MRI征象及表觀彌散系數(shù)預(yù)測高級別膠質(zhì)瘤O6-甲基鳥嘌呤DNA甲基轉(zhuǎn)移酶啟動子甲基化

李昇霖，薛彩強，柯曉艾，鄧 娟，劉顯旺，周俊林

(蘭州大學(xué)第二醫(yī)院放射科 蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院 甘肅省醫(yī)學(xué)影像重點實驗室，甘肅 蘭州 730030)

膠質(zhì)瘤為最常見腦腫瘤，2016版WHO腦腫瘤分類中將Ⅲ、Ⅳ級膠質(zhì)瘤稱為高級別膠質(zhì)瘤(high-grade glioma, HGG)，約占原發(fā)性惡性腦腫瘤45%以上，惡性程度高，患者中位生存期短[1]，是臨床重大挑戰(zhàn)。O6-甲基鳥嘌呤DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(O6-methylguanine DNA methyltransferase, MGMT)啟動子甲基化狀態(tài)與化學(xué)治療(簡稱化療)膠質(zhì)瘤療效及患者生存率密切相關(guān)[2-3]，卻僅能通過術(shù)后基因檢測獲得MGMT啟動子甲基化狀態(tài)信息。術(shù)前無創(chuàng)性評估膠質(zhì)瘤MGMT甲基化狀態(tài)對制定治療方案及評估預(yù)后至關(guān)重要，而部分MRI征象與膠質(zhì)母細胞瘤IDH基因突變相關(guān)[4]。本研究觀察術(shù)前MRI征象及表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)評價HGG MGMT啟動子甲基化狀態(tài)的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2016年3月—2019年9月85例經(jīng)病理證實HGG(Ⅲ、Ⅳ級)并接受MGMT甲基化狀態(tài)基因檢測患者，男46例，女39例，年齡3～75歲，平均(48.0±14.9)歲；其中71例MR各序列圖像完整，14例未接受彌散加權(quán)成像；58例MGMT啟動子甲基化(+)，27例(-)。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Verio 3.0T超導(dǎo)型MR掃描儀行頭顱掃描。參數(shù)：平掃軸位及矢狀位自旋回波(spin echo, SE)-T1WI，TR 550 ms，TE 12 ms；軸位快速自旋回波(fast spin echo, FSE)-T2WI，TR 2 200 ms，TE 90 ms；軸位液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)T2WI，TR 9 000 ms，TE 110 ms，TI 2 371 ms；上述序列FOV 320 mm×320 mm，矩陣256×256，軸位層厚5 mm，層間距1.5 mm，矢狀位層厚8 mm，層間距2 mm。彌散加權(quán)成像采用SE-EPI序列加頻率選擇脂肪抑制技術(shù)，TR 4 000 ms，TE 100 ms，層厚9 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 260 mm×260 mm，矩陣256×192，b值為0、1 000 s/mm2。以流率3 ml/s注射對比劑Gd-DTPA 0.1 mmol/kg體質(zhì)量后，采集頭顱軸位、矢狀位和冠狀位增強T1WI。

1.3 圖像分析 由2名具有10年中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像學(xué)診斷經(jīng)驗的副主任醫(yī)師采用雙盲法讀片，意見不一致時經(jīng)協(xié)商確定；觀察指標(biāo)：定性指標(biāo)包括腫瘤部位、壞死、囊變、出血，瘤腦界面及強化程度；定量指標(biāo)包括腫瘤最大徑、水腫最大徑、囊變最大徑、最大ADC值(ADCMax)、平均ADC值(ADCMean)、最小ADC值(ADCMin)及相對ADC值(rADC)，取平均值作為結(jié)果。相關(guān)定義：rADC值為病灶實性成分ADCMean/半卵圓中心層面腦白質(zhì)ADCMean；根據(jù)膠質(zhì)瘤主體所在將病灶定位為額葉、顳葉、頂葉、枕葉或其他[4]；≥1/3腫瘤邊緣與非瘤腦組織分界不清且≥2個連續(xù)層面定義瘤腦界面模糊；囊變指具有張力的液性囊腔，囊液信號與腦脊液信號一致，囊壁厚薄均勻，且邊界清晰，增強后無強化或輕度強化；壞死指T1WI瘤體內(nèi)形態(tài)不規(guī)則囊液性信號區(qū)，信號稍高于腦脊液，與瘤體分界不清，囊壁厚薄不均，增強后囊壁與鄰近瘤體一致強化；以強化程度低于海綿竇為輕度強化，接近海綿竇但腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)可辨認為中度強化，腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能辨認為重度強化。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，行獨立樣本t檢驗。計數(shù)資料以頻數(shù)表示，行χ2檢驗或Fisher精確概率法。以Kappa檢驗評估2名醫(yī)師評價定性指標(biāo)的一致性，Kappa≥0.75為一致性較好，0.4≤Kappa<0.75為一致性一般，Kappa<0.4為一致性較差。繪制差異具有統(tǒng)計學(xué)意義的定量指標(biāo)預(yù)測HGG MGMT啟動子甲基化狀態(tài)的受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線，評價其診斷效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 MGMT啟動子不同甲基化狀態(tài)HGG的 MRI定性指標(biāo)比較(例)

