MRI 信号强度比在脑恶性肿瘤鉴别诊断及Ki－67 表达的应用价值

于红梅 陈敏 余婷 黄怡 耿学龙 蒋锐

胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）和原发性中枢神经系统淋巴瘤（primary central nervous system lymphoma，PCNSL）均属脑内恶性肿瘤，但两者治疗却大相径庭，GBM 主要以手术切除、术后放化疗为主要治疗手段［1］；PCNSL 治疗以化疗和/或放疗为主［2］。术前对两类肿瘤切实有效的鉴别诊断方法对临床如何制定治疗方案及患者预后具有重要意义。既往多数研究认为MRI 多模态成像及影像组学等先进技术在GBM 与PCNSL 的鉴别诊断中具有重要价值［3-5］，但需耗费更多时间，增加患者费用，且设备和参数的不一致，以致于鉴别诊断缺乏统一的阈值［6,7］。本研究通过测量肿瘤对侧脑白质信号强度比（signal intensity ratio，SIR），判断其能否作为两者鉴别诊断的定量参数，为主观分析提供重要补充，并分析SIR 与Ki-67 标记指数是否具有相关性。

资料与方法

1.一般资料

回顾性分析我院2014 年8 月～2022 年7 月间经病理诊断为GBM 和PCNSL 患者。纳入标准：（1）所有患者经手术或活检病理证实为胶质母细胞瘤，WHO Ⅳ级和弥漫大B 细胞淋巴瘤；（2）MRI检查前无相关治疗史（如活检、放化疗及糖皮质激素治疗等）；（3）MRI 检查数据完整，图像质量良好；（4）所有患者免疫功能无异常。排除标准：（1）MRI数据不完整或图像质量差；（2）其他部位淋巴瘤伴颅内转移者；（3）既往有颅脑手术、癫痫或脑卒中患者。本研究经伦理委员会批准（批准文号：2022xjsxxm024）。依照纳入和排除标准共纳入GBM 72 例，PCNSL 32 例。

2.MRI 检查方法

使用Philips Achieva 3.0 T 或GE SIGNA Pioneer 3.0 T MR 扫描仪，16 通道头颈正交线圈，所有患者均行MRI 平扫及增强扫描，扫描参数：平扫序列：轴位T1WI（TR 2000 ms/1750 ms，TE 20 ms/20 ms）、轴位及失状位T2WI（TR 2000 ms/4376 ms，TE 85 ms/105 ms），增强：对比剂为钆喷酸葡胺，按0.1 mmol/kg，3.0 ml/s 流率经前臂静脉推注后分别行冠状位、矢状位、轴位T1WI 抑脂增强扫描（TR 188 ms/175 ms，TE 5 ms/5 ms），层厚6 mm，层间距1 mm，视野23 cm×23 cm。

3.图像分析与数据测量

由两名高年资神经系统诊断医师独立阅片及数据测量，SIR 分析采用ITK-Snap 软件（3.6.0 版本），在轴位T1WI、T2WI 及T1WI 增强图像上测量肿瘤实性成分信号值（T1WI 增强序列明显强化部位判定为肿瘤实性部分）与同一层面对侧脑白质信号值（signal intensity，SI），每次测量尽量避开出血及囊变坏死区，选取病灶最大层面测量，兴趣区选取20～40 mm2，测量三次后取平均值。

计算病灶对侧正常脑白质信号比，获得4 个定量参数：T1WI 信号比（rT1）、T2WI 信号强度比（rT2）、T1WI增强信号比（rT1CE）和T2WI/T1WI 信号比（T2/T1），计算公式如下：

4.病理分析

应用SPSS 24.0 和R 4.1.3 软件进行数据统计分析。正态分布的计量资料以x±s 表示，采用独立样本t 检验比较GBM 与PCNSL 之间的差异，应用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评价SIR 各参数的诊断效能，并计算鉴别诊断的最佳界值、敏感度和特异度；采用Spearman 相关分析各参数值与Ki-67 LI 的相关性。

5.统计学方法

术后取肿瘤组织经4%中性甲醛液固定，常规石蜡包埋、切片、HE 及免疫组化染色，得出病理诊断。使用Ki-67 行抗原抗体免疫组化染色，以细胞核内出现棕褐色颗粒判定为阳性，对阳性细胞染色最高的区域进行计数：每5 个高倍视野的平均阳性细胞率，以百分数表示Ki-67 标记指数（Ki-67 label index，Ki-67 LI），代表肿瘤细胞的增殖活性。

