磁共振波谱评估2-羟基戊二酸在胶质瘤异柠檬酸脱氢酶基因突变的研究意义

张丽丽，高明勇（通信作者），赵 海，张仙海，罗 纯，李 博

（佛山市第一人民医院影像科 广东 佛山 528000）

脑胶质瘤是指起源于脑神经胶质细胞的肿瘤，是最常见的原发性颅内肿瘤，2021年版WHO中枢神经系统肿瘤分类将脑胶质瘤分为1～4级，1、2级为低级别脑胶质瘤，3、4级为高级别脑胶质瘤[1]。不同级别的胶质瘤患者治疗方案及预后的生存率很大差别，胶质瘤的基因状态，成为目前研究的重点，并影像技术发展得日新月异，氢质子磁共振波谱（hydrogen proton magnetic resonance spectroscopy, MRS）能无创性检测2-羟基戊二酸（2-hydroxyglutarate, 2HG）来评估不同级别胶质瘤IDH基因状态，因此MRS研究胶质瘤的基因分型成为研究方向。低级别胶质瘤及胶质母细胞瘤中常发生异柠檬酸脱氢酶（isocitrate dehydrogenase, IDH）基因的突变，IDH氧化脱羧为α-酮戊二酸，并可产生代谢物2HG，并影响肿瘤的异质性[2-4]。有研究表明：IDH基因突变型的胶质瘤患者的生存率会高于IDH基因野生型的胶质瘤患者，IDH基因突变型胶质瘤并对放化疗也非常敏感，无论从手术切除及放化疗预后优于野生型胶质瘤患者，所以术前预测IDH基因状态对胶质瘤诊疗策略有重要价值[5]。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2021年1月—2022年6月在佛山市第一人民医院经病理证实的21例脑胶质瘤患者的资料，其中男13例，女8例，年龄27～73岁，平均年龄为46.2岁，中位年龄为44岁。将病例分为两组：低级别胶质瘤组（Ⅰ～Ⅱ级）：共12例，高级别胶质瘤组（Ⅲ～Ⅳ级）：9例。IDH突变型14例；IDH野生型7例，患者临床表现；头痛、呕吐、乏力、意识障碍等。患者纳入标准：①MRI检查初步诊断为胶质瘤，所有研究对象均接受常规平扫（包括增强）及单体素MRS扫描。②手术取得病理结果并做免疫组化的患者。排除标准：①病理结果其他肿瘤的患者；②存在图像伪影患者，无法进行工作站处理数据。

1.2 方法

采用GE Discovery 750 W静音3.0T MR成像系统，32通道头部线圈。头颅平扫及增强，序列参数如下T2FLAIR：TR 9 000 ms，TE145 ms；横断面增强T1WI：TR 1 850 ms，TE25 ms；单体素不对称自旋回波PRESS：TR 1 000 ms，TE 140 ms，FOV 24 cm×24 cm，ROⅠ大小为25 mm×25 mm。6.3版本的LCModel软件对谱线进行拟合，估算代谢产物浓度的绝对定量，测量2HG的蓄积浓度在波谱的分析范围为0.2～4.0 ppm[6]。绝对代谢物浓度的可信度以克拉美罗界（Cramer-Rao bound）来估算，当CRB＜50%且2HG绝对浓度值＞1.0 mmol/L时，代谢物的定量可估计被认为可信[7]。

1.3 数据处理及分析

数据采集：由2名丰富经验的影像科医师对患者数据分析，首先在增强T1WI图像对患者的肿瘤区进行ROⅠ勾画，MRS选择肿瘤最大层面在肿瘤实性区勾画ROⅠ，要避开肿瘤囊变、坏死、出血的区域。

1.4 统计学方法

采用SPSS 25.0统计软件处理数据。根据服从正态分布及方差齐性的情况采用Mann-Whitney U检验；相关性分析采用非正态分布变量Spearman等级相关检验。以P＜0.05代表差异有统计学意义。

