MRI 信號強度比在腦惡性腫瘤鑒別診斷及Ki－67 表達的應用價值

于紅梅 陳敏 余婷 黃怡 耿學龍 蔣銳

膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastoma，GBM）和原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤（primary central nervous system lymphoma，PCNSL）均屬腦內(nèi)惡性腫瘤，但兩者治療卻大相徑庭，GBM 主要以手術切除、術后放化療為主要治療手段［1］；PCNSL 治療以化療和/或放療為主［2］。術前對兩類腫瘤切實有效的鑒別診斷方法對臨床如何制定治療方案及患者預后具有重要意義。既往多數(shù)研究認為MRI 多模態(tài)成像及影像組學等先進技術在GBM 與PCNSL 的鑒別診斷中具有重要價值［3-5］，但需耗費更多時間，增加患者費用，且設備和參數(shù)的不一致，以致于鑒別診斷缺乏統(tǒng)一的閾值［6,7］。本研究通過測量腫瘤對側腦白質(zhì)信號強度比（signal intensity ratio，SIR），判斷其能否作為兩者鑒別診斷的定量參數(shù)，為主觀分析提供重要補充，并分析SIR 與Ki-67 標記指數(shù)是否具有相關性。

資料與方法

1.一般資料

回顧性分析我院2014 年8 月～2022 年7 月間經(jīng)病理診斷為GBM 和PCNSL 患者。納入標準：（1）所有患者經(jīng)手術或活檢病理證實為膠質(zhì)母細胞瘤，WHO Ⅳ級和彌漫大B 細胞淋巴瘤；（2）MRI檢查前無相關治療史（如活檢、放化療及糖皮質(zhì)激素治療等）；（3）MRI 檢查數(shù)據(jù)完整，圖像質(zhì)量良好；（4）所有患者免疫功能無異常。排除標準：（1）MRI數(shù)據(jù)不完整或圖像質(zhì)量差；（2）其他部位淋巴瘤伴顱內(nèi)轉移者；（3）既往有顱腦手術、癲癇或腦卒中患者。本研究經(jīng)倫理委員會批準（批準文號：2022xjsxxm024）。依照納入和排除標準共納入GBM 72 例，PCNSL 32 例。

2.MRI 檢查方法

使用Philips Achieva 3.0 T 或GE SIGNA Pioneer 3.0 T MR 掃描儀，16 通道頭頸正交線圈，所有患者均行MRI 平掃及增強掃描，掃描參數(shù)：平掃序列：軸位T1WI（TR 2000 ms/1750 ms，TE 20 ms/20 ms）、軸位及失狀位T2WI（TR 2000 ms/4376 ms，TE 85 ms/105 ms），增強：對比劑為釓噴酸葡胺，按0.1 mmol/kg，3.0 ml/s 流率經(jīng)前臂靜脈推注后分別行冠狀位、矢狀位、軸位T1WI 抑脂增強掃描（TR 188 ms/175 ms，TE 5 ms/5 ms），層厚6 mm，層間距1 mm，視野23 cm×23 cm。

3.圖像分析與數(shù)據(jù)測量

由兩名高年資神經(jīng)系統(tǒng)診斷醫(yī)師獨立閱片及數(shù)據(jù)測量，SIR 分析采用ITK-Snap 軟件（3.6.0 版本），在軸位T1WI、T2WI 及T1WI 增強圖像上測量腫瘤實性成分信號值（T1WI 增強序列明顯強化部位判定為腫瘤實性部分）與同一層面對側腦白質(zhì)信號值（signal intensity，SI），每次測量盡量避開出血及囊變壞死區(qū)，選取病灶最大層面測量，興趣區(qū)選取20～40 mm2，測量三次后取平均值。

計算病灶對側正常腦白質(zhì)信號比，獲得4 個定量參數(shù)：T1WI 信號比（rT1）、T2WI 信號強度比（rT2）、T1WI增強信號比（rT1CE）和T2WI/T1WI 信號比（T2/T1），計算公式如下：

