夏曉亮，夏云寶，陳利華，向定朝，耿承軍

0 引 言

起源于膠質(zhì)細(xì)胞的膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見(jiàn)的惡性腫瘤，約占原發(fā)顱內(nèi)腫瘤的65%，近年來(lái)，膠質(zhì)瘤的發(fā)病率在全球范圍內(nèi)急劇上升[1-3]。由于膠質(zhì)瘤具有侵襲性生長(zhǎng)、預(yù)后差、致死率高的特點(diǎn)，尋找早期診斷、預(yù)后評(píng)估的標(biāo)志物成為目前研究的熱點(diǎn)。異檸檬酸脫氫酶(isocitrate dehydrogenase，IDH)是三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵限速酶，在代謝、細(xì)胞分化及血管生成方面發(fā)揮著重要的作用。IDH基因突變通常發(fā)生于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)和繼發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，在2016世界衛(wèi)生組織分類中，將Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤分為IDH突變型及IDH野生型[4-6]。近年多項(xiàng)研究顯示，尤其是IDH1突變的膠質(zhì)瘤意味著更好的預(yù)后及更長(zhǎng)的生存期，使IDH1成為了預(yù)測(cè)膠質(zhì)瘤預(yù)后的重要靶點(diǎn)，但目前對(duì)于IDH1突變檢測(cè)仍舊依賴于術(shù)后病理標(biāo)本。MRI作為一種非侵入性檢查，在膠質(zhì)瘤診斷、復(fù)發(fā)、及治療后評(píng)估中得到了廣泛的應(yīng)用。由于其具有無(wú)創(chuàng)、多參數(shù)、多平面成像及組織分辨率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在臨床中有很大的應(yīng)用前景。本研究旨在利用MRI特征及臨床檢查數(shù)據(jù)建立術(shù)前檢測(cè)IDH1突變的預(yù)測(cè)模型，為膠質(zhì)瘤患者的臨床治療提供更多的參考。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象回顧性分析2014年5月至2017年9月在我院就診并術(shù)后病理診斷為膠質(zhì)瘤的76例患者臨床資料。其中男41例，女35例，年齡17～76歲，平均年齡(47.4±17.4)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)術(shù)后病理證實(shí)為膠質(zhì)瘤。②有術(shù)前完整MRI平掃及增強(qiáng)數(shù)據(jù)。③有完整的臨床及實(shí)驗(yàn)室檢查資料。④術(shù)前未行化療、放療。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并顱內(nèi)感染等。

1.2 MRI掃描方案MRI掃描采用GE Signa HDxt 3.0T MR超導(dǎo)型掃描儀，8通道頭部專用線圈。掃描參數(shù)如下：①平掃軸位FSE T1WI:TR=195 ms,TE=7 ms,SL=5.0 mm,FOV=25 cm×25 cm,MATRIX=512×512；②平掃軸位FSE T2WI:TR=4500 ms,TE=92 ms,SL=5.0 mm,FOV=25 cm×25 cm,MATRIX=512×512；③軸位FLAIR：TR=8700 ms,TE=85 ms,SL=5.0 mm,FOV=25 cm×25 cm,MATRIX=512×512；④軸位DWI：TR=3000 ms,TE=79 ms,SL=5.0 mm,FOV=25 cm×25 cm,MATRIX=512×512；⑤增強(qiáng)對(duì)比劑采用釓噴酸葡胺(廣州康臣)，劑量為0.2 mmol/kg，流速為2.5 mL/s,延遲30 s掃描，包括軸位、矢狀位及冠狀位，掃描參數(shù)同平掃T1WI。

1.3 圖像數(shù)據(jù)處理所有患者術(shù)前MRI圖像分析全部在醫(yī)院圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communication system，PACS)工作站完成，由2名工作8年和10年的神經(jīng)系統(tǒng)放射科醫(yī)師分別行雙盲法獨(dú)立分析，統(tǒng)計(jì)的特征包括：腫瘤最大直徑、腫瘤部位、強(qiáng)化程度、邊界是否清楚、是否累及多個(gè)腦葉、是否累及深部白質(zhì)、周圍水腫情況、腫瘤內(nèi)出血、腫瘤內(nèi)壞死囊變、表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值(取最大層面腫瘤實(shí)性部分，隨機(jī)選取3個(gè)面積1 mm2感興趣區(qū)測(cè)值，并取平均值)。對(duì)于分類變量數(shù)據(jù)，如有爭(zhēng)議，由1名工作20年的神經(jīng)系統(tǒng)放射科醫(yī)師作出最終結(jié)論，對(duì)于連續(xù)變量數(shù)據(jù)，取2名觀察者的平均值。本研究前所有觀察者對(duì)影像特征的分類均參考美國(guó)國(guó)家癌癥研究所腫瘤影像檔案庫(kù)(https://wiki.cancerimagingarchive.net/display/Public/VASARI+Research+Project)的影像特征描述準(zhǔn)則，并參加為期2周的培訓(xùn)。

