頭顱M R、DWI、M RS、術中快速冰凍與腦膠質瘤病理分級對比

趙東暉 李慶軍 何建芳 方學文 盧義生

廣東東莞市人民醫院 1)病理科 2)神經內科 3)放射科 東莞 523000

膠質瘤是中樞神經系統常見腫瘤,約占顱內腫瘤的40%,近年來其發病率呈明顯上升趨勢。膠質瘤分級對患者手術方式、療效分析和生存評估有重要的意義。目前采用的方法主要有三種,術前分期只能依賴于影像學初步估計如磁共振T1、T2、磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)、表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)值和磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy,M RS)分析;術中快速冰凍分析;術后免疫組化和特殊染色,后者只能在術后進行,對膠質瘤的術前和術中評估無作用。本文對我院2006-01～2010-12確診為腦膠質瘤的37例患者進行術前磁共振分析、術中快速冰凍、術后常規染色進行回顧性分析,為膠質瘤術前和術中診斷和分級提供更詳實依據。

1 資料和方法

1.1 一般資料 免疫組化確診為膠質瘤39例,磁共振提示膠質瘤37例,男21例,女16例;年齡18～66歲,平均46.3歲。

1.2 檢查方法

1.2.1 MRI:磁共振擬診膠質瘤患者,術前均常規磁共振T1、T2、DWI、磁共振波譜分析。采用西門子1.5T超導磁共振掃描儀,進行常規T1WI、T2WI軸位、T2WI矢狀位及增強的T1WI軸位、矢狀位、冠狀位掃描,擴散及灌注掃描,再行DWI相同層面掃描。①ADC和rADC值測定:采用單次激發自旋回波-回波平面成像(SE-EPI)序列,獲得擴散加權圖像并重建表面擴散系數圖(ADC圖);行常規增強橫斷、冠狀和矢狀T1WI掃描。在M RI平掃和增強基礎上,將腫瘤最大層面作為MRS定位層面,盡可能包括腫瘤實質部分,測量ADC值,每處病變測量3次,取平均值,盡量避開腫瘤的囊變、壞死、出血的區域,并取相應鏡像對側正常腦實質的ADC值,腫瘤實質與對側相應部位正常腦組織的ADC值的比值為rADC值。②H1-M RS測定:采用單體素氫質子波譜點分辨波譜(PRESS)序列,TR/TE:1500/135 ms,自動勻場,水抑制,體素20 mm×20 mm×20 mm,激發次數(NEX)為1,成像時間278 s。均對腫瘤實質部分、對側相應正常區域N-乙酰門冬氨酸(NAA)、膽堿類化合物(Cho)、肌酸(Cr)等化合物進行檢測,觀察 Cho/Cr、NAA/Cho、NAA/Cr值變化。

1.2.2 快速冰凍方法:①開機預冷:提前開機,將低溫恒冷切片機冷臺及切片刀冷至-25℃左右。②滴加包埋劑:在改進后的組織包埋托上滴加包埋劑,待冷凍好后修平,將組織平放于修好的平面上,冷凍片刻,修切。③切片:用手術刀片切去組織周圍多余的包埋劑。使之成為長方形或正方形,然后開始切片,切片厚度3～5 μ m。④固定:95%乙醇或乙醚酒精混合液(乙醚,95%乙醇等量混合)固定5～10 s。⑤染色:蘇木素1～2 min,0.5%鹽酸酒精分化1 s,0.25%氨水返藍,伊紅染1 min,95%乙醇3 s,無水乙醇3 s,在烘片機上烤干,封片。

1.2.3 免疫組化方法:①石蠟切片脫蠟至水;②3%H2O2孵育5～10 min,以清除內源性過氧化物酶的活性;③蒸餾水沖洗,PBS浸泡5 min;④滴加適當比例稀釋的一抗,37℃孵育1～2 h或4℃過夜;⑤PBS沖洗,2 min×3次;⑥滴加二抗, 37℃孵育20 min,PBS沖洗,2 min×3次;⑦顯色劑顯色(DAB),以PBS代替一抗作為陰性對照,已知膠質纖維酸性蛋白(GFAP)陽性切片作為陽性對照,自來水充分沖洗、復染、脫水、透明、封片。