4.病理分析

應用SPSS 24.0 和R 4.1.3 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。正態(tài)分布的計量資料以x±s 表示，采用獨立樣本t 檢驗比較GBM 與PCNSL 之間的差異，應用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線評價SIR 各參數(shù)的診斷效能，并計算鑒別診斷的最佳界值、敏感度和特異度；采用Spearman 相關分析各參數(shù)值與Ki-67 LI 的相關性。

5.統(tǒng)計學方法

術后取腫瘤組織經(jīng)4%中性甲醛液固定，常規(guī)石蠟包埋、切片、HE 及免疫組化染色，得出病理診斷。使用Ki-67 行抗原抗體免疫組化染色，以細胞核內(nèi)出現(xiàn)棕褐色顆粒判定為陽性，對陽性細胞染色最高的區(qū)域進行計數(shù)：每5 個高倍視野的平均陽性細胞率，以百分數(shù)表示Ki-67 標記指數(shù)（Ki-67 label index，Ki-67 LI），代表腫瘤細胞的增殖活性。

本研究共納入GBM 72 例，其中男44 例，女28例，平均（53.7±15.1）歲；PCNSL 32 例，其中男23例，女9 例，平均（54.7±12.8）歲。臨床主要表現(xiàn)為頭痛、頭暈、顱內(nèi)壓增高、認知障礙或肢體偏癱等癥狀。

結果

1.GBM、PCNSL 一般資料

小龍是我們班出了名的個性要強又很自負的學生，他很聰明，數(shù)學成績從沒低過95分，但他愛斤斤計較、以自我為中心，脾氣暴躁、滿口粗話，又愛欺負同學，大家對他敬而遠之。我也常被他弄得焦頭爛額。借著學?！霸L萬家”活動，我早早安排了去他家的行程。

在我國遼寧撫順、云南騰沖、廣西、河南、四川、湖北、吉林、黑龍江等地區(qū)都有琥珀產(chǎn)出。其中儲量最豐富的地區(qū)就是遼寧撫順，它產(chǎn)自古生代石炭紀、中生代、直至幾千萬年前的第三紀煤層和其它巖層的原地沉積礦床中。其中第三紀是琥珀出產(chǎn)量最多的地質(zhì)年代，那時屬于亞熱帶氣候，四季溫暖濕潤適合松柏科植物生長繁殖并且分泌大量的樹脂，隨著盆地迅速沉降，原始森林被買入地下植物經(jīng)炭化形成煤質(zhì)，樹脂經(jīng)石化形成琥珀，這個時期產(chǎn)出的琥珀表面常被一層黑色煤質(zhì)包裹。

在長期的水土流失治理實踐中，各地創(chuàng)造出許多侵蝕溝治理技術，如黑龍江拜泉縣連續(xù)式柳跌水治溝、吉林省東部多類型谷坊群綜合治溝、遼寧省興城市石質(zhì)山區(qū)多功能治溝、內(nèi)蒙古山丘區(qū)植物立體封溝、黑龍江農(nóng)墾秸稈填溝等。通過推廣篩選，總結出多種行之有效、地域特點明顯的侵蝕溝防治模式，為東北黑土區(qū)侵蝕溝治理工程的實施奠定了技術基礎。

2.GBM 與PCNSL 信號強度比定量參數(shù)比較及ROC 曲線分析

腫瘤信號強度比定量參數(shù)見表1，GBM 組rT1、rT1CE 明顯低于PCNSL 組，而rT2、T2/T1 明顯高于PCNSL 組，兩組間差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。ROC曲線分析顯示單個SIR 參數(shù)（rT1、rT2、rT1CE、T2/T1）中，鑒別診斷效能最高為T2/T1（AUC 為0.877），其敏感度和特異度分別為93.8%、76.4%，當參數(shù)聯(lián)合后，rT1+rT1CE+rT2+T2/T1 鑒別診斷效能最高（AUC 為0.966），敏感度87.5%，特異度91.7%（表2，圖1～5）。