1.4 臨床及實(shí)驗(yàn)室檢查資料臨床資料包括患者年齡、性別、癲癇發(fā)作病史、頭痛病史、行為認(rèn)知障礙、運(yùn)動(dòng)障礙、語(yǔ)言障礙，由神經(jīng)外科醫(yī)師提供。實(shí)驗(yàn)室檢查包括血清C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)、血清胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)、紅細(xì)胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate，ESR)。

1.5 術(shù)后標(biāo)本病理及免疫組化檢測(cè)術(shù)后標(biāo)本病理分級(jí)及分類參照2016世界衛(wèi)生組織中樞神經(jīng)系統(tǒng)分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)[7]。免疫組化染色采用EnVision 法，標(biāo)本常規(guī)甲醛固定及石蠟包埋后行3 μm薄層切片，一抗、二抗孵育后二氨基聯(lián)苯胺(DAB)顯色，蘇木精復(fù)染，中性樹(shù)脂封固。陰性對(duì)照以磷酸鹽緩沖液(PBS)代替一抗孵育。IDH1表達(dá)于細(xì)胞質(zhì)，以細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)有棕黃色或棕褐色顆粒判為陽(yáng)性細(xì)胞，光鏡下隨機(jī)觀察10個(gè)高倍視野，以陽(yáng)性細(xì)胞超過(guò)5%定義為IDH1突變陽(yáng)性。根據(jù)IDH1突變結(jié)果將所有病例中IDH1突變陽(yáng)性的劃分為IDH突變組，反之則劃分為IDH野生型組。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析所有數(shù)據(jù)使用R軟件(version 3.4.4)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，比較2名觀察者對(duì)影像特征的一致性，分類變量采用kappa一致性檢驗(yàn)，連續(xù)變量采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)一致性檢驗(yàn)。IDH野生型組與IDH突變組間影像及臨床數(shù)據(jù)單變量分析，連續(xù)變量采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，分類變量采用Chi-squared檢驗(yàn)或Fisher’s精確檢驗(yàn)，以P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)行多變量logistic回歸及10折交叉驗(yàn)證并建模，作列線圖，通過(guò)影像特征對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)相加得出總分，通過(guò)總分可以得出IDH1突變概率。并采用受試者工作曲線(receiver operating characteristic,ROC)、校準(zhǔn)曲線及決策曲線對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 結(jié) 果

2.1 一致性檢驗(yàn)2名觀察者對(duì)11項(xiàng)影像學(xué)特征的評(píng)估見(jiàn)圖1。ICC/kappa值為0.86～0.98，顯示了2名觀察者間較高的一致性。

圖1 膠質(zhì)瘤患者M(jìn)RI影像特征一致性分析結(jié)果

2.2 影像特征及臨床資料單變量分析76例膠質(zhì)瘤，術(shù)后病理及免疫組化顯示，其中血管中心型膠質(zhì)瘤2例，毛細(xì)胞星形細(xì)胞瘤5例，彌漫性星形細(xì)胞瘤21例，少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤7例，混合性少突-膠質(zhì)細(xì)胞瘤16例，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤25例。WHO Ⅰ級(jí)7例，Ⅱ級(jí)22例，Ⅲ級(jí)26例，Ⅳ級(jí)21例。2例典型IDH1突變型和野生型的MRI圖像、病理及免疫組化圖片見(jiàn)圖2、圖3。入組對(duì)象中34例表現(xiàn)為IDH1突變型，42例表現(xiàn)為IDH1野生型。IDH1突變型組年齡為(46.38±18.49)歲，IDH1野生型組年齡為(48.14±16.74)歲，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。2組之間影像及臨床單變量分析顯示6個(gè)影像特征(腫瘤強(qiáng)化、腫瘤邊界、腫瘤累及腦葉、腫瘤累及深部白質(zhì)、瘤周水腫、瘤內(nèi)壞死或囊變)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其余變量差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)表1、表2。

a-f:分別為T1WI、T2WI、FLAIR、DWI、ADC、增強(qiáng)T1WI圖像；g-h：分別為HE染色及IDH1免疫組化(×400)圖2 IDH1突變型腦膠質(zhì)瘤MRI圖像及術(shù)后病理圖像

a-f：分別為T1WI、T2WI、Flair、DWI、ADC、增強(qiáng)T1WI圖像；g-h：分別為HE染色及IDH1免疫組化(×400)圖3 IDH1野生型腦膠質(zhì)瘤MRI圖像及術(shù)后病理圖像

