、ADC值、SIR、瘤周低信号及肿瘤分化程度等10个参数行LASSO回归分析，筛选出最具预测价值的3个参数，包括ADC值、SIR及肿瘤分化程度（图3）。

2.3 "建立列线图预测模型并评估其效能

将肿瘤ADC值、SIR、肿瘤分化程度纳入多因素Logistic回归分析，结果显示ADC值及SIR是HCC Ki-67高表达的独立预测因素，肿瘤ADC值及SIR越低，Ki-67更易出现高表达，以此建立列线图模型（图4）。一病例ADC、肝胆期信号强度分别对应相应分数，其分数综合为114分，最终预测肝细胞癌Ki-67高表达概率为62.6%，该模型经Boostrap法内部验证，重复抽样1000次，训练集和验证集ROC曲线下面积分别为0.827、0.762，敏感度分别为81.2%、77.8%，特异度为80%、69.4%，训练集校准曲线与理想曲线贴合良好，表明预测能力较好，验证集校准曲线与理想曲线贴合欠佳，临床决策曲线显示该模型临床获益较高（图5～7）。

3 "讨论

Ki-67是位于细胞核并与细胞增殖相关的一种蛋白质，常表达于除G0以外的细胞分裂周期，其表达水平是判断肿瘤细胞活跃程度的重要指标之一，Ki-67表达指数高低与肿瘤恶性程度、预后评估及化疗是否敏感等密切相关［7， 14， 15］。通过术前无创性评估肿瘤细胞Ki-67表达状态，对HCC早期诊断及评估预后具有重要价值，Ki-67高表达肝癌患者术后具有高复发风险及更低生存率［16， 17］。已有研究表明MRI多个特征参数与Ki-67在不同肿瘤间存在明显相关性［14， 18-20］，本研究结果显示HCC患者Ki-67高表达组AFP浓度多≥20 ng/mL，肿瘤边缘易表现为不光滑，增强肝胆期瘤周多见不规则点片、楔形低/稍低信号，肿瘤ADC值及SIR明显低于Ki-67低表达组，这与既往研究［12， 13， 21］结果一致，本研究还发现肿瘤分化程度在两组间存在明显差异，低分化型HCC易出现Ki-67高表达状态，进一步提示肿瘤细胞增殖活性更强。HCC分化程度越低，瘤细胞增值速度越快，侵袭性越强，细胞密度越大，细胞内、外水分子受限越明显，ADC值表现为越低，更易出现Ki-67高表达状态［22-23］。钆塞酸二钠增强MRI不仅能在早期观察HCC血供改变，还能反映肝细胞功能信息，肝细胞摄取钆塞酸二钠主要由细胞膜上阴离子转运多肽（OATPlB1/3）决定，与Ki-67低表达组相比，Ki-67高表达组瘤细胞OATPlB1/3明显减少，摄取钆塞酸二钠能力显著降低，SIR明显低于Ki-67低表达组。文献报道Ki-67 高表达患者更容易出现血管受侵、癌栓或肝内转移等恶性征象［17， 24］，肝胆期瘤周低信号提示存在微血管侵犯，引起瘤周血供及灌注改变，导致瘤周肝细胞摄取钆塞酸二钠能力降低，表现为瘤周不规则点片、楔形稍低/低信号，也进一步提示肿瘤具有明显侵袭性，瘤细胞增殖水平高［25-26］，Ki-67表达状态在评估HCC分化程度、肿瘤浸润及转移等方面起到了关键性作用。

通过LASSO回归可筛选出对目标变量最大预测能力的特征，并通过系数的大小和正负，了解特征对目标变量的正向或负向影响程度，降低多重共线性对回归结果的影响，从而建立简易、高效的预测模型。本研究纳入性别、年龄、肿瘤直径、MRI分类变量及计量资料等多个参数行LASSO回归分析，结果显示肿瘤ADC值、SIR及肿瘤分化程度为最有预测价值的参数。需要注意的是，未被纳入预测模型的参数并不代表没有诊断价值。通过多因素Logistic回归分析建立预测HCC Ki-67高表达风险的列线图模型，结果显示肿瘤ADC值、SIR及肿瘤分化程度是Ki-67表达的独立危险因素，肿瘤分化程度越低、其ADC值及SIR亦越低，其患者Ki-67更易出现高表达，瘤细胞增殖水平越高，细胞外间隙越小，水分子弥散运动受限明显，ADC值越低，这与多数研究［13， 27， 28］相符，但未发现患者AFP浓度、肿瘤边缘是否光滑等因素为Ki-67表达的影响因素，笔者认为可能与样本量选择、肿瘤分化程度纳入比例不一致相关。肿瘤ADC值主要反映细胞外间隙水分子弥散受限状态，SIR主要反映肿瘤内部血供改变及肝细胞功能情况，两者均可在一定程度上提示肿瘤恶性程度及细胞增殖水平，从而间接影响Ki-67表达状态［20， 29， 30］，这也进一步证实MRI定量参数ADC值及SIR在本研究中的可靠性和可重复性。列线图将复杂、多样的参数转变成简单、易懂的线段图表，更直观预测HCC Ki-67高表达概率风险，更利于广泛应用于临床。本研究通过LASSO回归筛选最具预测价值参数，再以多因素Logistic回归分析危险因素，以此建立列线图模型，该模型用最少、最优的参数降低人力、物力成本的同时达到疾病诊断效能最高，具有良好的区分度，其验证集校准曲线与理想曲线贴合欠佳，分析原因可能与验证集样本量较小、肿瘤分化程度等因素相关。

本研究不足之处，为单中心、回顾性研究，未纳入患者更多临床实验室检查指标联合MRI参数综合分析，这将是下一步工作重点。

综上所述，钆塞酸二钠增强MRI列线图模型可在术前有效预测Ki-67表达状态，为HCC患者个体化治疗及预后评估提供参考依据。

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（编辑：林 "萍）