DCE-MRI定量參數(shù)與腦膠質(zhì)瘤Ki-67標(biāo)記指數(shù)的相關(guān)性分析

王寧， 印弘， 康曉偉， 劉婷婷， 李陳， 曲原飛， 席一斌

腦膠質(zhì)瘤(brain glioma，BG)是較為常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，可發(fā)生在顱內(nèi)的任何部位，具有高發(fā)病率、高復(fù)發(fā)率、高死亡率及低治愈率的特點[1]。根據(jù)2016年WHO腫瘤分類，可將BG分為低級別膠質(zhì)瘤(Ⅰ級和Ⅱ級)和高級別膠質(zhì)瘤(Ⅲ級和Ⅳ級)兩大類，高級別膠質(zhì)瘤(high-grade glioms，HGG)的惡性度高于低級別膠質(zhì)瘤(low-grade glioms，LGG)，兩者的預(yù)后顯著不同。細(xì)胞增殖相關(guān)核蛋白抗原(Ki-67)僅在增殖細(xì)胞中表達(dá)，能可靠地評估腫瘤細(xì)胞的增殖活性，與腫瘤的分化程度、浸潤、轉(zhuǎn)移和預(yù)后的關(guān)系密切[2-3]。Ki-67的檢測需要切除或穿刺獲取腫瘤組織后進(jìn)行免疫組織化學(xué)檢查，在術(shù)前診斷中的應(yīng)用有一定局限性。DCE-MRI是一種無創(chuàng)性檢查方法，獲取的定量參數(shù)已廣泛應(yīng)用于膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級及預(yù)后評估。因此，本研究中通過對BG患者進(jìn)行DCE-MRI掃描，分析灌注參數(shù)及滲透參數(shù)與膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖程度的關(guān)系，旨在為臨床對腦膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后預(yù)測及療效評估等提供一定的依據(jù)。

材料與方法

1.研究對象

回顧性分析本院2015年9月-2018年6月經(jīng)術(shù)后病理證實為膠質(zhì)瘤的40例患者的臨床和影像學(xué)資料，所有患者均為在本院首次發(fā)現(xiàn)、未進(jìn)行過手術(shù)、放療和化療、術(shù)前接受了常規(guī)MRI平掃及DCE-MRI掃描。其中男24例，女16例；年齡18～73歲，中位年齡48歲；WHO Ⅱ級膠質(zhì)瘤18例(星形細(xì)胞瘤8例，少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤10例)、Ⅲ級7例(間變型少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤4例，間變型星形細(xì)胞瘤3例)和Ⅳ級膠質(zhì)母細(xì)胞瘤15例。

2.MRI掃描方法

使用GE Discovery MR750 3.0T MR掃描儀及8通道頭部線圈。常規(guī)MR平掃序列包括橫軸面T1WI(TR 1750 ms，TE 25.2 ms，矩陣320×256，層厚4 mm)、T2WI(TR 4080 ms，TE 91 ms，矩陣512×512，層厚5 mm)和T2-FLAIR(TR 8400 ms，TE 147 ms，矩陣256×160，層厚5 mm)；常規(guī)增強掃描采用T1WI序列(TR 1750 ms，TE 20.7 ms，矩陣320×256，層厚5 mm)行橫軸面、冠狀面及矢狀面掃描。

DCE-MRI掃描方法：采用3D肝臟容積快速采集(liver acquisition with volume acceleration，LAVA)技術(shù)，注射對比劑前先采用5組翻轉(zhuǎn)角(3°、6°、9°、12°、15°)，注射對比劑后采用15°翻轉(zhuǎn)角采集50個期相，掃描參數(shù)：TR 4.1 ms，TE 2.0 ms，矩陣256×192，層厚4 mm，層間距0 mm，激勵次數(shù)0.68，視野24.0 cm×19.2 cm，矩陣256×192。自第5期相開始使用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射對比劑釓噴替酸葡甲胺，劑量0.1 mmol/kg，注射流率3.5 mL/s，每個期相的采集時間為8.8 s，總掃描時間為7 min 18 s。

3.數(shù)據(jù)測量方法

應(yīng)用美國GE Omni-Kinetics Version(O-K)軟件(采用Extended Tofts Linear雙室模型)，將LAVA序列及動態(tài)增強掃描的原始數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入此軟件內(nèi)，確認(rèn)動脈輸入函數(shù)后，在瘤體內(nèi)勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，每個瘤體分別測量3次，ROI大小為20～40 mm2，測量過程中盡量避開壞死、出血、囊變及鈣化，并在瘤體對側(cè)鏡像部位正常腦組織內(nèi)勾畫ROI，測量各ROI的各項DCE參數(shù)，其中滲透參數(shù)包括容積轉(zhuǎn)運常數(shù)(volume transfer constant，Ktrans)、血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)(fractional volume of the extravascular-extracellular space，Ve)、速率常數(shù)(the rate constant，Kep)和血漿容積分?jǐn)?shù)(fractional volume of the intravascular compartment，Vp)，灌注參數(shù)包括腦血流量(cerebral blood flow，CBF)和腦血容量(cerebral blood volume，CBV)值，并計算相對腦血流量(relative CBF，rCBF)和相對腦血容量(relative CBV，rCBV)：

