趙秋月，梁雪，榮萍，陳文倩，馬一鳴，韓小偉

0 前言

肺癌（lung cancer, LC）是患病率及死亡率均位居全球首位的癌癥[1-2]。近年來，隨著人口老齡化的發(fā)展以及生活環(huán)境的改變，我國LC患者逐年增加，據統(tǒng)計2020年我國因LC死亡的人數高達81萬，占全球LC 死亡人數的40%[3]。預估到2025 年，我國每年將有一百萬人死于LC[4]。

除呼吸系統(tǒng)的癥狀外，多項神經影像學研究發(fā)現LC及化療可導致患者多個腦區(qū)的結構及功能發(fā)生異常改變[5-6]。一項橫斷面研究顯示，LC 患者大腦左側楔前葉及右側額上回等腦區(qū)的皮層厚度和灰質體積顯著減小[7]。LIU 等[8]和SIMó 等[9]的研究證明，化療前后LC患者大腦白質纖維微結構出現不同程度的紊亂。此外，與健康對照（healthy control, HC）組相比，LC患者腦功能網絡連接減少，并且化療后的LC患者降低程度更加顯著[10]。上述研究利用MRI 神經影像學分析方法證明LC及化療造成患者大腦異常的神經影像學表現，但是目前尚缺乏具體研究來定量探討LC 患者化療前后腦脊液（cerebrospinal fluid,CSF）容量的改變，因此本研究結合橫向以及縱向分析方法，探討LC及化療對患者顱內CSF容量的影響。

1 材料與方法

1.1 研究對象

在橫斷面研究中，回顧性分析2019 年5 月至2021 年12 月期間于我院就診的151 例LC 患者病例，其中38 例已接受化療的肺癌（chemotherapy lung cancer, CLC）患者為CLC 組，113 例未接受化療的肺癌（non-chemotherapy lung cancer, NCLC）患者為NCLC 組，同時招募年齡、性別以及學歷均相互匹配的HC 39 例為HC 組。LC 診斷及分型依據金標準病理結果。LC 患者和HC 的共同納入標準如下：（1）年齡＜80 歲；（2）無精神疾病及精神類藥物使用史；（3）顱腦MRI檢查未發(fā)現腦器質性病變及明顯的腦萎縮；（4）慢性缺血缺氧性改變Fazekas 分級＜2 級；（5）右利手。三組受試者的排除標準如下：（1）LC 患者發(fā)生癌癥腦轉移；（2）CLC 患者行非鉑化療?？v向研究中，回顧性分析在2020 年7 月至2022 年1 月期間收治本院的另外20 例LC 患者病例，且與橫斷面研究受試者無重復，其納排除標準同橫斷面研究。該20 例患者先后在一年內進行兩次相同的顱腦MRI掃描，并且其中有5例患者經歷3次掃描，2例患者接受4次掃描，1例患者共接受5次掃描。

本研究遵守《赫爾辛基宣言》，并經南京大學附屬鼓樓醫(yī)院倫理委員會批準，免除受試者知情同意，批準文號：2020-379-01。

1.2 研究方法

1.2.1 臨床基本信息、癌癥相關數據采集

回顧性分析所有受試者包括年齡、性別、學歷在內的人口統(tǒng)計學信息，并記錄LC 患者癌癥相關臨床資料，包括病理類型、臨床分期、化療方案及療程、腫瘤大小等。

1.2.2 MRI數據采集

使用飛利浦 Ingenia CX 3.0 T 磁共振儀并配有32 通道dStream 頭部相控陣線圈對受試者行顱腦MRI掃描。掃描3D快速擾相梯度回波序列，采集受試者顱腦3D-T1WI 高分辨率結構像。掃描參數如下：TR 6.6 ms，TE 3.0 ms，翻轉角8°，FOV 250 mm×250 mm，矩 陣250×250，體 素 大 小1 mm×1 mm×1 mm，無間隔，信號激勵次數1。

1.2.3 圖像處理

使用聯(lián)影智能腦容量測量軟件對3D-T1WI 顱腦MRI 數據進行分析，圖像處理步驟如下：（1）圖像灰度自適標準化；（2）頭骨剝離。經過上述分析后，計算獲得受試者全腦容積（腦灰質、白質及顱內腦脊液容積總和）、顱內CSF 總量，各亞區(qū)（外周、第三腦室、第四腦室、左側及右側側腦室、側腦室下角）CSF 容量以及側腦室脈絡叢體積，腦脊液及脈絡叢位置示意見圖1。為避免全腦容積差異造成的結果偏差，本研究使用相對CSF容量進行后續(xù)統(tǒng)計分析，公式如下：

