磁共振征象評(píng)估間變性星形細(xì)胞瘤異檸檬酸脫氫酶-1突變狀態(tài)的研究

柯曉艾，張巧瑩，周青，韓蕾，張文娟，周俊林

間變性星形細(xì)胞瘤(anaplastic astrocytoma，AA)為世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO )定義的Ⅲ級(jí)腦腫瘤，約占腦惡性膠質(zhì)瘤患者的12%～34%[1]。高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤常呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，與周圍正常腦組織無(wú)明確邊界，在接受手術(shù)治療時(shí)難以完全切除。隨著腫瘤分子生物學(xué)的發(fā)展，大量研究表明異檸檬酸脫氫酶-1 (isocitrate dehydrogenase 1，IDH-1)的突變狀態(tài)與腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生、生化代謝以及疾病發(fā)展有密切關(guān)聯(lián)[2]，IDH-1基因突變的腦膠質(zhì)瘤患者較IDH-1野生型預(yù)后更好[3]。2016版WHO將IDH-1加入到了中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的分類當(dāng)中，將其作為腫瘤分類的重要因素之一[4]。近年來(lái)針對(duì)IDH-1突變的靶向藥物研發(fā)取得了較大的進(jìn)展，且部分藥物已進(jìn)入臨床階段[5]。根據(jù)IDH-1基因突變的狀態(tài)對(duì)間變性星形細(xì)胞瘤分類，可以幫助臨床醫(yī)生對(duì)腫瘤預(yù)后進(jìn)行評(píng)估，并制訂個(gè)體化治療方案以及預(yù)測(cè)治療效果。因此，如何在術(shù)前診斷腫瘤是否發(fā)生IDH-1突變具有非常重要的臨床價(jià)值。筆者旨在探討磁共振征象在術(shù)前評(píng)估間變性星形細(xì)胞瘤IDH-1突變狀態(tài)中的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2016年3月至2018年6月我院經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的45例間變性星形細(xì)胞瘤患者的臨床及影像資料，其中男24例，女21例，年齡12～74歲，平均46.5歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前未經(jīng)化療新診斷的間變性星形細(xì)胞瘤；術(shù)前進(jìn)行MR常規(guī)及功能序列掃描，包括T1WI、T2WI、液體反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR)、增強(qiáng)T1WI、擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)。排除標(biāo)準(zhǔn)：影像學(xué)資料不完整；病理切片缺損；基因測(cè)序結(jié)果無(wú)效。所有患者均于檢查前簽署了知情同意書。

1.2 儀器與方法

使用Siemens 3.0 T Verio MR掃描儀，所有患者術(shù)前行常規(guī)T1WI、T2WI、T2WI-FLAIR，DWI序列，平掃后均行增強(qiáng)掃描。掃描序列及參數(shù)：GRE：T1WI，TR 550 ms，TE 11 ms，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm，視野(FOV) 260 mm×260 mm，矩陣256×256；TSE：T2WI，TR 2200 ms，TE 96 ms，回波時(shí)間10 ms，回波鏈長(zhǎng)度8，激勵(lì)次數(shù)2。T2WI-FLAIR，TR 9000 ms，TE 110.0 ms，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm；DWI (SE序列)：TR 4500 ms，TE 98 ms，層厚5.0 mm，層距1.5 mm，矩陣256×256，b值=0、1000 s/mm2。增強(qiáng)掃描經(jīng)肘靜脈團(tuán)注Gd-DTPA，劑量0.1 mmol/kg，流速3 ml/s。

1.3 圖像分析及測(cè)量

所有病例圖像均采取盲法分析，由2名從事MRI影像診斷工作10年以上經(jīng)驗(yàn)豐富的影像診斷醫(yī)師完成，分別記錄腫瘤發(fā)生部位、信號(hào)、病變個(gè)數(shù)、大小、邊界、瘤周水腫、是否囊變壞死、出血以及對(duì)比增強(qiáng)情況，當(dāng)意見不一致時(shí)進(jìn)行協(xié)商統(tǒng)一結(jié)果。其中，腫瘤的部位采用腫瘤主體所占據(jù)位置，可分為額葉，顳葉，頂葉，枕葉，并將其分為左右兩側(cè)。病變個(gè)數(shù)分為單發(fā)或多發(fā)(2個(gè)及以上)病灶。腫瘤邊界分為清楚或模糊。囊變壞死為與腦脊液信號(hào)相似的囊性病灶。腫瘤大小記錄為其實(shí)性部分最大徑。水腫定義為在T2WI和FLAIR圖像上為高信號(hào)但增強(qiáng)掃描無(wú)強(qiáng)化區(qū)，同時(shí)記錄水腫最大徑。增強(qiáng)：低于海綿竇為輕度強(qiáng)化，類似海綿竇但腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)可辨認(rèn)為中度強(qiáng)化，腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能辨認(rèn)為重度強(qiáng)化[6]。最小表觀擴(kuò)散系數(shù)值(minimal ADC，mADC)值測(cè)量需根據(jù)T1WI、T2WI以及增強(qiáng)圖像確定病變實(shí)性成分，于信號(hào)最低區(qū)域取繪制感興趣區(qū)，并避開病灶內(nèi)肉眼可見的囊變壞死、出血及水腫區(qū)，并取對(duì)側(cè)正常區(qū)域ADC值標(biāo)準(zhǔn)化最小表觀系數(shù)(ratio of minimal ADC，rmADC)。感興趣區(qū)(region of interest，ROI)面積取10～20 mm2，于b=1000 s/mm2下，每一腫瘤測(cè)量3次取平均值。