(1)

(2)

4.病理學(xué)檢查

本組病例在膠質(zhì)瘤切除術(shù)后均進(jìn)行常規(guī)組織學(xué)分析。Ki-67的檢測使用單克隆小鼠抗人Ki-67抗體進(jìn)行Ki-67蛋白的免疫組化分析，在400倍顯微鏡下選取腫瘤細(xì)胞最密集的區(qū)域(熱點)，計數(shù)每1000個惡性腫瘤細(xì)胞中免疫反應(yīng)陽性的細(xì)胞數(shù)，以兩者的百分比(Ki-67指數(shù))作為評估指標(biāo)。

5.統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 19.0軟件包進(jìn)行分析。對LGG和HGG組間DCE-MRI各項參數(shù)(Ktrans、Ve、Kep、Vp、rCBF及rCBV)及Ki-67指數(shù)的比較采取兩獨立樣本t檢驗。DCE-MRI各項參數(shù)值與Ki-67的相關(guān)性分析應(yīng)用Spearman相關(guān)分析法。取P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

腫瘤內(nèi)血管通透性低、血管數(shù)量較少； e) rCBV偽彩圖示腫瘤區(qū)呈藍(lán)色(箭)，提示腫瘤內(nèi)血管數(shù)量較少； f) rCBF偽彩圖示腫瘤區(qū)呈藍(lán)色(箭)，提示腫瘤內(nèi)血管數(shù)量較少，血流量較小。

結(jié) 果

1.DCE-MRI參數(shù)及Ki-67指數(shù)的組間比較

LGG與HGG的DCE各項參數(shù)和Ki-67指數(shù)的測量值及組間比較見表1。HGG組中各項DCE-MRI參數(shù)值和Ki-67指數(shù)值均高于LGG組(圖1、2)，組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

表1 兩組DCE-MRI各參數(shù)值和Ki-67指數(shù)及組間比較

注：Ktrans及Kep值的單位為min-1；無“*”代表t值，有“*”代表t′值。

2.DCE-MRI參數(shù)與Ki-67指數(shù)的相關(guān)性分析

DCE-MRI各參數(shù)與Ki-67指數(shù)的相關(guān)性分析結(jié)果見表2。DCE-MRI定量參數(shù)中Ktrans、Ve、rCBV和rCBF值與Ki-67指數(shù)存在正相關(guān)關(guān)系(r值分別為0.742、0.636、0.642和0.633，P值均小于0.001)，Kep值與Ki-67指數(shù)亦存在正相關(guān)關(guān)系(r=0.490，P=0.002)，Vp值與Ki-67指數(shù)間無顯著相關(guān)性(r=0.238，P=0.145)。

表2 DCE各參數(shù)與Ki-67指數(shù)的相關(guān)性分析

討 論

1.DCE-MRI定量參數(shù)區(qū)分HGG與LGG的價值

腦膠質(zhì)瘤新生血管較正常組織血管管腔異常擴大扭曲，管壁脆性和通透性增加，并形成大量排列雜亂的分支和動靜脈瘺，腫瘤的分級越高細(xì)胞間隙越大，血管超微結(jié)構(gòu)越不成熟，血管壁的通透性越大[4]。DCE-MRI作為一種無創(chuàng)的MR功能成像技術(shù)，其成像機制并不完全依賴血腦屏障(blood-brain barrier，BBB)的破壞，而與血管的高通透性密切相關(guān)，能反映膠質(zhì)瘤組織微循環(huán)結(jié)構(gòu)和血管通透性[5]。因此，經(jīng)靜脈注射小分子對比劑后，對比劑容易從血管內(nèi)室滲漏到血管外細(xì)胞外間隙(extravas-cular extracelluar space，EES)，而正常腦組織血管壁細(xì)胞連接緊密，BBB完整，對比劑不易進(jìn)入腦組織內(nèi)[6]。DCE-MRI定量參數(shù)中Ktrans值反映對比劑由血管腔滲透至EES的速率，在正常腦組織中其值接近于0；Ve值反映的是血管外細(xì)胞外空間容積分?jǐn)?shù)，為對比劑從血管內(nèi)滲漏到血管外間隙的容積與整個EES的比值，反映血管壁的通透性，也反映了EES中的細(xì)胞密度或腫瘤壞死的程度，與Ktrans共同反映對比劑漏出至EES的能力，影響Ktrans值的相關(guān)因素亦影響Ve值的大?。籏ep值為Ktrans與Ve的比值，反映對比劑由EES反流入毛細(xì)血管腔的速率，Kep和Ktrans兩者受滲透性和灌注量的影響，反映腫瘤內(nèi)新生血管的情況；Vp反映每單位組織內(nèi)血漿容積[7]。本研究中LGG的Ktrans、Ve、Kep、Vp、rCBF和rCBV值均低于HGG，兩組間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，這與多個研究中發(fā)現(xiàn)Ktrans、Ve、Kep、rCBF和rCBV值均能區(qū)分HGG與LGG的結(jié)果相一致[8-10]，這說明HGG與LGG相比，瘤體內(nèi)生成不成熟血管的數(shù)量多，血管壁通透性也隨之增高，對比劑更易于滲透至較高級別的腫瘤內(nèi)部。而這些研究中Vp值在LGG與HGG間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，本研究中Vp值雖然在兩組間存在差異，但P值接近0.05，可能與本研究中樣本量較小有關(guān)，也說明參數(shù)Vp值區(qū)分膠質(zhì)瘤級別的價值相對較小。本研究中，Ktrans圖上表現(xiàn)為低灌注而rCBV及rCBF值較高者，僅在LGG中存在2例，但其全腦CBV及CBF值均較低，這可能與低級別膠質(zhì)瘤內(nèi)腫瘤血管雖較多，但血管壁較成熟、通透性較低；也可能與全腦灌注低、使得腫瘤的rCBV及rCBF值偏大有關(guān)，有待后續(xù)研究中擴大樣本量進(jìn)一步分析探討。