圖1 SIR 及聯(lián)合參數(shù)鑒別GBM 與PCNSL 的ROC 曲線

表1 GBM 與PCNSL 的MRI 連續(xù)變量（SIR）分析

表2 信號百分比定量參數(shù)對GBM 與PCNSL 的鑒別診斷能力

3.GBM 與PCNSL 信號強度比與Ki-67 表達相關性分析

ROC 曲線分析鑒別GBM 與PCNSL，rT1、rT2、rT1CE、T2/T1 四個參數(shù)及聯(lián)合指標都能有效鑒別兩者，其中單個參數(shù)分析T2/T1 鑒別診斷效能較高（AUC 為0.877），多個參數(shù)聯(lián)合后，rT1+rT1CE+rT2+T2/T1 鑒別診斷效能最高（AUC 為0.966），敏感度87.5%，特異度91.7%，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，聯(lián)合參數(shù)的曲線下面積均大于等于單個指標，且聯(lián)合參數(shù)間比較無明顯差異，但從臨床應用方便及可行性分析，多個參數(shù)聯(lián)合時圖像后處理及計算過程相對繁瑣、復雜，且需要增強檢查，而單個參數(shù)中T2/T1 計算方法簡便易行，鑒別診斷效能較優(yōu)，敏感度和特異度較均衡，因此筆者認為單從MRI 信號強度比分析鑒別GBM 與PCNSL 時，建議應用T2/T1 指標，如遇非典型復雜病例時可多參數(shù)聯(lián)合診斷或加掃DWI、MRS、ASL 等先進序列以提高診斷符合率［20,21］。

表3 GBM 與PCNSL 影像學定量參數(shù)與Ki-67 表達相關性分析

討 論

1.MRI 對GBM 與PCNSL 的鑒別價值與背景

本研究通過定量分析GBM 和PCNSL 信號強度比差異，PCNSL rT1 及rT1CE 明顯高于GBM，而rT2、T2/T1 明顯低于GBM，兩組比較差異具有統(tǒng)計學意義，這與Han 等［15］研究結果基本一致。GBM與PCNSL 信號強度比的差異可客觀反映其病理生理及微環(huán)境的不同，PCNSL 細胞排列緊密，核質(zhì)比大，細胞間質(zhì)含水量少，壞死囊變少見，而腫瘤沿血管周圍生長，破壞血腦屏障，導致T1 和T2*縮短，呈明顯均勻強化，影像定量參數(shù)表現(xiàn)為rT1及rT1CE 相對高，rT2 及T2/T1 相對低。GBM 具有明顯腫瘤異質(zhì)性，腫瘤細胞的迅速生長與血氧容量的相對不足，導致囊變壞死多見，血腦屏障嚴重破壞，腫瘤邊緣多發(fā)新生血管形成及通透性改變，增強特征多呈不均勻或花環(huán)狀強化，從而導致與PCNSL信號強度比的明顯差異［18,19］。

2.GBM 與PCNSL 信號強度比比較

術前鑒別GBM 與PCNSL 對臨床治療方案的選擇及患者預后具有重要意義，典型的GBM 在MRI 上主要表現(xiàn)為明顯壞死伴花環(huán)樣強化，而PCNSL 主要表現(xiàn)為明顯均勻強化的腫塊。然而在臨床實際工作中，存在一定數(shù)量的非典型病例，僅通過放射科醫(yī)師的臨床經(jīng)驗及肉眼主觀判斷容易誤診。近年來多數(shù)學者［8-11］認為應用MRI 先進序列（如DWI、MRS、DTI、PWI 等）、聯(lián)合多模態(tài)MRI及影像組學等方法對于GBM 與PCNSL 的鑒別診斷價值較大，但圖像后處理相對繁瑣，且需耗費醫(yī)生及患者更多時間，增加患者費用，對于年齡大、癥狀重者不能長時間配合檢查，從而影響診斷結果。而本研究通過常規(guī)MRI 腫瘤信號強度比探究兩者之間的差異，其主要優(yōu)勢在于：（1）腦內(nèi)腫瘤常規(guī)MRI 成像序列（T1WI、T2WI 及T1WICE）掃 描時間快，費用相對低，數(shù)據(jù)更易獲取，且增強T1WI被認為是腦腫瘤影像診斷的首選序列［6,12,13］；（2）通過肉眼觀察腫瘤特征及強化方式可初步判斷腫瘤性質(zhì)，但會受醫(yī)生資歷、MRI 序列參數(shù)差異及腫瘤特征不典型等多種因素影響［14］，以SIR 作為定量參數(shù)，獲得的數(shù)據(jù)客觀可靠，可重復性強。已有研究［15-17］顯示SIR 在腫瘤的鑒別診斷中有重要意義，T2/T1 值可用于乳腺、肝臟的良惡性病變鑒別以及對多發(fā)性硬化的定量分析。