1.4 病理分析

所有病例均行手術(shù)切除治療，切除標(biāo)本徑4%甲醛溶液固定24 h，常規(guī)脫水，浸蠟包埋、切片，行HE染色及免疫組織化學(xué)染色。IDH-1突變檢測(cè)：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction，PCR)擴(kuò)增測(cè)序。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本研究所有研究數(shù)據(jù)均采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。計(jì)量資料以±s表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher確切概率法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 腫瘤發(fā)病年齡、性別、部位及定性MRI征象

間變性星形細(xì)胞瘤中IDH-1突變型好發(fā)于右側(cè)額葉，IDH-1野生型好發(fā)于左側(cè)額葉，兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。IDH-1突變型者囊變壞死占45%，野生型者占75%，兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。強(qiáng)化程度為無(wú)強(qiáng)化、輕度強(qiáng)化、中度強(qiáng)化、重度強(qiáng)化者IDH-1突變型分別占比25%、50%、20%、5%，IDH-1野生型分別占比8%、12%、52%、28%，兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。IDH-1突變型腫瘤與IDH-1野生型腫瘤的發(fā)病性別、平均年齡、腫瘤個(gè)數(shù)、邊界、是否出血等征象，經(jīng)卡方檢驗(yàn)及t檢驗(yàn)，均為P＞0.05(表1，圖1、2)。

圖1 男，58歲，右側(cè)額葉間變性腦膠質(zhì)瘤IDH-1突變型。A～E：示右側(cè)額葉稍長(zhǎng)T1，稍長(zhǎng)T2信號(hào)影，病灶內(nèi)見小片狀長(zhǎng)T1、長(zhǎng)T2信號(hào)影，最大徑4.8 cm，DWI呈等低信號(hào)，ADC呈高信號(hào)，增強(qiáng)掃描未見強(qiáng)化，病灶邊界尚清，周圍未見明顯水腫帶。mADC=1.12×10-3 mm2/s，rmADC=0.14×10-3 mm2/s。F：示瘤細(xì)胞增生密集，胞漿嗜酸，核漿比增大，核深染，異型性明顯，核分裂象多見 圖2 女，57歲，左側(cè)額葉間變性腦膠質(zhì)瘤IDH-1野生型。A～E：示左側(cè)額葉囊實(shí)性占位，實(shí)性成分呈稍長(zhǎng)T1、稍長(zhǎng)T2信號(hào)影，囊性成分呈長(zhǎng)T1、長(zhǎng)T2信號(hào)影，最大徑8.2 cm，實(shí)性成分于DWI呈高信號(hào)，ADC呈等稍低信號(hào)影，增強(qiáng)掃描病灶不均勻明顯強(qiáng)化，周圍水腫明顯，mADC=0.83×10-3 mm2/s，rmADC=0.12×10-3 mm2/s。F：瘤細(xì)胞增生密集，胞漿嗜酸，核漿比增大，核深染，異型性明顯，核分裂象多見Fig. 1 Male, 58 years old, right frontal anaplastic glioma IDH-1 mutant. The right frontal lobe of A—E is slightly longer than T1, and the T2 signal is slightly longer. The lesion has a small T1 and long T2 signal, and the maximum diameter is 4.8 cm. The DWI is low signal, the ADC is high signal, and the enhanced scan is not enhanced. The border of the lesion was still clear, and no obvious edema band was seen around. mADC=1.12×10-3 mm2/s, rmADC=0.14×10-3 mm2/s. F: The tumor cells are densely proliferated, the cytoplasm is acidophilic, the nucleoplasmic ratio is increased, the nuclear is deeply stained, the atypia is obvious, and the mitosis is more common. Fig. 2 Female 57 years old, left frontal anaplastic glioma IDH-1 wild type. The left frontal lobe of A—E has a large cystic solid space. The solid component is slightly longer T1 and slightly longer T2 signal. The cystic component is long T1 and long T2 signal, the maximum diameter is 8.2 cm, and the solid component is high on DWI. Signal, ADC showed a slightly lower signal shadow, enhanced scan lesions were unevenly enhanced, and the surrounding edema was obvious. mADC=0.83×10-3 mm2/s, rmADC=0.12×10-3 mm2/s. F: The tumor cells are densely proliferated, the cytoplasm is acidophilic, the nucleoplasmic ratio is increased, the nuclear is deeply stained, the atypia is obvious, and the mitosis is more common.

