陳 程,董 磊,黃 歡
武漢市紅十字會(huì)醫(yī)院腫瘤科,湖北 武漢 430015
腦膠質(zhì)瘤是常見的源自神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的原發(fā)性顱腦腫瘤,由于腦膠質(zhì)瘤不同病理學(xué)級(jí)別患者的臨床治療方案存在較大差別,且預(yù)后差異也較大,故治療前準(zhǔn)確判斷其惡性程度并分級(jí)治療,對(duì)改善預(yù)后至關(guān)重要。磁共振成像(magnetic resonance image,MRI)彌散張量成像(diffusion tensor image,DTI)可通過(guò)水分子彌散運(yùn)動(dòng)情況評(píng)估腫瘤組織病理微觀特征,能夠彌補(bǔ)常規(guī)MRI的不足[1]。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)可促進(jìn)腫瘤血管新生,基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)可調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附能力,破壞血管內(nèi)皮屏障,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲。既往研究[2]證實(shí)VEGF、MMP-9均與腦膠質(zhì)瘤發(fā)生、進(jìn)展、局部浸潤(rùn)有關(guān)。有研究[3-4]表明,DTI定量參數(shù)有助于腦膠質(zhì)瘤病理學(xué)分級(jí)診斷。目前未見DTI定量參數(shù)與腫瘤組織中VEGF、MMP-9表達(dá)相關(guān)性的研究報(bào)道。本研究旨在探討DTI定量參數(shù)與腦膠質(zhì)瘤組織中VEGF、MMP-9表達(dá)的相關(guān)性及其對(duì)腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)診斷價(jià)值,以期為腦膠質(zhì)瘤臨床治療方案的制訂及預(yù)后評(píng)估提供參考。
選取2017年1月—2020年10月武漢市紅十字會(huì)醫(yī)院收治的204例腦膠質(zhì)瘤患者作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn):① 臨床癥狀表現(xiàn)為惡心、頭痛、癲癇、嘔吐等,均經(jīng)病理學(xué)檢查確診為腦膠質(zhì)瘤;② 接受MRI和DTI檢查,受檢7 d內(nèi)行手術(shù)治療;③ 術(shù)前無(wú)放化療接受史;④ 年齡>18周歲。排除標(biāo)準(zhǔn):① 免疫、內(nèi)分泌、血液系統(tǒng)疾病者;② 伴其他良惡性腫瘤者;③ 伴精神疾病或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腦部疾病者;④ 感染性疾病者;⑤ 臨床資料不完整者。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn),患者及家屬均知情同意。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)腫瘤病理學(xué)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[5]將患者分為低級(jí)別組94例(Ⅰ級(jí)34例、Ⅱ級(jí)60例),其中,男性54例,女性40例;年齡23~78歲,平均(55.8±14.4)歲;體重指數(shù)18~28 kg/m2,平均(23.2±5.7)kg/m2。高級(jí)別組110例(Ⅲ級(jí)64例、Ⅳ級(jí)46例),其中,男性5 8例,女性5 2例;年齡2 5~79歲,平均(56.2±14.7)歲;體重指數(shù)19~29 kg/m2,平均(23.3±5.6)kg/m2。兩組患者一般資料比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
1.2.1 DTI檢查
