單、雙指數(shù)模型擴(kuò)散加權(quán)成像對非小細(xì)胞肺癌Ki-67表達(dá)的預(yù)測價值

黨珊，師衛(wèi)華，韓冬，馬光明，楊琪，段海峰，于勇，2，趙靜，于楠，2*，王少彧

在我國，肺癌發(fā)病率與病死率居惡性腫瘤之首；其中，約80%～90%為非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)[1]。肺癌起病隱匿，發(fā)現(xiàn)時多數(shù)已處于中、晚期，無法進(jìn)行外科干預(yù)，放化療是主要治療手段。腫瘤細(xì)胞增殖狀態(tài)的有效檢測可以反映腫瘤的預(yù)后；Ki-67是一種和腫瘤細(xì)胞增殖緊密相關(guān)的核抗原，對于非小細(xì)胞肺癌，Ki-67是有效的生物標(biāo)記物，其表達(dá)高低與非小細(xì)胞肺癌的預(yù)后密切相關(guān)，可用來反映腫瘤細(xì)胞的增殖活性[2]。但Ki-67檢測需要病理標(biāo)本，為有創(chuàng)檢查，部分病人難以配合，因此無法了解腫瘤增殖情況。

擴(kuò)散加權(quán)成像可以無創(chuàng)地對在體腫瘤進(jìn)行評估，能反映腫瘤的功能信息；擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)為單指數(shù)擴(kuò)散模型，DW的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值可以用來評價腫瘤的病理分級[3]。而體素內(nèi)不相干運動擴(kuò)散加權(quán)成像(intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM)，是雙指數(shù)擴(kuò)散模型，包含水分子的真性擴(kuò)散及微循環(huán)灌注形成的假性擴(kuò)散兩部分，可用于量化擴(kuò)散運動和血流灌注情況，可以為腫瘤的內(nèi)部特征及療效評估提供幫助[4]。

本研究采用MR-IVIM、DWI方法，觀察非小細(xì)胞肺癌IVIM各參數(shù)及ADC值與免疫組化半定量指標(biāo)Ki-67之間的相關(guān)性，為非小細(xì)胞肺癌分化程度提供影像學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 被試資料

本研究通過我院倫理委員會批準(zhǔn)，入組患者均簽署知情同意書。收集我院2016年10月至2018年6月間非小細(xì)胞肺癌患者60例，其中男性41例，女性19例，年齡35～81 (62.6±9.0)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)經(jīng)纖維支氣管鏡、CT引導(dǎo)下肺穿刺活檢或外科手術(shù)等證實為非小細(xì)胞肺癌；(2)患者無MR檢查禁忌證，且可以耐受MR檢查；(3) MRI檢查前均未進(jìn)行治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者臨床、免疫組化相關(guān)信息不全；(2) DWI、IVIM圖像偽影明顯者。

1.2 MRI檢查及圖像分析

采用MAGNETOM skyra 3.0 T (Siemens HealthCare，Germany)磁共振成像設(shè)備，18通道體線圈，患者取仰臥位，掃描序列包括：軸位T1WI (radial volumetric interpolated breath-hold examination，radial VIBE)、T2WI (BLADE)、DWI及IVIM序列，DWI與IVIM為自由呼吸狀態(tài)掃描；軸位radial VIBE掃描參數(shù)：TR 2.79 ms，TE 1.39 ms，voxel size 1.2 mm×1.2 mm×1.2 mm，反轉(zhuǎn)角5°，激勵次數(shù)(NEX)為1，矩陣320×320，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，掃描時間為5 min 30 s；軸位T2 BLADE序列：TR 2200.00 ms，TE 89.00 ms，層厚4.0 mm，反轉(zhuǎn)角103°，NEX為1，矩陣320×320，掃描時間約2 min 55 s。采用ishim-DWI序列行軸位掃描，掃描參數(shù)：TR 7425 ms，TE 60 ms，F(xiàn)OV 400 mm×400 mm，矩陣104×128，b=50，800 s/mm2，層厚5 mm，層間距1 mm，掃描層數(shù)45層，平均掃描時間3 min 14 s。IVIM掃描參數(shù)包括：TR 6000 ms，TE 58 ms，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，矩陣108×134，b=0、50、100、150、200、400、600、800 s/mm2，層厚5 mm，層間距1 mm，掃描層數(shù)35層，平均掃描時間6 min 13 s。使用body diffusion toolbox軟件測量D、D*、f及ADC 值。由2名從事體部MRI工作5年以上放射科醫(yī)師采用雙盲法進(jìn)行圖像測量，取平均值。感興趣區(qū)選取DWI病灶信號強度最高的層面及其上、下2個層面共3個層面測量平均值。

