MRI特征对预测儿童髓母细胞瘤分子亚型的价值

赵 江，郑 慧，张征委，金 彪

上海交通大学医学院附属新华医院放射科，上海 200092

髓母细胞瘤（medulloblastoma，MB）是儿童最常见的高级别小脑胚胎性肿瘤，占儿童中枢神经系统恶性肿瘤的15%～25%，好发于后颅窝，常侵犯小脑半球、第四脑室及脑干［1-2］，世界卫生组织（World Health Organization，WHO）将其划分为Ⅳ级。WHO将MB的病理学类型分为经典型MB、大细胞/间变型MB、促纤维增生/结节型MB和MB伴广泛结节；随着分子生物学技术的快速发展，利用基因检测技术，又进一步将其分为4种分子亚型，包括WNT型、SHH型、Group 3型及Group 4型［3］。每种分子亚型都有特定的年龄分布、遗传变异，以及临床表现和预后，这在MB术后辅助治疗方案的选择上有着重要的价值［4］。

本研究回顾经手术后病理学检查证实为MB的患儿资料，经随访获得患儿基因检测分子分型报告，将符合条件的55例MB患儿纳入本次研究中，并按照分子亚型将患儿分为4组，通过整理各分子亚型患儿的临床资料、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）特征，测量弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）参数值，并进行对照研究，为基于MRI特征预测MB分子亚型提供重要线索，以期利于临床治疗方案的调整及预后评估。

1 资料和方法

1.1 一般资料

收集2017年5月—2020年5月上海交通大学医学院附属新华医院经手术后病理学检查证实的MB患儿55例，其中男性患儿32例（58.2%），女性患儿23例（41.8%），年龄1～13岁，平均年龄（5.44±3.19）岁。依据基因检测报告将55例不同分子亚型的MB患儿分为4组。纳入标准：年龄＜18岁；检查前未接受任何相关治疗；配合检查，影像学资料齐全；均经手术后病理学检查及基因检测确定分子亚型。所有患儿均行MRI平扫、MRI增强扫描和DWI检查。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器

采用荷兰Philips公司的Achieva/Interal 3.0 T和美国GE公司Signal HDxt 3.0 T MRI扫描仪，使用8通道头颅线圈。所有患者均行MRI平扫及MRI增强扫描，平扫序列包括T1液体衰减反转恢复（fluid-attenuated inversion-recovery，FLAIR）序列［重复时间（repetition time，TR）为1 800 ms，回波时间（echo time，TE）为20 ms，层厚4 mm，层间距1 mm］；T2-FLAIR（TR 7 000 ms，TE 120 ms，层厚4 mm，层间距1 mm）；DWI（TR 5 000 ms，TE 70 ms，b=0、1 000 s/mm2）。增强扫描对比剂采用钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA），剂量为0.1 mmol/kg，使用高压注射器经手背静脉留置针注入，流率为2.0 mL/s，然后再注射15 mL生理盐水，行横断面、冠状面及矢状面增强扫描，扫描参数与平扫T1-FLAIR相同。不能配合的患儿给予5%水合氯醛溶液（0.5 mg/kg）诱导入睡。根据DWI图像和MRI增强扫描图像，判定实性成分范围。

1.2.2 影像学分析方法

由2名放射科医师在未知肿瘤分子亚型结果的情况下阅片，观察肿瘤的位置、T1WI及T2-FLAIR信号特点、最大径、与脑干的关系、肿瘤边缘情况、播散与否、实性成分中囊变情况、瘤周水肿程度、实性成分的DWI信号及强化表现方式。其中瘤周水肿以水肿最大径（D）为标准，将水肿程度分为无、轻微水肿、轻度水肿、明显水肿这4个等级（无：D=0 cm；轻微水肿：0 cm＜D≤0.5 cm；轻度水肿：0.5 cm＜D≤1.5 cm； 明显水肿：1.5 cm＜D）。与脑干关系将其分为无接触/压迫、接触/压迫、浸润这3种表现形式；按照强化区域所占整个肿瘤比例（E）划分，强化表现方式分为轻微/无强化、中度强化、明显强化（E＜0.2归为轻微/无强化，0.2≤E≤0.8为中度强化，0.8＜E为明显强化）。对各项观察指标进行评估，意见分歧时2名医师通过商议达成一致，如仍有异议，则进行双盲重新测量，直到结果一致。

1.2.3 数据采集与处理

将不同分子亚型MB患儿分为4组：WNT型、SHH型、Group 3型及Group 4型。DWI的图像在HD XAWI工作站上进行处理。在肿瘤实质区随机勾取5个感兴趣区（region of interest，ROI）测量其表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值，每1个ROI均获得一组最大ADC值（ADCmax）、最小ADC值（ADCmin）及平均ADC值（ADCmean），取其平均值得到1组新数据，记为ADC1max、ADC1min及ADC1mean。同时在健侧小脑半球脑实质勾画ROI得到正常脑组织的ADC2max、ADC2min、ADC2mean；rADC=ADC1mean/ADC2mean。ROI范围为20～50 mm2。