1.2.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 25.0 對人口統(tǒng)計學信息及臨床數據進行分析，橫斷面研究中，計量資料使用單因素方差分析，計數資料使用卡方檢驗比較組間差異，P＜0.05 認為差異具有統(tǒng)計學意義。以均數±標準差表示計量資料，以例（%）表示計數資料。

橫斷面研究中，滿足方差齊性的CSF指標使用單因素方差分析比較組間差異，并使用最小顯著差異法（least significant difference, LSD）進行事后檢驗，對不滿足方差齊性的數據進行數據轉換，轉換后若滿足方差齊性則使用上述方法進行分析，否則使用非參數檢驗比較組間差異。對于有顯著組間差異的CSF指標，分別在CLC和NCLC患者組與其癌癥相關臨床資料（臨床分期、化療周期、腫瘤大?。┻M行相關性分析?？v向分析中，兩次隨訪CSF容量差值若滿足正態(tài)分布則使用配對t檢驗比較差異性，否則進行數據轉換，轉換后仍不滿足者則使用非參數檢驗法。將顯著變化的CSF 指標和隨訪時間間隔進行相關性分析。上述分析中，P＜0.05 認為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 人口統(tǒng)計學信息、癌癥相關臨床數據

橫斷面研究中，NCLC組113例，CLC組38例，HC組39 例；縱向研究中LC 患者20 例。受試者的人口統(tǒng)計學特征、 癌癥相關臨床資料分析結果見表1、2。橫斷面研究中，三組受試者的年齡、性別及受教育年限相互匹配（P＞0.05）。LC 患者的主要病理分型為腺癌和鱗癌。

表1 橫斷面研究人口統(tǒng)計學特征、肺癌相關臨床資料Tab.1 Demographic characteristics and clinical data related to lung cancer in the cross-sectional study

表2 縱向研究人口統(tǒng)計學特征、肺癌相關臨床資料Tab.2 Demographic characteristics and clinical data related to lung cancer in the longitudinal study

2.2 橫斷面研究

單因素方差分析結果顯示，三組受試者的第三腦室（F=5.418，P=0.005）、右側側腦室（F=3.953，P=0.021）CSF 容量以及右側側腦室脈絡叢（F=7.913，P=0.001）體積存在顯著組間差異。LSD 事后檢驗發(fā)現，NCLC 以及CLC 組的第三腦室、右側側腦室CSF 相對容量以及右側側腦室脈絡叢相對體積均顯著高于HC組（P＜0.05），而NCLC 和CLC 組無組間差異（P＞0.05），見圖2。相關性分析結果顯示，在CLC組中，腫瘤大小與第三腦室CSF相對容量呈正相關關系（r=0.329，P=0.044），而在NCLC組中，兩者間相關性并不具有統(tǒng)計學意義（r=0.019，P=0.842），見圖3。

圖2 腦脊液相對容量組間差異比較。NCLC 或者CLC 組患者第三腦室腦脊液相對容量（2A）、右側側腦室腦脊液相對容量（2B）、右側側腦室脈絡叢相對體積（2C）顯著高于HC 組。*表 示P＜0.05；**表 示P＜0.001；NCLC：未接受化療的肺癌患者；CLC：已接受化療的肺癌患者；HC：健康對照。Fig.2 Comparison of the relative capacity of cerebrospinal fluid (CSF)among groups.The relative capacity of CSF in the third ventricle (2A) and the right ventricle (2B) and the relative volume of choroid plexus in the right ventricle (2C) of NCLC or CLC patients are significantly higher than those of HC.* means P＜0.05; ** means P＜0.001;NCLC: non-chemotherapy lung cancer; CLC: chemotherapy lung cancer; HC: healthy control.

圖3 腫瘤大小和第三腦室CSF 相對容量的相關性。3A：CLC 患者組中，腫瘤大小和第三腦室CSF 相對容量間的相關性；3B：NCLC 患者組中，腫瘤大小和第三腦室CSF 相對容量間的相關性。CSF：腦脊液；CLC：已接受化療的肺癌患者；NCLC：未接受化療的肺癌患者。Fig.3 Correlation between tumor size and the relative capacity of cerebrospinal fluid (CSF) in the third ventricle.3A: The correlation between tumor size and the relative capacity of CSF in the third ventricle in chemotherapy lung cancer (CLC) patients; 3B: The correlation between tumor size and the relative capacity of CSF in the third ventricle in non-chemotherapy lung cancer (NCLC) patients.