1.3 病理分析及臨床相關(guān)資料

所有標(biāo)本經(jīng)石蠟包埋、切片、常規(guī)HE染色以及免疫組化染色，由本院病理科高年資醫(yī)師診斷得出病理結(jié)果。Ki-67采用國際標(biāo)準(zhǔn)的免疫組化二步法進(jìn)行檢驗，Ki-67以細(xì)胞核染成棕黃色或者褐色為陽性細(xì)胞。Ki-67在低倍至高倍鏡下觀察、計數(shù)并做好記錄染色陽性的腫瘤細(xì)胞百分?jǐn)?shù)(%)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 24.0軟件，采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(the intraclass correlation coefficient，ICC)計算2名放射科醫(yī)師對D、f、D*、ADC值測量的一致性，1表示完全一致，0表示不一致，ICC值超過0.75表示有非常高的可靠性。采用Klomogorov-Smirnov方法對D、D*、f、ADC及Ki-67值行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布者用用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，不符合正態(tài)分布者用中位數(shù)(P25，P75)表示。采用Spearman相關(guān)方法分析IVIM各參數(shù)D、D*、f及ADC 值與Ki-67之間的相關(guān)性。P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

圖1 男，52歲，低分化腺癌，軸位D (A)、D* (B)、f (C)、T2WI (D)及ADC (E)圖可見左肺下葉軟組織腫塊，D=913.0×10-6 mm2/s，D*=190.5×10-6 mm2/s，f=181.7 (%)，ADC=959.5×10-6 mm2/s (b=0，800 sec/mm2)。免疫組化Ki-67高表達(dá)(Ki-67=60%)(F)Fig. 1 A 52-year-old man, poorly differentiated adenocarcinoma, axial D (A), D* (B), f (C), T2WI (D) and ADC (E) map, the lesion was in the left lower lobe. D=913.0×10-6 mm2/s, D*=190.5×10-6 mm2/s, f=181.7 (%),ADC=959.5×10-6 mm2/s (b=0, 800 sec/mm2). Immunohistochemistry map showed the high Ki-67 expression (Ki-67=60%) (F).

圖2 肺腺癌ADC值與Ki-67表達(dá)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.424，P=0.008)；非小細(xì)胞肺癌ADC值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.335，P=0.009)，非小細(xì)胞肺癌D值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)(r=-0.330，P=0.01)Fig. 2 The ADC value of lung adenocarcinoma was negatively correlated with the Ki-67 expression (r=0.424, P=0.008). The D and ADC value of non-small cell lung cancer was negatively correlated with the Ki-67 expression (ADC value: r=-0.335, P=0.009)(D value: r=-0.330, P=0.01).

表1 肺腺癌及鱗癌ADC、D、D*、f值Tab. 1 The ADC, D, D*, f value of lung adenocarcinoma and squamous carcinoma

共60例非小細(xì)胞肺癌患者，病灶平均大小約(3.65±1.56) cm；病理類型分別為腺癌40例，鱗狀細(xì)胞癌17例，腺鱗癌2例，大細(xì)胞癌1例。兩位放射科醫(yī)師測量ADC值的一致性為0.976，f值一致性為0.761，D值一致性為0.760，D*值一致性為0.970；2名放射科醫(yī)師對各參數(shù)的測量一致性高。肺腺癌與鱗癌擴(kuò)散加權(quán)成像各參數(shù)值如表1。一例肺腺癌患者圖像如圖1。肺腺癌、非小細(xì)胞肺癌擴(kuò)散加權(quán)成像各參數(shù)與Ki-67間相關(guān)關(guān)系散點圖如圖2。非小細(xì)胞肺癌ADC值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)(r=-0.335，P=0.009)，D值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)(r=-0.330，P=0.01)；肺腺癌ADC值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)(r=-0.424，P=0.008)；肺鱗癌各擴(kuò)散加權(quán)參數(shù)與Ki-67無顯著相關(guān)性。非小細(xì)胞肺癌f、D*值與Ki-67無顯著相關(guān)關(guān)系。

3 討論

3.1 IVIM、DWI及Ki-67概述

擴(kuò)散加權(quán)成像可以無創(chuàng)地提供功能信息，臨床應(yīng)用廣泛；目前應(yīng)用于臨床的擴(kuò)散加權(quán)成像包括單指數(shù)模型擴(kuò)散加權(quán)成像及雙指數(shù)模型擴(kuò)散加權(quán)成像；DWI為單指數(shù)擴(kuò)散模型，該模型假設(shè)水分子的微觀運動僅受水分子的影響，ADC值代表水分子的擴(kuò)散情況。IVIM是雙指數(shù)擴(kuò)散模型，假設(shè)水分子的微觀運動不僅受水分子擴(kuò)散的影響，還受到毛細(xì)血管內(nèi)血管微循環(huán)灌注所致的“假擴(kuò)散”效應(yīng)的影響，該模型在無需對比劑情況下便可區(qū)別病灶的灌注與擴(kuò)散信息，f值為灌注分?jǐn)?shù)，代表體素內(nèi)微循環(huán)灌注占總體擴(kuò)散的比率，其主要受微循環(huán)灌注血流量的影響；D值為擴(kuò)散系數(shù)，代表單純的水分子擴(kuò)散運動；D*值為假擴(kuò)散系數(shù)，代表體素內(nèi)微循環(huán)灌注相關(guān)的擴(kuò)散運動，主要受微循環(huán)灌注中血流速度和毛細(xì)血管長度的影響。當(dāng)b值較低時，微循環(huán)灌注在ADC值中所占比例較大，隨著b值增加，微循環(huán)灌注在ADC值所占比例逐漸減小[4-6]。

