软组织肉瘤MRI影像学特征与Ki-67表达水平的相关性研究

徐磊，祁良，邹月芬，韦永中

软组织肉瘤(soft tissue sarcomas，STSs)为一组来源于间叶组织、具有很强异质性及侵袭性的恶性肿瘤，占所有恶性肿瘤的比例不到1%[1]。目前运用广泛的软组织肉瘤分级系统包括NCI系统和FNCLCC系统[2，3],但目前的分级系统对某些特定类型软组织肉瘤的评估以及对软组织肉瘤的预后判断存在一定局限性。免疫组化指标Ki-67是一种由10号染色体上单基因编码的抗原，Ki-67成为目前监测细胞增殖活性最可靠的指标之一[4]。Ki-67在判断肿瘤的良恶性及恶性程度方面的价值己在多部位肿瘤中得到证实[5],有研究表明Ki-67是评估软组织肉瘤预后的独立预测因子[6,7]。

MRI是目前评估软组织肉瘤最有价值的工具之一，能够从多方位明确肿瘤的大小、位置、边界及与周围组织结构的关系。扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)是检测水分子扩散运动的成像方法，细胞越密集，水分子扩散越受限，表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值越低，目前已应用于多部位肿瘤的评估[8,9]。因此，本研究通过分析软组织肉瘤MRI影像特征与其Ki-67表达水平的相关性，间接评估软组织肉瘤的预后。

材料与方法

1.研究对象

搜集2018年1月-2020年5月间于南京医科大学第一附属医院就诊的临床或影像检查疑似四肢、躯干STSs患者69例。病例排除标准：①骨源性恶性肿瘤(骨肉瘤、软骨肉瘤、尤文肉瘤)；②术后病理免疫组化无Ki-67表达水平参考值；③影像检查前行新辅助化疗。69例患者中21例不符合入组标准被排除，最终48例患者入组本研究，其中男27例，女21例，年龄13～80岁；病变位于上肢16例，下肢29例，背部3例。2019年以后的影像学检查除常规序列外增加DWI序列，48例患者中23例仅行MRI常规序列检查，25例行MRI常规序列+DWI检查。本研究获得南京医科大学第一附属医院伦理委员会批准。

2.检查方法

MRI检查采用3.0T MRI扫描仪(Magnetom Skyra;Siemens Healthcare)，扫描序列包括轴面及冠状面T2WI-FS、轴面及冠状面T1WI、轴面DWI、轴面、矢状面及冠状面T1WI-FS增强扫描。快速自旋回波T2WI序列扫描参数：TR 2800～4500 ms,TE 75～92 ms；快速自旋回波T1WI序列扫描参数：TR 400～500 ms，TE 10～15 ms；根据肿瘤所在部位调整视野，根据肿瘤大小选择适宜的层厚及层间距，一般为3～5 mm。2019年以后检查的患者增加轴面DWI扫描，在常规扫描后、增强扫描结束前进行，扩散敏感梯度加在X、Y、Z轴3个方向,扫描参数：TR 5000 ms，TE 61～69 ms，层厚及视野与常规扫描轴面T2WI一致，b值为0、400、800 s/mm2。

3.图像分析

MRI图像由1位高年资医师(从事肌肉骨骼影像诊断工作20年)及1位主治医师(从事肌肉骨骼影像诊断工作7年)进行评估，2位放射医师独立评估软组织肿瘤的MRI特征，主要包括以下9个常规影像学特征：①平扫T1信号均匀性(<50%或≥50%，连续层面观察病变整体信号均匀性，判断有无超过病灶整体的50%，以下同法评估)；②平扫T2信号均匀性(<50%或≥50%)；③增强扫描信号均匀性(<50%或≥50%)；④肿瘤坏死程度(<50%或≥50%)；⑤病变有无出血(有或无)；⑥肿瘤与邻近组织边界关系(与邻近正常组织边界累及范围：<50%或≥50%)；⑦瘤周水肿(有或无)；⑧瘤周强化(有或无)；⑨邻近骨质受累(有或无)。当两位医师评估结果不一致时，第三位诊断医师(从事肌骨影像诊断工作20年)讨论常规影像特征结果，最终有疑异的软组织肿瘤常规影像特征由三位诊断医师共同得出。DWI图像ROI勾画由2位医师在PACS系统上选取解剖学肿瘤轴面最大层面手动勾画，避开肿瘤囊变、坏死及钙化区，分别记录相应ADC平均值(ADCmean)及ADC最小值(ADCmin，图1)。