表1 間變性星形細(xì)胞瘤的主要臨床資料及定性MRI征象Tab. 1 Main clinical data and qualitative MRI signs of interstitial astrocytoma

表2 間變性星形細(xì)胞瘤MRI定量指標(biāo)Tab. 2 Quantitative MRI index of anaplastic astrocytoma

2.2 定量MRI征象

IDH-1突變組腫瘤平均最大徑(50.01±19.11) mm，IDH-1野生組腫瘤平均最大徑(64.58±11.52) mm，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.013)。IDH-1突變組mADC值均值為(0.84±0.14)×10-3mm2/s，IDH-1野生組mADC值均值為(1.17±0.20)×10-3mm2/s，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.037)。IDH-1突變組rmADC值均值為(0.16±0.04)×10-3mm2/s，IDH-1野生組rmADC值均值為(0.13±0.02)×10-3mm2/s，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.015)。IDH-1突變組腫瘤周圍水腫平均最大徑與IDH-1野生組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.521)(表2)。

3 討論

3.1 IDH-1概述

自2008年P(guān)arsons等[7]發(fā)現(xiàn)IDH-1突變對(duì)腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展、診斷治療及預(yù)后有重要意義以來(lái)，大量研究表明IDH-1突變已經(jīng)成為臨床上公認(rèn)的預(yù)測(cè)腦膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的生物學(xué)指標(biāo)，WHOⅢ級(jí)間變性星形細(xì)胞瘤IDH-1突變型和野生型的生存期分別為65個(gè)月和20個(gè)月。在高級(jí)別膠質(zhì)瘤中IDH-1突變的患者在外科手術(shù)完全切除腫瘤可改善預(yù)后，而IDH-1野生型患者是否完全切除手術(shù)不影響預(yù)后[8]。Houillier等[9]發(fā)現(xiàn)IDH-1突變可作為影響替莫唑胺臨床療效的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。2016年WHO也首次在腦膠質(zhì)瘤分類中納入了分子標(biāo)準(zhǔn)。IDHl是三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵性限速酶，可催化異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate，α-KG)及二氧化碳，為細(xì)胞新陳代謝提供能量，當(dāng)IDH-1突變時(shí)異檸檬酸脫氫酶與底物的結(jié)合能力減低，催化NADPH依賴性還原反應(yīng)使α-KG變成2-羥基戊二酸(2-bydroxyglutarate，2-HG)，如果2-HG在人體中大量蓄積，正常細(xì)胞逐漸轉(zhuǎn)化為惡性細(xì)胞，促使腫瘤進(jìn)一步發(fā)展[10]。因此術(shù)前評(píng)估IDH-1突變狀態(tài)可為患者的預(yù)后及個(gè)體化治療方案的選擇提供必要的臨床價(jià)值。