Ki-67是一種單克隆抗體，位于細(xì)胞核內(nèi)，可能與細(xì)胞有絲分裂和細(xì)胞周期有關(guān)，可以反映腫瘤細(xì)胞的增殖能力。研究表明，Ki-67蛋白在非小細(xì)胞肺癌組織的陽性表達(dá)率顯著高于正常組織，其表達(dá)高低與非小細(xì)胞肺癌的預(yù)后密切相關(guān)，可用來反映非小細(xì)胞肺癌癌細(xì)胞的增殖活性。Ki-67高表達(dá)是NSCLC預(yù)后不良的一個因素，即隨著Ki-67表達(dá)升高，腫瘤細(xì)胞增殖更活躍、分化程度更低，患者預(yù)后更差[7-8]。國外有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，隨著Ki-67表達(dá)增加，非小細(xì)胞肺癌生存率更低，Ki-67可以用來評估NSCLC尤其是腺癌患者的預(yù)后[9]。

3.2 IVIM、DWI與Ki-67相關(guān)關(guān)系與可能原因分析

本研究結(jié)果表明，肺腺癌ADC值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；非小細(xì)胞肺癌ADC值、D值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，f、D*值與Ki-67無顯著相關(guān)關(guān)系。有研究表明，惡性腫瘤細(xì)胞密度較大，擴(kuò)散受限更明顯；故肺癌ADC、D值低于良性肺腫塊及肺不張組織[10-12]；此外，ADC值定量分析可以用來評估肺癌的病理分級和腫瘤細(xì)胞密度[3]。另有研究發(fā)現(xiàn)，肺癌ADC值與Ki-67呈負(fù)相關(guān)，與本研究結(jié)果一致，這表明ADC值可用來評估肺癌的侵襲性及預(yù)后[13-14]。IVIM各參數(shù)中，D值代表體素內(nèi)單純的水分子擴(kuò)散運動；單指數(shù)擴(kuò)散模型中ADC值的差異主要由IVIM-D值的差異造成[4]。本研究中，肺腺癌ADC值、非小細(xì)胞肺癌ADC值、IVIM-D值與Ki-67間的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與文獻(xiàn)報道一致。

3.3 D?、f值與Ki-67無顯著相關(guān)性的可能原因分析

IVIM各參數(shù)受多種因素影響，如腫瘤的異質(zhì)性、技術(shù)不穩(wěn)定性等。以往有研究表明，IVIM低b值中各參數(shù)的測量更容易出現(xiàn)測量誤差，對噪聲更敏感[15-16]。加之，D*和f不止受一個生理過程影響，可能同時依賴于微血管解剖、血管通透性和血流動力學(xué)等生物學(xué)行為之間的相互作用[17]。另外，雖然IVIM中低b值時各參數(shù)受血管灌注因素影響較大，但可能也受到其他體內(nèi)液體流動的影響，如淋巴液、腦脊液、唾液腺等[18-20]。由此可見，D*、f值與Ki-67無顯著相關(guān)性可能與以上原因有關(guān)。

3.4 本研究的局限性

目前，雙指數(shù)模型DWI序列所選用的b值在國內(nèi)、外尚無具體標(biāo)準(zhǔn)，各研究所選b值不盡相同，且掃描時間較長，容易有呼吸運動及心臟搏動等偽影，可能會給結(jié)果帶來一定偏差，在以后的研究中需對b值進(jìn)行優(yōu)化。此外，國際上對病灶內(nèi)各參數(shù)測量的感興趣區(qū)選取尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這可能會對結(jié)果造成一定影響。

綜上所述，單、雙指數(shù)模型擴(kuò)散加權(quán)成像參數(shù)ADC值、D值有望成為預(yù)測非小細(xì)胞肺癌Ki-67表達(dá)的影像學(xué)指標(biāo)，為通過影像學(xué)方法預(yù)測非小細(xì)胞肺癌侵襲性及預(yù)后提供臨床依據(jù)。然而IVIM序列還存在一些缺點，有待進(jìn)一步優(yōu)化。

利益沖突：無。