图1 患者,女，46岁，右下肢多形性未分化肉瘤，Ki-67(80%+)。a) T1WI示病变信号尚均匀(<50%)； b) T2WI-FS示病变呈高信号，可见局部囊变，T2信号尚均匀(<50%)； c) T1WI增强示病变瘤周有强化，局部与周围正常组织分界欠清； d) ADC图测量病变最大层面ADCmean为0.58×10-3mm2/s，ADCmin为0.48×10-3mm2/s。

4.统计学分析

采用SPSS 21.0软件进行统计学分析。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)分析2位放射医师间的一致性。根据Ki-67结果将STSs患者进行分组，即Ki-67高表达组(Ki-67≥30%)和低表达组(Ki-67<30%)[7]。采用受试者工作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲线评价各影像特征对Ki-67高表达组与低表达组STSs的鉴别诊断效能。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.病理类型及Ki-67表达水平

48例软组织肉瘤中，最终病理类型为脂肪肉瘤10例(10/48,20.8%),滑膜肉瘤9例(9/48，18.8%)，恶性外周神经鞘瘤8例(8/48，16.7%)，多形性未分化肉瘤6例(6/48，12.5%)，纤维肉瘤4例(4/48，8.3%)平滑肌肉瘤4例(4/48，8.3%)，透明细胞肉瘤3例(3/48，6.3%)，胚胎性肉瘤2例(2/48，4.2%)，纤维母细胞肉瘤2例(2/48，4.2%)。22例为Ki-67低表达，26例为Ki-67高表达。脂肪肉瘤、滑膜肉瘤、恶性外周神经鞘瘤及多形性未分化肉瘤Ki-67高表达的比例分别为60.0%、44.4%、62.5%及66.7%。脂肪肉瘤、恶性外周神经鞘瘤及多形性未分化肉瘤Ki-67高表达所占比例较高，均大于50%。

2.软组织肉瘤常规影像学特征对Ki-67高、低表达水平的鉴别诊断效能

48例软组织肉瘤的常规影像学特征对Ki-67高表达与Ki-67低表达的鉴别诊断效能见图2。瘤周强化鉴别诊断Ki-67高表达与Ki-67低表达的曲线下面积(area under curve,AUC)为0.855，敏感度与特异度分别为85%、86%。平扫T2信号不均匀(≥50%)鉴别诊断Ki-67高表达与Ki-67低表达的AUC为0.710，敏感度与特异度分别为69%、72%。肿瘤边界鉴别诊断Ki-67高表达与Ki-67低表达的AUC为0.692，敏感度与特异度分别为77%、56%。Ki-67高表达组与低表达组中软组织肉瘤瘤周强化所占的比例分别为88.5%(23/26)、40.9%(9/22)，软组织肉瘤平扫T2信号不均匀(≥50%)所占的比例分别为76.9%(20/26)、59.1%(13/22)， 软组织肉瘤肿瘤边界(肿瘤与邻近组织边界关系，与周围正常组织边界累及范围≥50%)所占比例分别为80.8%(21/26)、68.2%(15/22)。

3.ADC值与Ki67表达水平的相关性分析

2位放射医师测量的ADCmean 及ADCmin值一致性较好(ADCmean ICC=0.941,95% CI：0.912～0.967;ADCmin ICC=0.925,95% CI：0.868～0.948)。取2位医师记录的平均值作为最后结果。Ki-67低表达组与高表达组的ADCmean 值分别为(1.78±0.22)×10-3mm2/s、(1.19±0.13)×10-3mm2/s，Ki-67高表达组的ADCmean值低于Ki-67低表达组，差异有统计学意义(P<0.05)，阈值为1.332×10-3mm2/s时， 敏感度与特异度分别为85%、73%(图3)。 Ki-67低表达组与高表达组的ADCmin值分别为(1.23±0.26)×10-3mm2/s、(0.81±0.20)×10-3mm2/s，Ki-67高表达组的ADCmin值低于Ki-67低表达组，差异有统计学意义(P<0.05)，阈值为0.883×10-3mm2/s时， 敏感度与特异度分别为89%、78%(图3)。