采用荷蘭Philips公司的Ingenia 3.0 T MRI掃描儀,先常規(guī)行MRI平掃檢查。軸位T1液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid-attenuated inversion recovery,F(xiàn)LAIR)序列:矩陣=320×256,回波時(shí)間(echo time,TE)/重復(fù)時(shí)間(repetition time,TR)=25 ms/2 200 ms,反轉(zhuǎn)時(shí)間/翻轉(zhuǎn)角度=850 ms/90°;T2加權(quán)成像(T2-weighted image,T2WI):矩陣=320×256,TE/TR=120 ms/6 000 ms;T2 FLAIR:層厚=5 mm,TE/TR=160 ms/7 500 ms,矩陣=320×256,反轉(zhuǎn)時(shí)間=2 500 ms。DTI檢查應(yīng)用單次激發(fā)平面回波自旋序列(echo planner imaging-spin echo,EPISE),檢查參數(shù):TE/TR=100 ms/8 000 ms,層厚=5 mm,b1值=0 s/mm2,b2值=1 000 s/mm2,矩陣=128×128,層間隔=0,視野(field of view,F(xiàn)OV)=240 mm×240 mm,回波次數(shù)=2,彌散梯度場(chǎng)選擇施加在不同的25個(gè)方向上。將EPI-SE圖像傳至服務(wù)器,通過(guò)DTI專業(yè)軟件(Functool 4.5)完成后處理,獲取表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,F(xiàn)A)等參數(shù)圖,選擇感興趣區(qū)(腫瘤實(shí)質(zhì)信號(hào)均勻區(qū)),均取測(cè)量3次的均值,定量測(cè)定ADC值、FA值、相對(duì)ADC(rADC)及相對(duì)FA(rFA)值、相對(duì)軸向彌散系數(shù)(relative axial diffusivity,rAD)值(相對(duì)值即實(shí)質(zhì)區(qū)參數(shù)值/對(duì)應(yīng)健側(cè)區(qū)參數(shù)值)。
1.2.2 腫瘤組織中VEGF、MMP-9水平檢測(cè)
收集所有患者經(jīng)手術(shù)切除的腫瘤組織,石蠟包埋、切片(4 μm)、脫蠟,3%過(guò)氧化氫滅活內(nèi)源性過(guò)氧化物酶,再加入枸櫞酸鹽緩沖液進(jìn)行熱修復(fù),室溫下加VEGF、MMP-9抗體(二者均為鼠抗人抗體,福州邁新生物技術(shù)公司),4 ℃過(guò)夜,溫育完成后二氨基聯(lián)苯胺(diaminobenzidine,DAB)顯色、復(fù)染(蘇木精)、脫水、封片(中性樹膠)。陽(yáng)性對(duì)照由試劑盒配套提供,陰性對(duì)照用磷酸鹽緩沖生理鹽水(phosphate buffered saline,PBS)。隨機(jī)提取5個(gè)高倍鏡視野(×400),VEGF、MMP-9陽(yáng)性細(xì)胞主要表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)染色呈棕黃色,通過(guò)免疫組織化學(xué)定量積分判斷結(jié)果[6]:①染色強(qiáng)度評(píng)分,無(wú)陽(yáng)性染色0分,淺黃色1分,黃色2分,棕黃色3分。② 陽(yáng)性細(xì)胞比率,<10%為0分,10%~25%為1分,25%~50%為2分(不含25%),50%~75%為3分(不含50%),>75%為4分。以評(píng)分①和評(píng)分②的乘積判定:0~1分為陰性(-),2~4分為弱陽(yáng)性(+),5~8分為中陽(yáng)性(++),≥9分為強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)(+++)。
① 比較兩組DTI定量參數(shù)(ADC、rADC、rAD、FA、rFA值);② 比較兩組腫瘤組織中VEGF、MMP-9水平;③ 分析DTI定量參數(shù)對(duì)腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)診斷價(jià)值;④ 分析DTI定量參數(shù)與腫瘤組織中VEGF、MMP-9水平的相關(guān)性。
采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)數(shù)資料以n(%)表示,采用χ2檢驗(yàn),等級(jí)資料采用非參數(shù)Mann-Whitney U檢驗(yàn);計(jì)量資料以±s表示,采用t檢驗(yàn);采用受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線評(píng)估診斷效能,曲線下面積(area under curve,AUC)為0.7~0.9提示具有一定診斷準(zhǔn)確度;相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析;P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