2.3 縱向研究

配對t檢驗結果顯示，與首次行顱腦MRI 掃描時相比，LC患者顱內CSF總量（t=2.228，P=0.038）、外周CSF 相對容量（t=2.243，P=0.037）以及左側側腦室CSF 相對容量（t=2.456，P=0.024）均顯著增加。并且相關性分析結果顯示，兩次掃描的CSF 總量（r=0.477，P=0.034）、外周CSF 相對容量（r=0.512，P=0.021）以及左側側腦室外周CSF相對容量（r=0.492，P=0.027）差值與隨訪時間間隔之間呈顯著的正相關性，見圖4。

圖4 隨訪時間間隔和腦脊液相對容量改變的相關性。4A～4C 分別為肺癌患者中，隨訪時間間隔分別和腦脊液總量相對容量（4A）、外周腦脊液相對容量（4B）以及左側側腦室腦脊液相對容量（4C）改變間的相關性。Fig.4 Correlations between follow-up time interval and changes of the relative capacity of cerebrospinal fluid(CSF) in lung cancer patients.4A-4C are correlations between follow-up interval and changes of the relative capacity of total CSF (4A), peripheral CSF (4B) and left lateral ventricular CSF (4C).

在長期縱向隨訪過程中，有5例LC患者行3次相同的顱腦MRI 掃描，2 例患者行4 次MRI 掃描，并且有1 例患者共經5 次MRI 掃描。其相關CSF 指標變化趨勢圖如圖5。

3 討論

本研究基于受試者顱腦3D-T1WI序列圖像，利用腦容量測量軟件定量分析其顱內總CSF 以及各亞區(qū)CSF 容量。橫斷面研究中，比較CLC、NCLC 以及HC 三組各項CSF 指標的差異，研究發(fā)現與HC 組相比，CLC和NCLC 組患者第三腦室、右側側腦室CSF 容量以及右側側腦室脈絡叢體積均顯著增加。并且在CLC 組中，腫瘤大小與第三腦室CSF容量之間呈顯著的正相關關系?？v向分析中比較LC患者前后兩次隨訪后各項CSF 指標的變化，結果顯示，LC 患者在第二次隨訪后，顱內CSF總量、外周CSF以及左側側腦室CSF容量顯著增加，并且兩次隨訪時間間隔與上述CSF指標變化量間呈顯著正相關性。本研究創(chuàng)新性地提出并結合橫向和縱向分析方法，證明了LC 及癌癥化療對患者CSF 容量的影響，為LC 的預防、診斷以及治療提供了新的影像學方法，并且對指導癌癥化療進程具有一定臨床意義。

3.1 CLC和NCLC患者CSF容量發(fā)生改變

與LV 等[11]的研究結果一致，本文中橫斷面研究發(fā)現，CLC 和NCLC 患者第三腦室、右側側腦室CSF 容量以及右側側腦室脈絡叢體積較HC 組均顯著增加。近年來，隨著生物技術的高效發(fā)展，CSF 成分檢測常被用于追蹤腫瘤的進展[12-13]。既往研究顯示，CSF 成分改變是LC 患者尤其是LC 伴腦膜轉移患者神經系統(tǒng)的腫瘤標記物之一[14-16]。腫瘤細胞可沿神經軸擴散進入CSF，破壞中樞神經系統(tǒng)（central nervous system, CNS）微環(huán)境，損傷患者免疫系統(tǒng)進而引起神經炎癥[17-18]。動物研究發(fā)現，LC 小鼠模型的CNS 中多種神經炎癥因子顯著增加[19]。脈絡叢組織負責CNS中CSF 的產生，對神經炎癥高度敏感[20]。炎癥反應可以破壞脈絡叢上皮細胞間的緊密連接蛋白，損傷血液-腦脊液屏障的完整性，從而引起CSF 微環(huán)境改變[21]。多項研究顯示CNS 炎癥反應導致脈絡叢體積增加[22-23]，可能與免疫細胞進入CNS 后對脈絡叢上皮產生繼發(fā)性浸潤有關[24]，同時CNS 炎癥反應可引起脈絡叢上皮細胞氧化損傷，線粒體功能障礙，進而導致組織反應性增大[25]。有報道稱炎癥反應將使CSF 循環(huán)系統(tǒng)障礙，CSF 過量產生并且清除系統(tǒng)受損從而引起腦室改變[26-27]。根據上述理論機制，本研究中LC患者的癌細胞可能通過引發(fā)神經炎癥反應從而造成CSF 容量和脈絡叢體積改變。與既往研究結果不同[11]，本研究中CLC 和NCLC 兩組間上述各項CSF 指標無顯著性差異，造成結果不一致的原因可能有以下兩點：（1）測量CSF容量的方法不同，本研究使用聯(lián)影智能腦容量測量軟件對受試者顱腦3D-T1WI 結構像進行預處理和定量分析，而LV等使用的是vol2Brain在線測量軟件，不同的測量方法可能會對結果產生一定影響；（2）癌癥化療周期不同，化療周期越長對患者神經系統(tǒng)的影響越大[28]，這可能是導致本研究與既往研究不一致的原因之一。