本研究共纳入GBM 72 例，其中男44 例，女28例，平均（53.7±15.1）岁；PCNSL 32 例，其中男23例，女9 例，平均（54.7±12.8）岁。临床主要表现为头痛、头晕、颅内压增高、认知障碍或肢体偏瘫等症状。

结果

1.GBM、PCNSL 一般资料

小龙是我们班出了名的个性要强又很自负的学生，他很聪明，数学成绩从没低过95分，但他爱斤斤计较、以自我为中心，脾气暴躁、满口粗话，又爱欺负同学，大家对他敬而远之。我也常被他弄得焦头烂额。借着学校“访万家”活动，我早早安排了去他家的行程。

在我国辽宁抚顺、云南腾冲、广西、河南、四川、湖北、吉林、黑龙江等地区都有琥珀产出。其中储量最丰富的地区就是辽宁抚顺，它产自古生代石炭纪、中生代、直至几千万年前的第三纪煤层和其它岩层的原地沉积矿床中。其中第三纪是琥珀出产量最多的地质年代，那时属于亚热带气候，四季温暖湿润适合松柏科植物生长繁殖并且分泌大量的树脂，随着盆地迅速沉降，原始森林被买入地下植物经炭化形成煤质，树脂经石化形成琥珀，这个时期产出的琥珀表面常被一层黑色煤质包裹。

在长期的水土流失治理实践中，各地创造出许多侵蚀沟治理技术，如黑龙江拜泉县连续式柳跌水治沟、吉林省东部多类型谷坊群综合治沟、辽宁省兴城市石质山区多功能治沟、内蒙古山丘区植物立体封沟、黑龙江农垦秸秆填沟等。通过推广筛选，总结出多种行之有效、地域特点明显的侵蚀沟防治模式，为东北黑土区侵蚀沟治理工程的实施奠定了技术基础。

2.GBM 与PCNSL 信号强度比定量参数比较及ROC 曲线分析

肿瘤信号强度比定量参数见表1，GBM 组rT1、rT1CE 明显低于PCNSL 组，而rT2、T2/T1 明显高于PCNSL 组，两组间差异均具有统计学意义（P＜0.01）。ROC曲线分析显示单个SIR 参数（rT1、rT2、rT1CE、T2/T1）中，鉴别诊断效能最高为T2/T1（AUC 为0.877），其敏感度和特异度分别为93.8%、76.4%，当参数联合后，rT1+rT1CE+rT2+T2/T1 鉴别诊断效能最高（AUC 为0.966），敏感度87.5%，特异度91.7%（表2，图1～5）。

图1 SIR 及联合参数鉴别GBM 与PCNSL 的ROC 曲线

表1 GBM 与PCNSL 的MRI 连续变量（SIR）分析

表2 信号百分比定量参数对GBM 与PCNSL 的鉴别诊断能力

3.GBM 与PCNSL 信号强度比与Ki-67 表达相关性分析

ROC 曲线分析鉴别GBM 与PCNSL，rT1、rT2、rT1CE、T2/T1 四个参数及联合指标都能有效鉴别两者，其中单个参数分析T2/T1 鉴别诊断效能较高（AUC 为0.877），多个参数联合后，rT1+rT1CE+rT2+T2/T1 鉴别诊断效能最高（AUC 为0.966），敏感度87.5%，特异度91.7%，从统计数据分析，联合参数的曲线下面积均大于等于单个指标，且联合参数间比较无明显差异，但从临床应用方便及可行性分析，多个参数联合时图像后处理及计算过程相对繁琐、复杂，且需要增强检查，而单个参数中T2/T1 计算方法简便易行，鉴别诊断效能较优，敏感度和特异度较均衡，因此笔者认为单从MRI 信号强度比分析鉴别GBM 与PCNSL 时，建议应用T2/T1 指标，如遇非典型复杂病例时可多参数联合诊断或加扫DWI、MRS、ASL 等先进序列以提高诊断符合率［20,21］。