2 结果

经过LC model拟合后的MRS谱线，IDH基因突变型胶质瘤患者在2.25 ppm处发现2HG蓄积波峰（见图1、图2）；IDH基因野生型胶质瘤患者在2.25 ppm处未发现2HG蓄积波峰（见图3、图4）。与IDH基因野生组比较，IDH基因突变组2HG蓄积浓度明显增高（P＜0.001），如表1，结果显示，以2HG蓄积浓度1.06 mmol/L为阈值，其诊断IDH基因突变的灵敏度、特异度分别为85.7%、81.4%。IDH基因突变组与胶质瘤分级相关性分析，得出存在负相关（rS = -0.545，P＜0.001），胶质瘤分级越低，IDH的2HG蓄积浓度越高。

图1 波谱定位图（IDH 基因突变型）

图2 IDH基因突变型2HG蓄积浓度

图3 波谱定位图（IDH 基因野生型）

图4 IDH基因野生型2HG蓄积浓度

3 讨论

胶质瘤是颅脑最常见原发性肿瘤，2016年WHO中枢神经系统肿瘤分类已经加入基因分型[8]，因为基因分型对肿瘤分级和预后评估具有巨大意义，所以胶质瘤中IDH基因状态成为目前研究的热点，术前检测胶质瘤的基因，这为影像诊断医生提供了一个新的目标和方向，因此本研究探讨胶质瘤的IDH基因分型中2HG的存在的情况，为临床脑胶质瘤手术边界、预后判断、监测治疗效果等具有重要意义[9]。而对不同级别胶质瘤恶性程度的判断为临床上制定治疗方案以及评估预后提供至关重要的价值[9]。但是传统磁共振对于不同级别胶质瘤的诊断存在一定局限性，而MRS作为现代医学影像诊断中的快速发展的新技术，是目前临床上唯一能够探测人体脑组织以及颅内肿瘤组织代谢情况的无创性检查手段[10]，其对不同级别胶质瘤的诊断具有一定优势。MRS能够探测原子核的化学位移，可检测胶质瘤的基因状态，成为研究胶质瘤主要磁共振新技术。本研究应用LCmodel后处理软件，定量分析，能在一定程度上反映患者的N-乙酰天门冬氨酸（N-acetyl- aspartate，NAA 2.02 ppm）、胆碱（choline，Cho 3.22 ppm）、肌酸（creatine，Cr 3.02 ppm）的化合物浓度。NAA反映神经元是否受到损伤，Cho反映细胞合成出现化合物，Cr能够体现患者能量代谢情况，并且广泛用于肿瘤代谢的化学分析，已有研究显示应用MRS在检测2HG方面具有很大的作用，并对肿瘤的复发及假性进展的鉴别有重大意义，可以弥补常规波谱无法定量化学物质的不足[11-14]。

本研究结果表明：IDH基因野生组及突变组比较，IDH基因突变组2HG蓄积浓度明显增高（P＜0.001），IDH基因突变的灵敏度、特异度分别为85.7%、81.4%，与刘娜等[15]研究的结果一致。对IDH基因突变组与胶质瘤分级进行相关性分析，结果显示二者具有负相关性（rS = -0.675，P＜0.001），胶质瘤分级越低，IDH的2HG蓄积浓度越高。2HG在预测胶质瘤IDH突变方面出现很好的特异性。胶质瘤分级的不同，治疗方案也有明显的差异，因此影像学方面如果可以判断脑胶质瘤的级别，对脑胶质瘤患者的治疗及预后非常重要[16]。本研究中，胶质瘤IDH基因突变型中2HG浓度呈负相关，在低级别脑胶质瘤中2HG浓度较高，高级别胶质瘤2HG浓度较低，ROC曲线分析其具有较高的诊断效能。此外，有研究表明通过MRS分析2HG水平能监测IDH突变的胶质瘤患者治疗后的反应，因此可进一步探索研究[17]。

综上所述，2HG可预测IDH基因突变状态，对不同级别胶质瘤无创评估。