圖2 GBM，男，69 歲，間斷性頭暈20 d。a)T2WI 右側基底節(jié)區(qū)團塊狀高信號，周圍水腫形成，rT2：1.860；b)T1WI 低信號，rT1：0.567，T2/T1：3.282；c)軸位和d)冠狀位T1WI 增強病灶呈環(huán)形強化，囊變壞死明顯，邊緣見明顯強化的實性成分，rT1CE：0.896；e)病理（HE×100）：腫瘤為星形細胞，分化差，呈浸潤性生長，可見明顯的地圖樣壞死；f)Ki-67（免疫組化×100）：瘤細胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 為20%圖3 PCNSL，男，50 歲，頭痛伴右側肢體乏力3 d。a)T2WI 左側頂葉中線旁團塊狀稍高信號，周圍水腫明顯，rT2：1.395；b)T1WI 呈稍低信號，rT1：0.632，T2/T1：2.209；c)軸位和d)冠狀位T1WI 增強呈明顯均勻強化，rT1CE：1.622；e)病理（HE×100）：瘤細胞以中等大小B 細胞為主，呈彌漫、浸潤性分布，沿血管間隙生長；f)Ki-67（免疫組化×100）：瘤細胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 為70%

圖4 GBM，女，42 歲，反復頭痛20+d，術前誤診為PCNSL。a)T2WI 右側額葉團塊狀高信號，周圍水腫明顯，rT2：1.371；b)T1WI 低信號，rT1：0.603，T2/T1：2.275；c)軸位和d)冠狀位T1WI 增強呈不均勻明顯強化，內(nèi)見少許壞死區(qū)，rT1CE：1.211；e)病理（HE×100）：腫瘤為星形細胞，分化較差，呈浸潤性生長，可見部分壞死；f)Ki-67（免疫組化×100）：瘤細胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 為15% 圖5 PCNSL，男，47 歲，頭暈2 周，術前誤診為GBM。a)T2WI 右側顳葉不規(guī)則團塊狀稍高信號，周圍水腫明顯，rT2：1.344；b)T1WI 呈不均勻稍低信號，rT1：0.629，T2/T1：2.137；c)軸位和d)冠狀位T1WI 增強呈花環(huán)樣不均勻強化，內(nèi)見囊變壞死，rT1CE：1.732；e)病理（HE×100）：瘤細胞以中等大小B 細胞為主，呈彌漫、浸潤性分布，內(nèi)見壞死區(qū)；f)Ki-67（免疫組化×100）：瘤細胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 為60%

GBM 組Ki-67 LI 為（32.53±18.25）%，PCNSL 組Ki-67 LI 為（65.63±13.12）%，兩組間比較差異具有統(tǒng)計學意義（t=-10.46，P＜0.001）。Spearman 相關分析顯示rT1 和rT1CE 與Ki-67 LI 呈正相關，rT2、T2/T1 與Ki-67 LI 呈負相關（表3）。