2.3 多因素logistic回歸分析并建模對(duì)單變量分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的6個(gè)變量行多變量logistic回歸分析(逐步回歸)及10折交叉驗(yàn)證并建模顯示，腫瘤邊界、腫瘤累及腦葉、腫瘤累及深部白質(zhì)、瘤周水腫4個(gè)變量進(jìn)入最終模型，見(jiàn)表3。對(duì)模型結(jié)果作列線圖，見(jiàn)圖4。采用ROC曲線對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，曲線下面積(AUC)為0.92(95%CI:0.85～0.98),顯示了模型較好的預(yù)測(cè)能力。模型校準(zhǔn)曲線也顯示了預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值之間較高的一致性。決策曲線顯示閾值在>2%及<90%之間時(shí)，本模型均優(yōu)于全或無(wú)簡(jiǎn)單模型，見(jiàn)圖5。

表1 IDH1突變型組與IDH1野生型組腦膠質(zhì)瘤患者M(jìn)RI特征單變量分析結(jié)果

變量IDH1突變型組(n=34)IDH1野生型組(n=42)腫瘤部位(幕上/幕下,n)29/534/8腫瘤部位(左半球/右半球,n)20/1423/19腫瘤強(qiáng)化(輕度/明顯,n)22/1213/29?腫瘤邊界(清楚/模糊,n)25/912/30?腫瘤累及腦葉(單個(gè)/多個(gè),n)23/1111/31?腫瘤累及深部白質(zhì)(是/否,n)8/2632/10?瘤周水腫(輕度/廣泛,n)25/98/34?瘤內(nèi)出血(不明顯/明顯,n)25/931/11瘤內(nèi)壞死或囊變(不明顯/明顯,n)24/1013/29?腫瘤直徑(x±s,cm)5.47±1.825.04±1.61腫瘤ADC(x±s)0.96±0.120.97±0.13 與IDH1突變型組比較,?P<0.05

a：ROC曲線；b:校準(zhǔn)曲線(虛線為理想模型，實(shí)線為本預(yù)測(cè)模型)；c:決策曲線圖5 腦膠質(zhì)瘤患者IDH1突變預(yù)測(cè)模型評(píng)價(jià)

表2 IDH1突變型組與IDH1野生型組腦膠質(zhì)瘤患者臨床資料單變量分析結(jié)果(n)

變量IDH1突變型組(n=34)IDH1野生型組(n=42)性別(男/女)18/1623/19癲癇(無(wú)/有)15/1920/22頭痛(無(wú)/有)23/1127/15行為認(rèn)知障礙(無(wú)/有)25/934/8運(yùn)動(dòng)障礙(無(wú)/有)29/535/7語(yǔ)言障礙(無(wú)/有)28/637/5CRP(<5/≥5 mg/L)11/2317/25IGF-1(<180/≥180 mg/L)10/2415/27ESR(<15/≥15 mm/h)13/2119/23腫瘤分級(jí)(Ⅰ+Ⅱ/Ⅲ+Ⅳ)15/1914/28

表3 IDH1突變結(jié)果多變量逐步logistic回歸分析

變量βSEWaldOR值(95%CI)P值腫瘤邊界-1.6440.7275.1160.193(0.047～0.803)0.024腫瘤累及腦葉-1.8100.7465.8900.164(0.038～0.706)0.015腫瘤累及深部白質(zhì)3.9400.95017.12651.401(0.034～0.584)0.000瘤周水腫-2.4450.75010.6150.087(0.020～0.377)0.001

圖4 基于腦膠質(zhì)瘤患者M(jìn)RI圖像4個(gè)影像特征建立模型的列線圖

3 討 論

IDH是三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵限速酶，其可催化異檸檬酸形成α-酮戊二酸(α-Ketoglutarate，α-KG)、CO2和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate,NADPH)[8]。2008年首次報(bào)道了在低級(jí)別膠質(zhì)瘤及繼發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的IDH突變，研究發(fā)現(xiàn)IDH突變?yōu)槟z質(zhì)瘤的相對(duì)特異性突變，可能是膠質(zhì)瘤發(fā)生早期的重要腫瘤驅(qū)動(dòng)因素[9-10]。IDH家族有三種同工酶：IDH1、IDH2及IDH3，IDH1主要位于胞質(zhì)和過(guò)氧化物酶體內(nèi)，IDH2和IDH3主要位于線粒體內(nèi)，IDH3尚未見(jiàn)突變的報(bào)道，IDH1、IDH2突變較為常見(jiàn)且相互排斥，其中最為重要的是IDH1突變。