1.3 统计学处理

采用SPSS 25.0软件进行统计学分析，计量资料以x±s表示。分析MB MRI的特征与各分子亚型之间的关系，肿瘤MRI特征（肿瘤的位置、T1WI及T2-FLAIR信号特点、与脑干的关系、肿瘤边缘情况、播散与否、实性成分中囊变情况、瘤周水肿程度及强化表现方式）均采用χ2检验。肿瘤最大径及各分子亚型之间ADCmax、ADCmean、ADCmin及rADC比较，先行正态检验和方差齐性检验，如果数据为正态分布且方差齐性，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）进行检验；若存在差异，再采用最小显著差异法（least-significant difference，LSD）进行组内两两比较；若正态假设和方差齐性不能满足时，采用Kruskal-Wallis秩和检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 分子亚型

通过整理临床资料，发现本研究患儿的临床表现以头晕头痛、恶心呕吐、行走不稳、肌力减退、厌食为主。55例MB患儿中，WNT型7例（12.7%）、SHH型17例（30.9%）、Group 3型9例（16.4%）及Group 4型22例（40.0%），不同MB分子亚型的性别差异详见表1。

表1 55例MB患儿分子亚型性别分布

2.2 常规MRI特征表现

MB在T1WI上常呈等-低信号；在T2-FLAIR上常呈等、稍高或混杂信号；MRI增强扫描表现多样性，多呈不均质明显强化，无明显强化者少见。本研究所有患者均符合上述影像学特征，4种不同分子分型的MB如图1～4所示。在本研究中，WNT型、SHH型、Group 3型及Group 4型MB的最大径均值分别为（3.94±1.04）、（5.3 2±1.1 2）、（4.8 2±0.5 4）、（4.61±0.64）cm；经方差齐性检验，采用单因素方差分析所得，最大径差异有统计学意义（P=0.005），进一步通过LSD对肿瘤最大径的多重两两比较显示（表2），MB WNT型与SHH型及Group 3型差异有统计学意义，SHH型与Group 4型差异有统计学意义，而SHH型与Group 3型之间差异无统计学意义。常规MRI反映的其他征象表明（表3），肿瘤位置对MB分子亚型的预测较为重要，WNT型、Group 3型及Group 4型主要位于中线区，所占比例分别为71.4%、100.0%及86.4%，与47.1%的SHH型差异有统计学意义（P=0.010）。

表2 肿瘤最大径与MB分子亚型间多重两两比较

表3 常规MRI特征与MB分子亚型的关系

图1 典型病例1（患者，女性，5岁，WNT型MB）MRI图像

本研究显示不同分子亚型MB的瘤周水肿程度不同，差异有统计学意义（P=0.024），Group 4型约68.3%无瘤周水肿，22.7%为轻微瘤周水肿；Group 3型约33.3%无瘤周水肿，55.6%轻微瘤周水肿；而SHH型则更多地表现为轻度和明显的瘤周水肿（分别为29.4%和29.4%）。

同样，就肿瘤明显强化表现而言，Group 3型（88.9%）占据主导地位，明显高于WNT型（57.1%）、SHH型（76.5%）及Group 4型（18.2%），值得注意的是，有较大比例（27.3%）的Group 4型增强呈轻微或无强化，这与其他分子亚型MB强化方式截然不同。在本次研究中，仍有一些特征（包括肿瘤与脑干关系、播散与否、肿瘤边缘、T1WI信号特点、T2-FLAIR信号特点及肿瘤囊变特征）对MB分子亚型的预测无法提供有效帮助。

图2 典型病例2（患者，女性，6岁，SHH型MB）MRI图像

图3 典型病例3（患者，女性，2岁，Group 3型MB）MRI图像

图4 典型病例4（患者，女性，4岁，Group 4型MB）MRI图像

2.3 功能MRI特征表现

55例不同分子亚型的MB患儿全部进行DWI检查，不同分子亚型ADCmax、ADCmin、ADCmean及rADC之间比较显示（表4），不同分子亚型MB的ADCmax差异有统计学意义（P＜0.05），而ADCmin、ADCmean及rADC差异无统计学意义（P＞0.05）。而对差异有统计学意义的ADCmax，又进一步用LSD进行多重两两比较（表5），结果显示WNT型与其他分子亚型MB差异有统计学意义。

表4 不同亚型MB ADC的比较

表5 不同亚型MB间ADCmax的多重两两比较

3 讨 论

MB是高度恶性的神经上皮肿瘤，是儿童最常见的后颅窝肿瘤；具有恶性程度高、预后差等特点。55例MB中，男女比例约1.4∶1.0，与相关文献［1-2］报道一致。同时，在本研究中，WNT型、SHH型、Group 3型及Group 4型4种分型所占比例也与Zhao等［5］和Kool等［6］的研究报道相符。