3.2 CLC患者CSF容量和腫瘤大小的相關性

橫向研究中，相關性分析結果顯示，CLC 患者組中，腫瘤大小和第三腦室CSF容量間具有顯著的正相關性，即腫瘤尺寸越大，第三腦室CSF 容量越大。腫瘤大小是LC 分期的重要依據[29]，腫瘤較大者預后較差，并且術后復發(fā)的可能性較大[30-31]，據此推測其可能通過上述神經炎癥機制對CNS產生更嚴重的影響。此前多項研究闡述了腫瘤化療的神經毒性理論[32-33]，化療藥物可通過與DNA相互作用、激活促炎細胞因子以及誘導氧化應激等多種途徑導致神經元凋亡[34-36]。由于在NCLC 患者組中并未發(fā)現腫瘤大小和CSF 容量間的顯著相關性，因此推測化療可能進一步加重腫瘤大小對LC患者CNS的影響。

3.3 縱向隨訪LC患者CSF容量的改變

縱向研究結果顯示，LC 患者顱內CSF 總量、外周CSF以及左側側腦室CSF容量隨著隨訪間隔時間的延長逐漸增加，并且多次隨訪趨勢圖表明LC 患者CSF總量等指標呈明顯上升趨勢。LC 是造成腦轉移癌的主要原發(fā)腫瘤之一，有報道稱23%～36%的LC 患者會發(fā)生CNS 轉移[17]，并且小細胞LC 患者中近60%的患者在兩年內出現CNS侵犯[37]。既往研究提出檢測CSF流量及體積的改變可能作為監(jiān)測腦腫瘤發(fā)展的重要生物學技術[38]，由于此次試驗招募的LC 患者暫未發(fā)生CNS 轉移，因此結合上述理論研究推測，測量LC 患者CSF 容量變化可能成為監(jiān)測腫瘤發(fā)展以及預防癌細胞侵犯CNS 的較為敏感的神經影像學標記。與既往利用CSF 遺傳學或細胞學檢測診斷LC 腦轉移等方法[39-41]相比較，本研究使用的MRI 神經影像學定量分析CSF容量的方法創(chuàng)傷性更小，患者耐受性更高。

3.4 局限性

本研究尚存在以下局限性：（1）納入的樣本量偏小，可能造成研究結果偏倚，今后將招募更大樣本對本研究結果進行重復驗證；（2）本研究缺少認知行為學指標，未能說明腦形態(tài)學改變對行為學表現潛在的影響，之后的研究中將評估受試者的多項認知功能；（3）缺乏完整的生物遺傳學數據，無法提供LC 患者神經影像學改變的生物學機制，未來將考慮收集受試者的遺傳學數據，探索LC 及化療引起CSF 改變的生物學機制。

4 結論

綜上所述，本研究結合橫向和縱向分析方法，無創(chuàng)性評估和證明了LC 及化療導致患者多個腦室CSF容量以及脈絡叢體積顯著增加，并且化療后，腫瘤大小和第三腦室CSF 容量間呈顯著正相關關系。本研究有助于加深LC以及癌癥化療對神經系統(tǒng)影響的理解，對LC的預防和早期診斷具有一定臨床價值。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：韓小偉醞釀和設計試驗，對文章的知識性內容作批評性審閱，獲得了國家自然科學基金的資助；趙秋月參與試驗設計，分析和解釋本研究的數據，實施研究，統(tǒng)計分析，撰寫文章；梁雪、榮萍、陳文倩、馬一鳴參與設計試驗，實施研究，采集數據，分析和解釋本研究的數據；全體作者均同意發(fā)表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負責，確保本研究的準確性和誠信。