三维伪连续式动脉自旋标记及体素内不相干运动成像评估脑胶质瘤IDH1基因分型

杨 婷，顾太富，张 冉，肖新兰

(南昌大学第二附属医院影像中心，江西 南昌 330006)

脑胶质瘤起源于神经上皮，是中枢神经系统最常见原发性恶性肿瘤，2016年版世界卫生组织对脑胶质瘤分级分型提出了在组织病理学诊断基础上结合分子诊断的新概念[1]。异柠檬酸脱氢酶1(isocitrate dehydrogenase, IDH1)是与诊断胶质瘤及评估预后密切相关的分子标志物，临床应用广泛。多项研究[2-3]认为IDH1突变型胶质瘤患者总生存期及无进展生存期更长，且术后放射及化学治疗疗效更佳。由于肿瘤存在异质性，对穿刺活检标本的组织病理学检查不能反映整个肿瘤，可致术前误判胶质瘤分级及其基因特征[4]。三维伪连续式动脉自旋标记(three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling, 3D-pCASL)及体素内不相干运动成像(intravoxel incoherent motion imaging, IVIM)均可提供组织的灌注信息，后者并可提供水分子扩散信息，有助于评估脑胶质瘤IDH1基因状态。本研究比较3D-pCASL及IVIM用于术前鉴别IDH1突变型与野生型脑胶质瘤的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2017年1月—2020年1月78例于南昌大学第二附属医院经病理证实的脑胶质瘤患者。纳入标准：①经术后病理或立体定向活检证实为胶质瘤，且有IDH1基因检测结果；②术前MRI资料完整，图像质量合格。排除标准：①于外院接受手术；②术前接受其他抗肿瘤治疗；③脑胶质瘤术后复发。将患者分为IDH1野生组(野生组，n=51)及IDH1突变组(突变组，n=27)。野生组男30例、女21例，年龄31～65岁，平均(52.3±15.8)岁；其中41例高级别(WHO Ⅲ～Ⅳ级)、10例低级别脑胶质瘤(WHO Ⅰ～Ⅱ级)。突变组男16例、女11例，年龄13～76岁，平均(45.2±10.3)岁，其中11例高级别、16例低级别脑胶质瘤。

1.2 仪器与方法 采用GE Signa EXCITE HDxt或GE Discovery 750W 3.0T MR扫描仪，8通道相控阵头颅线圈，采集常规头部平扫MRI、功能MRI(3D-pCASL、IVIM)及轴位、矢状位、冠状位增强T1WI，对比剂为钆喷酸葡胺注射液0.1 mmol/kg体质量，流率2.5 ml/s。参数：3D-pCASL，FOV 240 mm×240 mm，层厚4.0 mm，层间距0，激励次数3，扫描时间4 min 16 s，标记后延迟时间1 525 ms；IVIM，TR 4 500 ms，TE 84.5 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚4.0 mm，层间距1.5 mm，b值为25、50、75、100、150、200、300、400、500、600、800、1 000 s/mm2，扫描时间7 min 48 s。

图1 患者男，62岁，脑胶质母细胞瘤(WHO Ⅳ级)，IDH1野生型 A～F分别为平扫T2WI、增强T1WI、CBF伪彩图、D值伪彩图、D*值伪彩图及f值伪彩图(圆形为ROI)，病灶

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。以Shapiro-Wilk检验对计量资料行正态性检验，符合者以±s表示，否则以中位数(上下四分位数)表示，行两独立样本t检验或非参数Mann-WhitneyU检验。以χ2检验比较计数资料。采用组内相关系数(intraclass correlation efficient， ICC)分析观察者内测量值的一致性，ICC>0.75为一致性较好。针对差异有统计学意义的参数绘制鉴别胶质瘤IDH1突变的受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，评价其诊断效能，获得其曲线下面积(area under the curve, AUC)及敏感度、特异度、阈值。P<0.05为差异有统计学差异。

2 结果

2.1 组间临床资料比较 组间性别差异无统计学意义(χ2=0.001，P=0.970)。野生组年龄高于突变组(t=2.089，P=0.040)，且高级别胶质瘤占比高于突变组(χ2=12.490，P<0.001)。

表1 2组脑胶质瘤实质区各参数比较[中位数(上下四分位数)]

2.3 诊断效能 CBFmax、rCBF鉴别IDH1野生型与突变型脑胶质瘤的AUC分别为0.71、0.73， CBFmax阈值取91.28 ml/(100 g·min)时，其诊断敏感度、特异度分别为74.10%、74.50%；rCBF阈值为1.53时，其诊断敏感度、特异度分别为55.60%、84.30%，见图2。

图2 CBFmax及rCBF鉴别IDH1野生型与突变型脑胶质瘤的ROC曲线

3 讨论

PARSONS等[5]指出，胶质瘤等多种恶性肿瘤存在IDH异常表达。IDH是三羧酸循环过程的关键性限速酶，目前发现有IDH1、IDH2和IDH3基因，其中IDH1基因与胶质瘤发生发展密切相关[6]，IDH1基因表型亦是影响胶质瘤预后的重要因素。

本研究中IDH1野生组与突变组胶质瘤患者性别差异无统计学意义，野生组年龄大于突变组，提示IDH1基因表型与性别无关[7]；年龄是影响胶质瘤预后的因素之一，年龄大常提示预后不良[8]。不同类型胶质瘤IDHl基因突变概率不一，突变主要发生于WHO Ⅱ、Ⅲ级胶质瘤和继发性胶质母细胞瘤，原发性WHO Ⅳ级脑胶质瘤较少发生突变[9]。本研究低级别胶质瘤IDHl突变率高于高级别胶质瘤，与既往研究结果一致。

IDH1突变与肿瘤血管生成密切相关。IDH1突变既能通过上调缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factors-1α, HIF-1α)水平促进血管内皮生长因子分泌，导致肿瘤内部血管生成，亦可抑制肿瘤血管生长[10]。IDH1突变低级别胶质瘤HIF-1α水平下降、血管缺乏[11]；IDH1突变可抑制血管生成因子表达，降低星形细胞肿瘤微血管密度[12]。梅东东等[13]分析脑胶质瘤MRI特征与IDH基因表型的相关性，发现IDH突变型胶质瘤MRI强化率[强化率=(增强后信号强度-增强前信号强度)/增强前信号强度]低于IDH野生型。组织强化率高意味着血管增生或血管生成速度较快[14]。本研究中，野生组胶质瘤CBFmax及rCBF均明显高于突变组，可能与其血管丰富有关。HILARIO等[15]发现IDH突变型高级别胶质瘤的容积转移常数(volume transfer constant, Ktrans)明显小于IDH野生型，而Ktrans值与血脑屏障破坏程度、肿瘤内新生血管数量密切相关，提示IDH野生型胶质瘤的侵袭性及恶性程度更高。3D-pCASL参数rCBF鉴别脑胶质瘤野生型与突变型的效能较CBFmax更佳，rCBF更有利于平衡患者间由于年龄等个体因素所致血流灌注差异。

综上所述， 3D-pCASL参数CBFmax、rCBF对判断脑胶质瘤IDH1基因分型具有一定效能；IVIM参数的稳定性欠佳，其价值有待进一步观察。