3.2 MRI基本征象對(duì)比

有報(bào)道IDH-1突變型患者在WHO Ⅱ～Ⅳ級(jí)星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤中均發(fā)生于相對(duì)年輕的患者。Hartann等[11]報(bào)道WHOⅢ級(jí)的腦腫瘤IDH-1突變型較野生型患者年輕6歲。本研究中間變性星形細(xì)胞瘤IDH突變組與野生組發(fā)病平均年齡無(wú)明顯差異，可能與樣本量有限有關(guān)。Metellus等[12]報(bào)道IDH-1野生型膠質(zhì)瘤好發(fā)于額顳島葉，體積比IDH-1突變型腫瘤大。本研究中IDH突變型腦膠質(zhì)瘤好發(fā)于右側(cè)額葉，野生型好發(fā)于左側(cè)額葉，兩者對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，與既往報(bào)道[12-13]一致。通過(guò)分析腫瘤的最大直徑、水腫最大直徑、病變個(gè)數(shù)、腫瘤邊界、囊變壞死、強(qiáng)化程度等MRI征象，本研究發(fā)現(xiàn)間變性星形細(xì)胞瘤IDH-1野生型腫瘤表現(xiàn)為更大的直徑、更高的囊變壞死率及更顯著的強(qiáng)化程度。目前，較少研究證明膠質(zhì)瘤的囊變壞死程度與IDH-1突變與否有直接相關(guān)性，但既往研究表明IDH-1野生型腦膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后較IDH-1突變型患者差[3，9]，有學(xué)者研究高級(jí)別膠質(zhì)瘤在術(shù)前MRI顯示腫瘤內(nèi)囊變壞死程度是影響預(yù)后的重要因素，這也從側(cè)面印證了本研究的結(jié)果。在本研究20例IDH-1突變型間變性膠質(zhì)瘤中，無(wú)強(qiáng)化、輕度強(qiáng)化的病例分別為5例和10例，占比約75%，而25例IDH-1野生型間變性膠質(zhì)瘤中，中度強(qiáng)化、重度強(qiáng)化病例分別為13例和7例，占比約80%。腦腫瘤的強(qiáng)化程度反映了腫瘤組織內(nèi)的微血管密度，同時(shí)也反映了腫瘤的浸潤(rùn)與增殖程度的情況。有學(xué)者認(rèn)為由于IDH-1突變的膠質(zhì)瘤內(nèi)新生血管含量少，在增強(qiáng)掃描時(shí)強(qiáng)化程度低，屬于浸潤(rùn)性和增殖偏低的表型。既往研究也發(fā)現(xiàn)在MRI增強(qiáng)掃描中出現(xiàn)強(qiáng)化顯著的間變性星形膠質(zhì)瘤更易復(fù)發(fā)，生存期更短。由于IDH-1突變型腦膠質(zhì)瘤患者比IDH-1野生型患者具有更好的預(yù)后及更長(zhǎng)的生存期，以上研究也進(jìn)一步印證了本研究的結(jié)果。

3.3 ADC值對(duì)比

目前擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)序列可通過(guò)評(píng)估自由水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)幅度的改變，提供腫瘤內(nèi)部微環(huán)境信息。DWI顯示高信號(hào)，提示水分子的自由擴(kuò)散受限，說(shuō)明腫瘤細(xì)胞的密度越高。根據(jù)DWI序列獲得的ADC值能對(duì)水分子的擴(kuò)散進(jìn)行量化評(píng)估，其與擴(kuò)散受限程度呈負(fù)相關(guān)[14]。有學(xué)者研究表明膠質(zhì)瘤中IDH-1突變型的平均ADC值顯著低于IDH-1野生型[15]。由于高級(jí)別膠質(zhì)瘤組織具有更強(qiáng)的異型性，瘤體常伴有囊變壞死、出血等改變，因此部分學(xué)者認(rèn)為平均ADC常常不能夠準(zhǔn)確反映腫瘤細(xì)胞的密度和增殖情況。Mabray等[16]研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)腫塊樣脫髓鞘病變與原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和高級(jí)別膠質(zhì)瘤等原發(fā)性腦腫瘤的鑒別診斷中，mADC值的效能要高于平均ADC值，mADC值反映了瘤體內(nèi)的最高密度。本研究中間變性星形細(xì)胞瘤IDH野生型的mADC、rmADC值均小于DIH1突變型，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其原因可能是由于IDH-1野生型間變性膠質(zhì)瘤細(xì)胞惡性程度更高，因此具有更高的異型性，細(xì)胞密度更高，細(xì)胞外間隙更小，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散更明顯，進(jìn)而mADC、rADC值較IDH-1突變型更低。

3.4 結(jié)論與不足

綜上所述，本研究結(jié)果顯示常規(guī)MRI影像特征可用來(lái)術(shù)前評(píng)估間變性星形細(xì)胞瘤的IDH-1突變狀態(tài)。IDH-1突變型腫瘤多發(fā)生于右側(cè)額葉，腫瘤最大直徑、壞死程度、強(qiáng)化程度均低于IDH-1野生型，IDH-1突變型的mADC值、rmADC值高于野生型。通過(guò)應(yīng)用MRI影像特征對(duì)IDH-1突變狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠更好地指導(dǎo)臨床采用個(gè)體化治療方案及預(yù)后評(píng)估。但是，本研究病例數(shù)偏少，且筆者只研究了MRI常規(guī)影像參數(shù)，并未結(jié)合DTI、ASL和MRS等功能成像指標(biāo)，在以后的研究中，會(huì)結(jié)合多模態(tài)磁共振成像技術(shù)來(lái)進(jìn)行術(shù)前IDH-1突變狀態(tài)的評(píng)估，使結(jié)果更加豐富、更具有說(shuō)服力。

利益沖突：無(wú)。