高級(jí)別組DTI定量參數(shù)rADC、ADC、rAD、FA、rFA值均低于低級(jí)別組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,表1)。高級(jí)別與低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤影像學(xué)表現(xiàn)及病理學(xué)圖片見圖1、2。
圖1 典型病例1(患者,女性,57歲,左側(cè)額葉低級(jí)別膠質(zhì)瘤,WHO Ⅱ級(jí))影像圖及病理學(xué)表現(xiàn)
表1 兩組DTI定量參數(shù)比較 ±s
組別 n rADC ADC×10-3/(mm2·s-1) rAD FA rFA低級(jí)別組 94 1.89±0.39 1.47±0.31 1.16±0.28 0.17±0.05 0.31±0.11高級(jí)別組 110 1.60±0.44 1.23±0.32 0.98±0.23 0.11±0.03 0.21±0.06 t值 3.507 3.736 3.595 6.231 5.533 P值 0.001 0.000 0.001 0.000 0.000
圖2 典型病例2(患者,女性,60歲,右側(cè)顳葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤,WHO Ⅳ級(jí))影像圖及病理學(xué)表現(xiàn)
高級(jí)別組腫瘤組織中VEGF、MMP-9陽(yáng)性表達(dá)率均高于低級(jí)別組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,表2及圖1、2)。
表2 兩組腫瘤組織中VEGF、MMP-9水平比較 n(%)
ROC曲線分析顯示:DTI定量參數(shù)rADC、ADC、rAD、FA、rFA診斷腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的AUC分別為0.701、0.719、0.704、0.794、0.789,均有一定診斷準(zhǔn)確度(P均<0.05,表3,圖3)。
圖3 DTI定量參數(shù)對(duì)腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)診斷的ROC曲線
表3 DTI定量參數(shù)診斷腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的ROC曲線分析結(jié)果
Spearman分析顯示:DTI定量參數(shù)rADC、ADC、rAD、FA、rFA與腫瘤組織中VEGF、MMP-9表達(dá)均呈負(fù)相關(guān)(P<0.05,表4)。
表4 DTI定量參數(shù)與腫瘤組織中VEGF、MMP-9水平的相關(guān)性
DTI技術(shù)可顯示體內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)方向、位移等細(xì)微特征,量化評(píng)估分子彌散的各向異性數(shù)據(jù),通過(guò)三維角度定量測(cè)定彌散情況,常用定量參數(shù)包括ADC、FA、AD等。ADC反映分子彌散位移強(qiáng)度,評(píng)估細(xì)胞間隙分子彌散情況。FA反映腦白質(zhì)纖維完整性、神經(jīng)纖維密度、彌散方向。目前,部分研究證實(shí)了ADC、FA與腫瘤生物學(xué)特性的關(guān)系,李論等[7]研究表明,DTI定量參數(shù)FA有助于腦膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級(jí)評(píng)估,而不同病理學(xué)分級(jí)患者ADC、rADC對(duì)比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;蔡志超等[8]研究發(fā)現(xiàn),瘤體ADC在不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而FA無(wú)明顯差異。徐慧琳等[9]的研究表明,DTI定量參數(shù)可用于腦膠質(zhì)瘤病理學(xué)分級(jí)診斷,且與VEGF表達(dá)、Ki-67增殖指數(shù)密切相關(guān)。鑒于目前研究結(jié)論不一,并且缺乏DTI定量參數(shù)與腫瘤組織學(xué)相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析,故本研究結(jié)合DTI定量參數(shù)與腫瘤組織中VEGF、MMP-9表達(dá)的相關(guān)性分析來(lái)評(píng)估DTI定量參數(shù)在腦膠質(zhì)瘤中的應(yīng)用價(jià)值。