表2 腦不同部位HGG MGMT啟動子甲基化狀態(tài)比較[例(%)]

2 結(jié)果

2.1 MRI定性指標(biāo)比較 2名醫(yī)師評價定性指標(biāo)結(jié)果一致性較好(Kappa=0.68～1.00，P均<0.05)。HGG MGMT啟動子甲基化(+)HGG較甲基化(-)者更易出現(xiàn)瘤腦界面模糊(P=0.05)，不同啟動子甲基化狀態(tài)HGG之間，其余MRI定性指標(biāo)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表1及圖1、2。左側(cè)顳葉HGG MGMT啟動子甲基化(+)率高于右側(cè)(P均<0.05，表2)。

2.2 MRI定量指標(biāo)比較 HGGMGMT甲基化(+)與MGMT甲基化(-)者間ADCMin、ADCMean及rADC值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，而ADCmax、腫瘤最大徑、水腫最大徑、壞死最大徑差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表3。

圖1 患者男，52歲，右側(cè)額葉膠質(zhì)母細胞瘤，MGMT啟動子甲基化(-) A、B.平掃MR T2WI(A)及T1WI(B)示右側(cè)額葉巨大腫塊，中心不規(guī)則壞死，周圍可見水腫帶，瘤腦界面顯示清晰，中線結(jié)構(gòu)略向左側(cè)移位； C.ADC圖示腫瘤實性部分呈明顯低信號，ADCMax=1.02 s/mm2，ADCMin=0.78 s/mm2，ADCMean=0.91 s/mm2，rADC=1.12； D.增強T1WI示病灶呈花環(huán)狀中度強化； E.病理圖(HE,×200)示腫瘤細胞彌漫性分布，瘤細胞異型性，核分裂象多見，伴柵狀壞死； F.MGMT啟動子甲基化檢測呈陰性

圖2 患者女，39歲，左側(cè)顳葉膠質(zhì)母細胞瘤，MGMT啟動子甲基化(+) A、B.平掃MR T2WI(A)及T1WI(B)示左側(cè)顳葉混雜信號腫物，瘤腦界面顯示不清，胼胝體壓部受侵； C.ADC圖示腫瘤整體呈稍低信號，ADCMax=1.12 s/mm2，ADCMin=0.92 s/mm2，ADCMean=1.02 s/mm2，rADC=1.31； D.增強T1WI呈花環(huán)狀明顯強化； E.病理圖(HE,×200)示腫瘤細胞密度增高，核漿比增大，核異型，其間伴壞死及微血管增生； F.MGMT啟動子甲基化檢測呈陽性

表3 不同MGMT啟動子甲基化狀態(tài)HGG的MRI定量指標(biāo)比較(±s)

表3 不同MGMT啟動子甲基化狀態(tài)HGG的MRI定量指標(biāo)比較(±s)

MGMT啟動子ADC值A(chǔ)DCMax(s/mm2)ADCMin(s/mm2)ADCMean(s/mm2)rADC甲基化(+)(n=50)1.13±0.230.98±0.251.06±0.241.39±0.31甲基化(-)(n=21)1.02±0.210.84±0.180.92±0.181.19±0.30t值1.882.332.312.51P值0.070.020.020.01MGMT啟動子腫瘤最大徑(cm)水腫最大徑(cm)壞死最大徑(cm)腫瘤徑/水腫徑壞死徑/水腫徑腫瘤徑/壞死徑甲基化(+)(n=50)5.41±1.711.71±1.001.89±1.533.88±1.901.37±1.322.49±2.24甲基化(-)(n=21)5.36±1.771.97±1.191.83±1.513.93±3.541.40±1.992.66±2.46t值0.11-0.970.17-0.08-0.07-0.28P值0.910.340.870.940.950.78