首先，IDH1突變產(chǎn)生大量的2-羥基戊二酸(2-hydroxyglutaric acid，2-HG)，2-HG與α-KG結(jié)構(gòu)類似，可競(jìng)爭(zhēng)性抑制許多α-KG依耐性酶，可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，同時(shí)，2-HG本身就是一種腫瘤細(xì)胞代謝產(chǎn)物，可能對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生有促進(jìn)作用。其次，IDH1突變可抑制脯氨酰羥化酶(prolyhydroxylase，PHD)的活性，并提高缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia-inducible factor 1α，HIF1α)的表達(dá)，誘導(dǎo)下游效應(yīng)如：血管生成、葡萄糖代謝和細(xì)胞增殖，從而可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲、血管生成及轉(zhuǎn)移。說(shuō)明IDH1突變是導(dǎo)致膠質(zhì)瘤發(fā)生的重要因素[11-13]。但同時(shí)多項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)，IDH1突變與膠質(zhì)瘤預(yù)后明顯相關(guān)，IDH1突變的膠質(zhì)瘤患者預(yù)示著更好的預(yù)后及更長(zhǎng)的生存期，其機(jī)制尚不明確，考慮可能為IDH1突變既可導(dǎo)致膠質(zhì)瘤的發(fā)生，又可抑制腫瘤細(xì)胞分化[14]。Sabha等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在一組未經(jīng)放射治療的低級(jí)別彌漫性膠質(zhì)瘤中，IDH1突變型組的生存時(shí)間明顯長(zhǎng)于IDH1野生型組。楊燕武等[16]也報(bào)道，在WHOⅡ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤患者中，IDH1突變型組的無(wú)進(jìn)展生存期及中位生存時(shí)間均長(zhǎng)于IDH1野生型組。另一項(xiàng)研究顯示，相對(duì)于IDH1野生型，IDH1突變型膠質(zhì)瘤患者對(duì)化療更為敏感[17]。因此IDH1成為近年研究膠質(zhì)瘤治療及預(yù)后的重要靶點(diǎn)。

MRI作為一種非侵入性檢查，在膠質(zhì)瘤診斷和評(píng)估中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，由于其成像特性可間接反映腫瘤內(nèi)部的代謝及分子機(jī)制，近年有多項(xiàng)基于MRI成像特征預(yù)測(cè)IDH1突變的研究報(bào)道。在這些研究中發(fā)現(xiàn)IDH1突變與MRI特征有著一些特定的關(guān)系，如IDH1突變型膠質(zhì)瘤一般位于額葉，且很少位于腦干、間腦等深部腦組織，IDH1突變型膠質(zhì)瘤相對(duì)于IDH1野生型膠質(zhì)瘤，一般強(qiáng)化較弱、邊界較清、腫瘤內(nèi)囊變壞死較少、ADC值較高，呈相對(duì)良性的影像特征[18-22]。本研究收集了11項(xiàng)影像學(xué)特征及11項(xiàng)臨床變量，進(jìn)行單變量分析時(shí)，所有的臨床因素均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，有6項(xiàng)影像學(xué)特征有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，顯示 IDH1突變型膠質(zhì)瘤相對(duì)于IDH1野生型膠質(zhì)瘤強(qiáng)化更弱、邊界更清晰、一般累及單個(gè)腦葉、較少侵及深部白質(zhì)、瘤周水腫較輕、瘤內(nèi)囊變壞死較少見(jiàn)，證實(shí)IDH1突變型膠質(zhì)瘤具有局部侵襲性較低的影像特征，這與之前的研究基本相符，但本研究顯示2組間ADC值無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與之前的部分研究不符[23]，考慮為樣本量較少且未行亞組分析的原因，在后續(xù)的研究中將行進(jìn)一步分析。多變量logistic回歸分析，腫瘤邊界、腫瘤累及腦葉、腫瘤累及深部白質(zhì)、瘤周水腫進(jìn)入最終模型，為預(yù)測(cè)IDH1突變的獨(dú)立因素，采用ROC曲線、校準(zhǔn)曲線、決策曲線對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，證實(shí)了模型較高的預(yù)測(cè)能力。

本研究收集了膠質(zhì)瘤患者部分臨床資料及MRI半定量特征，建立了IDH1突變預(yù)測(cè)模型及列線圖，并對(duì)模型進(jìn)行了多維評(píng)價(jià)，這對(duì)臨床決策提供了重要參考，但仍有一些不足，本研究為單中心回顧性研究，且樣本量偏少，未對(duì)不同病理類型的膠質(zhì)瘤行亞組分析，也缺少外部驗(yàn)證結(jié)果，這在下一步工作中將行進(jìn)一步論證。