1.3 統計學分析 統計學處理使用SPSS 15分析軟件,將所得數據每2組樣本之間進行 t檢驗和卡方檢驗,采用spearman檢驗進行各組間相關性分析,P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 膠質瘤術前M RI和術中冰凍切片擬診分級及對比分析 免疫組化確診為膠質瘤經磁共振提示膠質瘤37例,其中低級別19,高級別18例;術中快速冰凍切片,診斷低級別14例,高級別23例;術后病理證實,其中低級星形細胞瘤(Ⅰ～Ⅱ級)15例,間變型星形細胞瘤(Ⅲ級)8例,膠質母細胞瘤(Ⅳ級)14例;15例1～2級者為低級別組,22例Ⅲ～Ⅳ級者為高級別組。應用常規MR序列分析術前診斷腦膠質瘤分級與病理分級結果的準確率為81.7%,快速冰凍和免疫組化準確率為97.3%,磁共振腦膠質瘤分期和免疫組化病理分級差異無統計學意義(P＞0.05)。見表1,圖1、2。

表1 常規MR序列術前診斷腦神經膠質瘤分級與病理分級

2.2 ADC值分析和MRS值和比值分析 2組ADC值和rADC值見表2;H1-M RS結果見表3;相關性分析顯示,ADC和rADC值均與腫瘤級別呈明顯負相關(r分別為-0.723、-0.799,P＜0.05);NAA/Cho和NAA/Cr與腫瘤級別呈明顯負相關(r分別為-0.811、-0.762,P＜0.05);Cho/Cr與膠質瘤級別呈正相關(r=0.801,P＜0.05)。

表2 不同級別膠質瘤ADC值及rADC值比較(±s)

表2 不同級別膠質瘤ADC值及rADC值比較(±s)

注:高級別與低級別組比較,P＜0.05

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表3 不同級別膠質瘤M RS結果比較(±s)

表3 不同級別膠質瘤M RS結果比較(±s)

注:高級別與低級別組比較,P＜0.05

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3 討論

腦膠質瘤是中樞神經系統最常見的原發性腫瘤,占60%,可發生在中樞神經系統的任何部位,特別是大腦半球,好發于成年人,其組織學特點和生物學行為變化很大,膠質瘤在早期即可沿軸索或白質纖維呈浸潤性生長,但與組織學一般沒有什么關系,隨著惡性程度不斷增加,最終發展成膠質母細胞瘤。神經癥狀與膠質瘤在中樞神經系統內的部位相關,病史的長短,無復發的存活時間長短與腫瘤的生物學行為密切相關。根據WHO神經膠質瘤分級標準,將膠質瘤分為Ⅰ～Ⅳ級,Ⅰ、Ⅱ級屬低級別膠質細胞瘤,Ⅲ、Ⅳ級為高級別膠質瘤。彌漫性星形細胞瘤為Ⅱ級膠質瘤,術后平均存活時間約6～8 a,影響病程長短主要是其惡變為膠質母細胞瘤時間。間變型星形細胞瘤是Ⅲ級膠質瘤,起源于低級別星形細胞瘤,彌漫浸潤的星形細胞瘤伴灶性或散在間變,增生活躍,具有發展成膠質母細胞瘤的傾向,間變型星形細胞瘤發展成膠質母細胞瘤時間約2 a。膠質母細胞瘤是Ⅳ級膠質瘤,是人類惡性程度最高的腫瘤之一,原發性膠質母細胞瘤的生存期約1 a,因此對膠質瘤術前和術時正確分級,對選擇手術方式和判斷預后有重要的指導意義。

MR常規成像(T2WI和T1WI增強)因分辨率低等因素影響,只能通過腫瘤占位效應及強化形態和程度等形態學變化來間接反映腫瘤的惡性程度,而難以顯示已侵入正常腦組織的腫瘤增生血管,難以對腫瘤周圍水腫區和非強化腫瘤實質區進行鑒別,所以不能準確地判斷腫瘤的病理分級[1]。