2.3 診斷效能 ADCMin值預(yù)測HGG MGMT啟動子甲基化陰陽性的曲線下面積(area under the curve, AUC)為0.72，截斷值取0.88 s/mm2時，其敏感度及特異度分別為76.00%、71.40%；ADCMean值的AUC為0.71，截斷值取0.98 s/mm2時，敏感度及特異度分別為72.00%、71.40%；rADC值的AUC為0.71，截斷值取1.24時，敏感度及特異度分別為74.00%、71.40%，見圖3。

圖3 ADCMin、ADCMean及rADC值預(yù)測HGG MGMT啟動子甲基化的ROC曲線

3 討論

MGMT啟動子甲基化是預(yù)測膠質(zhì)瘤預(yù)后的重要因素[5-6]。MGMT啟動子甲基化(+)HGG對化療較敏感[7]；且MGMT啟動子甲基化狀態(tài)與放射治療后腫瘤假性進展、復(fù)發(fā)時間和部位均密切相關(guān)。MRI能無創(chuàng)性預(yù)測膠質(zhì)母細胞瘤IDH基因狀態(tài)[4]、MGMT甲基化狀態(tài)[8]及TERT突變[9]等。術(shù)前明確HGG MGMT啟動子狀態(tài)對臨床個性化治療具有重要價值。

ELLINGSON等[10]觀察358例膠質(zhì)母細胞瘤，發(fā)現(xiàn)MGMT啟動子甲基化者更多分布于左側(cè)大腦半球顳葉附近。本組MGMT啟動子甲基化(+)HGG亦較(-)者更多見于左側(cè)顳葉，與之相符；而在整個腦區(qū)分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義。人腦結(jié)構(gòu)、功能及基因表達不對稱，HGG MGMT啟動子甲基化狀態(tài)在雙側(cè)大腦半球分布亦不對稱[11]。此外，本組MGMT啟動子甲基化(+)HGG瘤腦界面模糊者較(-)者多見，可能與HGG周圍腦組織浸潤有關(guān)：MGMT啟動子甲基化可致胞質(zhì)內(nèi)MGMT表達含量降低，DNA損傷與修復(fù)功能下降，伴隨腫瘤細胞Ki-67增殖指數(shù)降低[12-13]，使腫瘤細胞增殖相對減緩，可能是HGG及正常腦組織失去清晰瘤腦界面的原因[14]，而這對于制定膠質(zhì)瘤的手術(shù)方案具有重要意義，即MRI提示膠質(zhì)瘤可能存在MGMT啟動子甲基化時，應(yīng)盡量擴大手術(shù)切緣，以降低術(shù)后復(fù)發(fā)危險。有學(xué)者[15-16]認為MGMT啟動子甲基化(+)HGG較(-)者更易出現(xiàn)邊緣環(huán)形強化及壞死，但本組二者之間壞死、囊變及強化程度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。

本研究中MGMT啟動子甲基化(+)HGG的ADCMin、ADCMean及rADC均大于(-)者，ADCMin值、ADCMean、rADC截斷值分別取0.88 s/mm2、0.98 s/mm2、1.24，對預(yù)測MGMT啟動子甲基化狀態(tài)具有良好診斷效能。HAN等[16]認為MGMT啟動子甲基化(-)膠質(zhì)母細胞瘤(n=37)的ADC低于(+)者(n=40)，本研究結(jié)果與之基本一致。研究[17]表明，ADCMean與膠質(zhì)瘤MGMT啟動子甲基化比率呈正相關(guān)，且MGMT啟動子甲基化膠質(zhì)瘤ADCMean明顯高于未甲基化者，本研究結(jié)果與之相符。文獻[18]報道，ADCMin閾值取0.8 s/mm2能較好預(yù)測MGMT啟動子甲基化狀態(tài)。本研究以0.88 s/mm2為 ADCMin閾值，預(yù)測MGMT啟動子甲基化的敏感度為76.00%，特異度為71.40%。ADC變化主要取決于細胞大小及密度。就HGG而言，MGMT啟動子甲基化狀態(tài)可影響瘤細胞增殖及腫瘤進展[13]，而ADC可間接反映HGG惡性程度，ADC越大，腫瘤惡性程度越低，推測這可能是MGMT啟動子甲基化(+)HGG患者中位生存期高于甲基化(-)者的原因[19]，有待大樣本、多中心數(shù)據(jù)加以驗證。

總之，術(shù)前MRI征象及ADC對評價HGG MGMT啟動子甲基化有一定價值。