表3 GBM 与PCNSL 影像学定量参数与Ki-67 表达相关性分析

讨 论

1.MRI 对GBM 与PCNSL 的鉴别价值与背景

本研究通过定量分析GBM 和PCNSL 信号强度比差异，PCNSL rT1 及rT1CE 明显高于GBM，而rT2、T2/T1 明显低于GBM，两组比较差异具有统计学意义，这与Han 等［15］研究结果基本一致。GBM与PCNSL 信号强度比的差异可客观反映其病理生理及微环境的不同，PCNSL 细胞排列紧密，核质比大，细胞间质含水量少，坏死囊变少见，而肿瘤沿血管周围生长，破坏血脑屏障，导致T1 和T2*缩短，呈明显均匀强化，影像定量参数表现为rT1及rT1CE 相对高，rT2 及T2/T1 相对低。GBM 具有明显肿瘤异质性，肿瘤细胞的迅速生长与血氧容量的相对不足，导致囊变坏死多见，血脑屏障严重破坏，肿瘤边缘多发新生血管形成及通透性改变，增强特征多呈不均匀或花环状强化，从而导致与PCNSL信号强度比的明显差异［18,19］。

2.GBM 与PCNSL 信号强度比比较

术前鉴别GBM 与PCNSL 对临床治疗方案的选择及患者预后具有重要意义，典型的GBM 在MRI 上主要表现为明显坏死伴花环样强化，而PCNSL 主要表现为明显均匀强化的肿块。然而在临床实际工作中，存在一定数量的非典型病例，仅通过放射科医师的临床经验及肉眼主观判断容易误诊。近年来多数学者［8-11］认为应用MRI 先进序列（如DWI、MRS、DTI、PWI 等）、联合多模态MRI及影像组学等方法对于GBM 与PCNSL 的鉴别诊断价值较大，但图像后处理相对繁琐，且需耗费医生及患者更多时间，增加患者费用，对于年龄大、症状重者不能长时间配合检查，从而影响诊断结果。而本研究通过常规MRI 肿瘤信号强度比探究两者之间的差异，其主要优势在于：（1）脑内肿瘤常规MRI 成像序列（T1WI、T2WI 及T1WICE）扫 描时间快，费用相对低，数据更易获取，且增强T1WI被认为是脑肿瘤影像诊断的首选序列［6,12,13］；（2）通过肉眼观察肿瘤特征及强化方式可初步判断肿瘤性质，但会受医生资历、MRI 序列参数差异及肿瘤特征不典型等多种因素影响［14］，以SIR 作为定量参数，获得的数据客观可靠，可重复性强。已有研究［15-17］显示SIR 在肿瘤的鉴别诊断中有重要意义，T2/T1 值可用于乳腺、肝脏的良恶性病变鉴别以及对多发性硬化的定量分析。

图2 GBM，男，69 岁，间断性头晕20 d。a)T2WI 右侧基底节区团块状高信号，周围水肿形成，rT2：1.860；b)T1WI 低信号，rT1：0.567，T2/T1：3.282；c)轴位和d)冠状位T1WI 增强病灶呈环形强化，囊变坏死明显，边缘见明显强化的实性成分，rT1CE：0.896；e)病理（HE×100）：肿瘤为星形细胞，分化差，呈浸润性生长，可见明显的地图样坏死；f)Ki-67（免疫组化×100）：瘤细胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 为20%图3 PCNSL，男，50 岁，头痛伴右侧肢体乏力3 d。a)T2WI 左侧顶叶中线旁团块状稍高信号，周围水肿明显，rT2：1.395；b)T1WI 呈稍低信号，rT1：0.632，T2/T1：2.209；c)轴位和d)冠状位T1WI 增强呈明显均匀强化，rT1CE：1.622；e)病理（HE×100）：瘤细胞以中等大小B 细胞为主，呈弥漫、浸润性分布，沿血管间隙生长；f)Ki-67（免疫组化×100）：瘤细胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 为70%

图4 GBM，女，42 岁，反复头痛20+d，术前误诊为PCNSL。a)T2WI 右侧额叶团块状高信号，周围水肿明显，rT2：1.371；b)T1WI 低信号，rT1：0.603，T2/T1：2.275；c)轴位和d)冠状位T1WI 增强呈不均匀明显强化，内见少许坏死区，rT1CE：1.211；e)病理（HE×100）：肿瘤为星形细胞，分化较差，呈浸润性生长，可见部分坏死；f)Ki-67（免疫组化×100）：瘤细胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 为15% 图5 PCNSL，男，47 岁，头晕2 周，术前误诊为GBM。a)T2WI 右侧颞叶不规则团块状稍高信号，周围水肿明显，rT2：1.344；b)T1WI 呈不均匀稍低信号，rT1：0.629，T2/T1：2.137；c)轴位和d)冠状位T1WI 增强呈花环样不均匀强化，内见囊变坏死，rT1CE：1.732；e)病理（HE×100）：瘤细胞以中等大小B 细胞为主，呈弥漫、浸润性分布，内见坏死区；f)Ki-67（免疫组化×100）：瘤细胞核染呈棕褐色，Ki-67 LI 为60%