本研究結(jié)果顯示,高級(jí)別組DTI定量參數(shù)rADC、ADC、rAD、FA、rFA值均低于低級(jí)別組(P<0.05),且ROC曲線分析顯示,rADC、ADC、rAD、FA、rFA對(duì)腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)均有一定診斷準(zhǔn)確度(P均<0.05)。分析認(rèn)為:① 通常情況下,腫瘤惡性度越高,相應(yīng)組織細(xì)胞密度則越高,而FA值提示各向異性程度,故FA值隨病灶惡性度增高而增大。但腦膠質(zhì)瘤具有浸潤(rùn)生長(zhǎng)特性,白質(zhì)由于遭受破壞已不具有原來(lái)正常的結(jié)構(gòu),造成彌散各向異性出現(xiàn)降低。另一方面,考慮與神經(jīng)纖維髓鞘結(jié)構(gòu)丟失及神經(jīng)軸突喪失了排列順序和方向性有關(guān),使得某一特定的方向限制水分子運(yùn)動(dòng)的細(xì)胞膜及髓磷脂鞘減少,導(dǎo)致病變組織水分子彌散各向異性降低[10]。② 活體組織內(nèi)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、微循環(huán)等對(duì)水分子彌散均會(huì)構(gòu)成影響,從而ADC值受一定影響。由于低級(jí)別瘤的組織細(xì)胞增殖度、惡性度相比高級(jí)別瘤要低,瘤體實(shí)質(zhì)細(xì)胞成分相對(duì)少,而相應(yīng)的細(xì)胞間隙更大,因此對(duì)分子彌散更有利[11],故rADC、ADC值增高,李章宇等[12]研究也表明,低級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤體的rADC值高于高級(jí)別膠質(zhì)瘤。③ 隨腦膠質(zhì)瘤級(jí)別增加,細(xì)胞密度、數(shù)量增加,多核細(xì)胞構(gòu)成比增加,核異型性增大,造成實(shí)質(zhì)循環(huán)中限制分子彌散,腫瘤實(shí)質(zhì)軸向彌散在高級(jí)別瘤中受限更加明顯,故rAD值更低[13]。
VEGF是影響血管通透性的血管生成刺激因子,腦膠質(zhì)瘤病理生理過(guò)程中組織缺血缺氧可刺激VEGF分泌,VEGF又可參與腫瘤血管新生,影響腫瘤浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移。MMP-9可調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附,破壞腫瘤周圍基質(zhì)及血管內(nèi)皮屏障,促細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲。既往研究[14-15]證實(shí),VEGF、MMP-9隨腦膠質(zhì)瘤分級(jí)增加而陽(yáng)性表達(dá)增加,甚至出現(xiàn)片塊狀陽(yáng)性分布;二者與腦膠質(zhì)瘤惡性度有關(guān),可作為生物學(xué)指標(biāo)用于臨床評(píng)估。本研究結(jié)果顯示,高級(jí)別組腫瘤組織中VEGF、MMP-9陽(yáng)性表達(dá)率均高于低級(jí)別組(P<0.05),且Spearman分析顯示,DTI定量參數(shù)rADC、ADC、rAD、FA、rFA與腫瘤組織中VEGF、MMP-9表達(dá)均呈負(fù)相關(guān)(P<0.05),隨著VEGF、MMP-9表達(dá)升高,腦膠質(zhì)瘤DTI定量參數(shù)值隨之降低,提示DTI定量參數(shù)與腫瘤組織中VEGF、MMP-9表達(dá)具有相關(guān)性。分析其具有相關(guān)性的病理生理學(xué)基礎(chǔ)是VEGF、MMP-9能促進(jìn)腫瘤血管的生成,VEGF、MMP-9可調(diào)控血管生成進(jìn)而影響腫瘤生物學(xué)變化(腫瘤分化、進(jìn)展、侵襲等),與腦膠質(zhì)瘤分級(jí)、惡性程度、周圍水腫、血管新生等關(guān)系密切;腦膠質(zhì)瘤侵犯周圍腦組織,出現(xiàn)水腫、惡化等病理生理狀態(tài)下,會(huì)促使周圍腦組織、神經(jīng)纖維束的水分子彌散運(yùn)動(dòng)和各向異性產(chǎn)生轉(zhuǎn)變[16]。
綜上所述,DTI定量參數(shù)與腦膠質(zhì)瘤組織中VEGF、MMP-9水平具有一定相關(guān)性,且DTI定量參數(shù)有助于腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)診斷,可為腦膠質(zhì)瘤臨床治療及預(yù)后評(píng)估提供更為客觀的影像學(xué)依據(jù)。由于受樣本量限制,本研究未對(duì)各病理學(xué)分級(jí)進(jìn)行細(xì)化分析,接下來(lái)將進(jìn)一步探索多參數(shù)彌散成像以及對(duì)不同級(jí)別、不同細(xì)胞類型的膠質(zhì)瘤進(jìn)行分層研究。