3.腫瘤SIR 定量參數(shù)評估Ki-67 LI 的價值

Ki-67 代表細胞增殖及有絲分裂程度，客觀反映腫瘤的增殖情況，輔助細胞與組織的免疫組化診斷，Ki-67 LI 越高，提示腫瘤細胞有絲分裂越強，細胞越密集［22］。既往有學者［22-25］研究認為MRI先進技術可無創(chuàng)評估膠質(zhì)瘤分級，MR 多個參數(shù)和Ki-67 LI 在不同腫瘤間存在一定相關性，如膠質(zhì)瘤瘤體Cho/NAA、Cho/Cr 與Ki-67 LI 呈正相關，DWI 各參數(shù)中ADCmean與腫瘤細胞增殖活性具有更好相關性。本研究中GBM 組Ki-67 LI 明顯低于PCNSL，兩組間比較差異具有統(tǒng)計學意義，這也進一步證實GBM 與PCNSL 在病理生理及細胞增殖水平的差異。MRI 定量參數(shù)rT1、rT2、rT1CE、T2/T1 與Ki-67 LI 具有輕度相關性，筆者認為這與GBM 和PCNSL 瘤細胞組成及增殖活性相關，GBM 為星形細胞，分化差，侵襲性強，多沿白質(zhì)纖維束向周圍腦實質(zhì)浸潤性生長，生長迅速及氧耗量增強，易導致瘤內(nèi)囊變壞死，血腦屏障不同程度破壞；而PCSNL 多為B 細胞型淋巴瘤，細胞密度大，細胞間質(zhì)含水量較少，細胞組織排列密集，常包繞血管，并沿血管周圍間隙浸潤生長，細胞有絲分裂增強，細胞增殖活性高，導致T1、rT1CE 相對高，而rT2、和T2/T1 相對低，這可能是MRI 腫瘤SIR 定量參數(shù)與Ki-67 LI 相關性的主要原因。

本研究亦存在一些不足：（1）回顧性、單中心數(shù)據(jù)分析，且同時收集兩臺MRI 掃描數(shù)據(jù)，掃描參數(shù)存在差異，統(tǒng)計可能存在偏倚；（2）僅完成MRI 常規(guī)序列分析，下一步將納入MRI 高級功能序列與常規(guī)MRI 定量參數(shù)對比研究。

為驗證掘進機位姿測量驗證系統(tǒng)的可靠性，根據(jù)研究團隊提出的掘進機位姿激光自動測量方法[3]及超寬帶掘進機位姿測量方法[19] ，在圖7模擬巷道內(nèi)對EBZ55掘進機試驗樣機進行位姿測量，以此作為位姿參數(shù)精度驗證系統(tǒng)的對比，試驗過程中模擬巷道全部封閉，為模擬巷道底板，在掘進機行駛路線布置厚度不同的木板與障礙物，由于在實際生產(chǎn)過程中，掘進機位姿檢測是在掘進機截割之前，因此掘進機保持行駛狀態(tài)即可，不必進行截割。同時，通過試驗檢驗遠程監(jiān)控系統(tǒng)及模擬試驗系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，掘進機位姿檢測試驗現(xiàn)場照片如圖9所示。試驗儀器及參數(shù)見表1。

長江上游控制性水庫群建成后，江湖關系變化帶來的“水少”問題日益顯現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，20世紀50年代，長江入湖水量年均約1 331.6億m3，但自2003年至2012年的10年間，年均入湖水量僅490億m3，衰減幅度達63.2%，其中枯季（10月至次年3月）入湖水量從500億m3減少至80億m3，減少了80%以上，見表2。另一方面，上游控制性水庫建成運行后，長江中游河道清水沖刷下切，平均縱向深度達2.1m，洞庭湖出流加快，9—10月份湖區(qū)水位消落加快，提前進入枯水期?？菟陂g洞庭湖成為“地上懸湖”，低枯期水域面積僅500km2左右，蓄水量不足20億m3。

綜上所述，腫瘤SIR 對于GBM 與PCSNL 鑒別診斷具有重要作用，SIR 定量參數(shù)可為主觀分析提供重要補充，并可初步評估Ki-67 LI 表達。