图2 常规MRI影像特征鉴别诊断Ki-67高表达与Ki-67低表达的ROC曲线。 图3 Ki-67高表达组与低表达组的ADCmean、ADCmin值。

讨 论

MRI是软组织肉瘤最重要的检测手段，是目前四肢、躯干、脊柱等部位软组织肉瘤诊断与鉴别诊断、分期、手术治疗方案制定、术后随访的首选影像检查方法[9]。但目前利用MRI影像学特征评估软组织肉瘤Ki-67表达水平诊断效能鲜有报道。Ki-67是细胞G1、S、G2和M期出现的核抗原，由于其半衰期短，可以准确反映细胞的增殖活性，已广泛应用于多种肿瘤的增殖性测定,是目前监测肿瘤增殖活性的主要指标之一[10,11]。本研究中滑膜肉瘤、恶性外周神经鞘瘤及多形性未分化肉瘤Ki-67高表达者所占比例较高，均大于50%，说明这些亚型的软组织肉瘤侵袭性更强。本研究发现瘤周强化、肿瘤与邻近正常组织的边界及平扫T2信号均匀性(≥50%)等3个常规影像学特征与软组织肉瘤Ki-67表达水平相关，其中瘤周强化的相关性最高,这与Zhao等[12]之前的研究结果基本相符。

软组织肉瘤的瘤周强化可能与肿瘤细胞对周围邻近组织的浸润有关，表明软组织肿瘤的侵袭性。软组织肉瘤向邻近组织侵袭生长是影响其局部复发及转移的主要因素之一[13]。有研究表明软组织肉瘤的瘤周强化与其最终病理分级有相关性[14]。因此，软组织肉瘤的瘤周强化可以作为评估软组织肉瘤恶性程度的一个重要指标。另外本研究结果表明,软组织肉瘤的T2信号不均匀性、软组织肉瘤边界与其Ki-67表达水平有较好的相关性，T2信号不均匀可能反映肿瘤的异质性，肿瘤边界与邻近组织的分界反映肿瘤向周围生长的方式，与肿瘤的侵袭性相关。因此，软组织肉瘤的常规影像特征可为其定性诊断及临床治疗等提供重要信息。

DWI是反映水分子自由扩散运动的序列，生物组织内水分子的扩散主要分为细胞内扩散、细胞外扩散及跨膜扩散，因此扩散受限的原因主要包括细胞毒性水肿、细胞密集度增加、液体的粘稠度增高等。ADC值是反映水分子扩散和毛细血管微循环的参数,ADC值下降才能真正反映水分子扩散受限的情况。目前已有部分研究表明ADC值与乳腺癌、颅内肿瘤等Ki-67表达水平呈负相关[15-16]。本研究结果表明ADCmean、ADCmin值在软组织肉瘤Ki-67高表达组与Ki-67低表达组间的差异存在统计学意义(P<0.05),Ki-67高表达组的ADCmean及ADCmin值低于Ki-67低表达组。相关研究表明Ki-67高表达时，细胞密集程度增高，导致细胞间隙狭窄，水分子真实扩散受限[17]，从而使Ki-67高表达组的ADC值低于Ki-67低表达组。

目前另有部分研究运用MRI的其他功能成像序列评估软组织肉瘤的最终病理级别，如磁共振动态增强、扩散张量成像等[18]，在后续的研究中笔者会继续评估更多的MRI影像学特征与软组织肉瘤Ki-67表达水平及软组织肉瘤预后等相关情况。

本研究存在以下不足之处：①样本量偏少，可能对最终统计结果存在一定影响；②病理类型较多，导致每个病理类型的样本量有限，统计结果需要扩大样本量进一步证实；③笔者记录ADC值勾画ROI时选取的是肿瘤最大层面，而非肿瘤所有层面，可能会稍微影响结果的准确性。

综上所述，本研究结果表明软组织肉瘤的常规影像特征中瘤周强化、T2信号不均匀性、肿瘤边界与肿瘤Ki-67表达水平相关，其中瘤周强化的诊断效能最高。软组织肉瘤的ADCmean、ADCmin值与其Ki-67表达水平呈负相关，均能用于鉴别Ki-67高表达与Ki-67低表达。