示腫瘤區(qū)紅黃色分布較多，提示腫瘤內(nèi)血管數(shù)量較多； f) rCBF圖示腫瘤區(qū)紅黃色分布較多，提示腫瘤內(nèi)血管數(shù)量較多、血流量較大。

2.Ki-67指數(shù)區(qū)分HGG與LGG的價值

Ki-67抗原是由MKI67基因編碼的一種核蛋白，位于細(xì)胞核內(nèi)，與細(xì)胞周期關(guān)系密切，只能在細(xì)胞周期的活動期被檢測到，可以作為反映細(xì)胞增殖和生長的組織病理學(xué)指標(biāo)[11-13]。Ki-67指數(shù)反映的是Ki-67表達(dá)陽性腫瘤核在所有腫瘤細(xì)胞核中所占的百分比，與膠質(zhì)細(xì)胞瘤的組織學(xué)分級及預(yù)后呈正相關(guān)[14,15]。在本研究中，腦膠質(zhì)瘤患者Ki-67均有不同程度的陽性表達(dá)，HGG高于LGG，在兩組間有顯著差異，說明腫瘤級別越高，Ki-67指數(shù)亦越高，腫瘤增殖程度隨著腫瘤級別的增高而增高，這與國內(nèi)外多位研究者[1,16-18]認(rèn)為隨著腫瘤級別的增高、Ki-67指數(shù)也隨之增高的結(jié)果相一致。本研究中DCE-MRI各定量參數(shù)中Ktrans、Ve、Kep、rCBF和rCBV值與Ki-67指數(shù)在區(qū)分膠質(zhì)瘤級別中具有一定的一致性，可共同作為評估膠質(zhì)瘤級別的指標(biāo)，從而為膠質(zhì)瘤的臨床治療提供一定的參考。

3.DCE-MRI各定量參數(shù)與Ki-67指數(shù)的相關(guān)性分析

本研究中，DCE-MRI定量參數(shù)中Ktrans、Ve、Kep、rCBV和rCBF值與Ki-67指數(shù)均呈正相關(guān)，這也與上述各參數(shù)值可區(qū)分LGG和HGG的結(jié)果相一致。多位研究者[19-21]認(rèn)為隨著Ki-67指數(shù)的升高，高增殖活性與腫瘤微血管密度(microvessel density，MVD)、rCBV及rCBF升高呈正相關(guān)。本研究中rCBV及rCBF均與Ki-67指數(shù)呈正相關(guān)，這些說明腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖能力越強，腫瘤新生血管生成越多、密度越大，腫瘤微血管生成與細(xì)胞增殖相輔相成，共同影響膠質(zhì)瘤的分級。本研究中Ktrans、Ve及Kep均與Ki-67指數(shù)相關(guān)，如前所述，Ktrans、Ve及Kep值均能反映血管壁的成熟程度及通透性，說明隨著腫瘤級別的升高，腫瘤內(nèi)血管越不成熟，通透性隨之增加，而腫瘤增殖活性也隨之增高，也證明了腫瘤內(nèi)血管壁通透性的程度與腫瘤增殖的程度關(guān)系密切，這也與董飛等[22]研究中認(rèn)為Ktrans值與Ki-67指數(shù)呈正相關(guān)的結(jié)論相一致。本研究中Vp值與Ki-67指數(shù)不存在相關(guān)性，如上述所討論Vp值在多個研究中與膠質(zhì)瘤分級無關(guān)相一致，再次說明Vp值在評估膠質(zhì)瘤級別和細(xì)胞增殖程度上的價值不大。

綜上所述，DCE-MRI各項參數(shù)不僅能區(qū)分高、低級別膠質(zhì)瘤，還可術(shù)前評估腫瘤細(xì)胞的增殖程度，DCE-MRI可無創(chuàng)性地對腫瘤的臨床治療及預(yù)后評價提供有價值的信息。