GBM 组Ki-67 LI 为（32.53±18.25）%，PCNSL 组Ki-67 LI 为（65.63±13.12）%，两组间比较差异具有统计学意义（t=-10.46，P＜0.001）。Spearman 相关分析显示rT1 和rT1CE 与Ki-67 LI 呈正相关，rT2、T2/T1 与Ki-67 LI 呈负相关（表3）。

3.肿瘤SIR 定量参数评估Ki-67 LI 的价值

Ki-67 代表细胞增殖及有丝分裂程度，客观反映肿瘤的增殖情况，辅助细胞与组织的免疫组化诊断，Ki-67 LI 越高，提示肿瘤细胞有丝分裂越强，细胞越密集［22］。既往有学者［22-25］研究认为MRI先进技术可无创评估胶质瘤分级，MR 多个参数和Ki-67 LI 在不同肿瘤间存在一定相关性，如胶质瘤瘤体Cho/NAA、Cho/Cr 与Ki-67 LI 呈正相关，DWI 各参数中ADCmean与肿瘤细胞增殖活性具有更好相关性。本研究中GBM 组Ki-67 LI 明显低于PCNSL，两组间比较差异具有统计学意义，这也进一步证实GBM 与PCNSL 在病理生理及细胞增殖水平的差异。MRI 定量参数rT1、rT2、rT1CE、T2/T1 与Ki-67 LI 具有轻度相关性，笔者认为这与GBM 和PCNSL 瘤细胞组成及增殖活性相关，GBM 为星形细胞，分化差，侵袭性强，多沿白质纤维束向周围脑实质浸润性生长，生长迅速及氧耗量增强，易导致瘤内囊变坏死，血脑屏障不同程度破坏；而PCSNL 多为B 细胞型淋巴瘤，细胞密度大，细胞间质含水量较少，细胞组织排列密集，常包绕血管，并沿血管周围间隙浸润生长，细胞有丝分裂增强，细胞增殖活性高，导致T1、rT1CE 相对高，而rT2、和T2/T1 相对低，这可能是MRI 肿瘤SIR 定量参数与Ki-67 LI 相关性的主要原因。

本研究亦存在一些不足：（1）回顾性、单中心数据分析，且同时收集两台MRI 扫描数据，扫描参数存在差异，统计可能存在偏倚；（2）仅完成MRI 常规序列分析，下一步将纳入MRI 高级功能序列与常规MRI 定量参数对比研究。

为验证掘进机位姿测量验证系统的可靠性，根据研究团队提出的掘进机位姿激光自动测量方法[3]及超宽带掘进机位姿测量方法[19] ，在图7模拟巷道内对EBZ55掘进机试验样机进行位姿测量，以此作为位姿参数精度验证系统的对比，试验过程中模拟巷道全部封闭，为模拟巷道底板，在掘进机行驶路线布置厚度不同的木板与障碍物，由于在实际生产过程中，掘进机位姿检测是在掘进机截割之前，因此掘进机保持行驶状态即可，不必进行截割。同时，通过试验检验远程监控系统及模拟试验系统的运行稳定性，掘进机位姿检测试验现场照片如图9所示。试验仪器及参数见表1。

长江上游控制性水库群建成后，江湖关系变化带来的“水少”问题日益显现。据统计，20世纪50年代，长江入湖水量年均约1 331.6亿m3，但自2003年至2012年的10年间，年均入湖水量仅490亿m3，衰减幅度达63.2%，其中枯季（10月至次年3月）入湖水量从500亿m3减少至80亿m3，减少了80%以上，见表2。另一方面，上游控制性水库建成运行后，长江中游河道清水冲刷下切，平均纵向深度达2.1m，洞庭湖出流加快，9—10月份湖区水位消落加快，提前进入枯水期。枯水期间洞庭湖成为“地上悬湖”，低枯期水域面积仅500km2左右，蓄水量不足20亿m3。

综上所述，肿瘤SIR 对于GBM 与PCSNL 鉴别诊断具有重要作用，SIR 定量参数可为主观分析提供重要补充，并可初步评估Ki-67 LI 表达。