由于腫瘤細胞代替了正常腦組織,腫瘤細胞數量增多和體積增大,都會影響細胞間隙和水分子擴散運動,腫瘤細胞構成和核質比增大則導致ADC值下降。腫瘤細胞構成反映了腫瘤細胞增生、壞死、凋亡,腫瘤增殖越旺盛,惡性程度越高,細胞構成越高。同時腫瘤細胞構成越高,其侵襲及轉移性越強,磁共振ADC值越低,因此ADC值有助于良惡性腫瘤的鑒別[2]。為消除絕對ADC值個體差異,我們選rADC作為觀察指標,本研究比較了膠質瘤實質區ADC值與腫瘤細胞構成和級別的相關性,二者呈負相關,說明rADC值在一定程度上反映膠質瘤的惡性程度。

MR波譜能夠在活體組織中對組織的化學組成和分子運動狀態進行檢測。不同類型或級別的腫瘤有不同的生長方式及代謝水平,MRS值能夠反映顱內病變的組織代謝和生化改變。Oshiro等在腦膠質瘤M RS研究中發現,高級別膠質細胞瘤如膠質母細胞瘤的Cho/Cr值明顯高于低度惡性膠質瘤如星形細胞瘤和間變型星形細胞瘤[3]。Zhou等也證實星形細胞腫瘤的Cho/Cr值與腫瘤的惡性程度具有正相關性,總的趨勢是Cho/Cr值越高,腫瘤惡性度越高[4]。本研究結果顯示,腦膠質瘤患者病變與對側正常腦組織1H-M RS明顯不同,表現為隨膠質瘤級別升高NAA逐漸下降,Cho逐漸升高,cr輕度下降;其相應的代謝物比值亦與膠質瘤級別呈顯著的相關性,即隨膠質瘤級別的升高,NAA/Cho和NAA/Cr值下降,Cho/Cr值升高,二者均有明顯相關性,與文獻報道相一致[5]。

膠質瘤術前分級診斷對于患者的術前和術后治療方案的選擇有重要價值,磁共振在膠質瘤術前分級有廣泛應用前途。磁共振成像在診斷膠質瘤方面特異性高,但磁共振成像在膠質瘤分級中和術中快速冰凍、術后免疫組化相比雖無統計學差異,但仍具有一定的局限性,本研究發現磁共振分級和病理分級準確率約81.7%,兩者之間仍有較大差距,與文獻報道相一致[6],因此磁共振分級不能代替病理學分析,而快速冰凍和免疫組化準確率為97.3%,兩者之間有較高的一致性。

總之,腦膠質瘤的ADC值和代謝產物比值與腫瘤病理級別呈明顯相關性,利用ADC值和代謝產物比值可以區分正常腦組織、低級別和高級別腦膠質瘤,但是磁共振分級與快速術中和術后病理分級準確率相對較低,磁共振分級可作為術前分級的重要依據,但不能代替術中和術后病理分級,磁共振分級有待進一步完善,以提高其分級的準確率。

[1] 黃鶴,何寧,張玉東,等.腦神經膠質瘤磁敏感加權成像與病理分級之間的關系[J].腫瘤,2008,28(12):1 077-1 080.

[2] 張妍芬,高思佳,趙立峰,等.腦膠質瘤M R彌散加權成像與病理對照研究[J].現代腫瘤醫學,2008,16(6):925-928.

[3] Oshiro S,Tsugu H,Komatsu F,et al.Quantitative assessment of gliomas by proton magnetic resonance spectroscopy [J].Anticancer Res,2007,27(6A):3 757-3 763.

[4] Zhou GF,Wang XY,Gong CG,et al.Value of proton magnetic resonance spectroscopy with two-dimensional chemicalshift imaging in evaluating brain g liomas[J].Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao,2008,28(8):1 342-1 314.

[5] 范波,趙勇剛,楊晉生,等.二維氫質子磁共振波譜分析在膠質瘤診治中的應用價值[J].中國實用神經疾病雜志,2009,12 (1):88-89.

[6] 鄒艷,陸正齊弘,楊欽泰,等.MRI灌注和擴散加權成像對腦膠質瘤分級的比較研究[J].中山大學學報(醫學版),2010,31 (3):417-421.