多项研究［7-11］表明，不同分子亚型MB的起源细胞不同；WNT型起源于脑干背侧细胞核，而SHH型起源于颗粒神经元前体细胞；Group 3型及Group 4型MB的细胞起源尚未明确。不同分子亚型的肿瘤生长位置不尽相同，也预示肿瘤位置可以预测MB不同分子亚型［12］。本研究结果也证明了肿瘤生长位置对儿童MB分子亚型的预测有一定价值：41.7% SHH型的MB位于小脑半球，与其他类型（位于中线区）差异有统计学意义。本研究中，100.0%的Group 3型和86.4%的Group 4型MB位于中线区，这与相关文献［7-8，11，13］所述一致；但其中有1例位于桥小脑角区（C-P角区），基因检测诊断为Group 4型，而在Iv等［14］研究中有1例位于C-P角区的WNT型MB，与本文分子亚型不一致，因此，C-P角区的MB分子亚型值得进一步关注与探究。在Perreault等［8］的研究中，WNT型MB表现出独特的好发位置，即小脑脚/小脑桥脑角区（CP/CPA），然而，在Zhao等［5］的研究中，大多数成人及儿童WNT型MB好发于后颅窝中线部位，在本研究中约71.4%的WNT型位于中线区，而偏侧性生长仅占总数的14.3%；Wefers等［13］曾解释，WNT型MB似乎以Luschka孔为中心的三角形区域生长，一方面沿腹侧向外生长至CP角池，另一方面向后内侧生长至枕大池，最后则延伸至第四脑室生长。

肿瘤增强表现方式同样值得关注，本研究中，按照增强所占比例将强化表现方式分为轻微/无强化、中度强化和明显强化，经统计学分析肿瘤增强表现方式有利于不同分子亚型的预测。76.5%的SHH型与88.9%的Group 3型表现为明显强化，而在Group 4型中，约81.8%呈现中度及以下的强化方式，其中突出的是，约27.3%的Group 4型表现出轻微/无强化，较其他分子分型存在明显差异（WNT型：14.3%；SHH型：5.9%；Group 3型：0.0%），这与先前的文献报道［8，15-16］所述一致。Dasgupta等［15］的研究表明，59%的WNT型表现出较均质的显著增强特征，而本研究中约占57.1%，与其结果相似。

本次研究中，4种不同分型的肿瘤最大径从小到大分别为WNT型、Group 4型、Group 3型、SHH型；通过LSD的多重两两比较显示，WNT型与SHH型及Group 3型差异有统计学意义，Group 4型与Group 3型之间差异无统计学意义；这表明WNT型MB通常是4种亚型中体积最小的。既往研究［16］中瘤周水肿表现并不突出，而本研究发现，SHH型MB主要表现为轻度或明显水肿表现，而Group 3型及Group 4型MB主要表现为无或者轻微瘤周水肿，这似乎与肿瘤的位置有着密切关系，Group 3型及Group 4型常生长在中线区，向第四脑室生长，第四脑室为其提供生长空间，因而表现出瘤周水肿程度较小；这也与Dasgupta等［16］的研究结果相一致。

本次研究对功能MRI的研究仅表现在ADC值的推测方面，鉴于不同组织学分型的MB的ADC值有明显差异［15，17］，不同分子亚型的MB对应相应的组织学分型［10］，因此，ADC值的探究有重要意义。本研究利用不同分子亚型MB存在弥散受限程度不同表现，随机勾画ROI获得最小的ADCmax、ADCmin及ADCmean，同时计算rADC，利用方差分析及LSD进行多重两两比较，在不同分子亚型中，只有ADCmax差异有统计学意义。在Reddy等［18］的研究中，Group 3/4型的rADC最高，而WNT型的rADC最低，且不同亚型间差异有统计学意义，提示rADC对MB分子亚型的预测有一定的潜在价值；本研究中，Group 3型与Group 4型的rADC相仿，其平均值分别为1.174和1.180，而WNT型的rADC为1.035，SHH型的rADC为1.214，与上述结果一致。但不同的是，不同亚型之间的rADC差异无统计学意义，或许这表明rADC预测MB的分子亚型的价值有限，需要更多的研究论证。

同时，本研究表明许多MRI征象不具有预测MB分子亚型的价值，例如肿瘤与脑干关系、T1WI特点、T2-FLAIR特点、肿瘤边缘及囊变等；但是总结MB的不同特征，有利于全面认识儿童MB的影像学表现及空间定位，从而更快、更准确地作出定位定性诊断。

综上，本研究显示，肿瘤位置及增强表现方式对儿童MB的预测具有重要价值，而肿瘤最大径、瘤周水肿具有一定的辅助价值。值得深思的是，关于ADC值是否有价值仍存在争议，在本研究中，不同分型间的ADCmax差异有统计学意义，证明ADCmax对预测MB的分子亚型有一定意义，但未找到相关文献明确支持该结论，同时，因ROI选取受限，无法代表整个肿瘤，所以ADCmax的价值存在一定局限性，需进一步探究。同时，本研究认为，rADC值不能区分4种分子亚型，而在Reddy等［18］表示rADC值可以区分分子亚型，这需要收集更多数据进一步研究。