磁共振成像与胶质母细胞瘤特征分子相关性研究

摘要

目的：
　　采用磁共振成像（常规成像及功能代谢成像）检测GBM的形态学及病理生理学数据，分析胶质母细胞瘤5个特征分子(P53、EGFR、IDH-1、PTEN及NEFL)的组织学表达，探讨GBM磁共振成像与其特征分子表达的相关性，为临床个性化治疗方案的选择、治疗效果及预后评估提供更多的信息。
　　方法：
　　1.研究对象
　　回顾性分析2009年5月至2015年3月本院经手术病理证实的60例GBM的临床资料及影像学表现。男36例，女24例，年龄34～79岁，平均54.2±12.4岁，纳入标准为:1）患者年龄在18周岁以上;2）均位于幕上;2）肿瘤无扩散;3）新诊断的GBM手术前未经化疗;4）术前进行常规磁共振及功能磁共振扫描，并获得有效的原始数据;5）病人知情并同意进入此项研究，签署同意书。
　　正常对照组:10例，皆取自切除癫痫病人标本的周围正常脑组织。
　　2.扫描设备及数据测量
　　SIEMENS lagnetom Verio3.0T MR成像仪器和GE SIGNA HDX1.5T超导型MR扫描仪，完成常规磁共振扫描（T1WI、T2WI、FLAIR和增强扫描）、PWI灌注扫描、MRS扫描、SWI扫描及DWI扫描。分别测定计算肿瘤区最长径(TLD)、水肿区最长径(ELD)、强化与T2范围比例(CTE/T2)、最大血容灌注值(CBVmax)、胆碱复合物/肌酐(choline/creatinine， Cho/Cr)、胆碱复合物/N-乙酰天冬氨酸(choline/n-acetylapartate，Cho/NAA)、N-乙酰天冬氨酸/肌酐(n-acetylapartate/creatinine，NAA/Cr)、表观弥散系数（Apparent diffusion coefficient，ADC）值及对侧正常脑白质病变区CBV值和ADC值，并依据ITSS分级标准对SWI图像中肿瘤区微出血情况进行分级。
　　3.病理组织学分析及指标测定
　　60例GBM患者及10例对照组石蜡标本制备，切片中包含肿瘤组织不少于25％，每个切片层厚均为5um。分别进行P53、IDH、EGFR、PTEN和NEFL免疫组织化学染色，两名资深病理科医师采用双盲法阅片。光镜下随机观察8个高倍视野，记录视野中阳性细胞百分率，根据阳性细胞率按下述标准进行分级及评分:(1)阴性（-），随机视野中无阳性细胞，记为0分;(2)弱阳性(+)，阳性细胞数少于25％，记为1分;(3)中等阳性(++)，阳性细胞数25％-50％，记为2分;(4)强阳性(+++)，阳性细胞数大于50％，记为3分。瘤细胞染色程度分为:0级，无染色;1级，外观轻度变黄;2级，呈棕黄色;3级，呈棕色。染色指数计算为染色程度×瘤细胞阳性比率。免疫染色的程度结合阳性染色瘤细胞数目和染色程度综合判断，高表达组定义为染色指数＞4，低表达组定义为染色指数≤4。
　　4.数据分析
　　采用SPSS19.0统计软件，采用pearson相关分析法比较各分子的阳性表达率和各影像学指标数值间的相关性，由于影像学数据为非正态分布，低表达组和高表达组之间用非参数t检验比较其组间差异。以P＜0.05为差异有统计学意义。绘制受试者工作特征(ROC)曲线，寻找最佳诊断界值，评价敏感性和特异性。
　　结果：
　　1.胶质母细胞瘤的特征分子组织病理学表现
　　突变型p53阳性定位于肿瘤细胞核，呈棕黄或棕黑色;EGFR、IDH1、PTEN、NEFL阳性定位于肿瘤细胞质，以胞质内出现棕黄色为准。60例胶质母细胞瘤中，PTEN的阳性表达率最高，为80％，强阳性率也最高，为51％，中等阳性率22％，弱阳性率7％。EGFR的阳性表达率其次，为77％，弱阳性率13％，中等阳性率42％，强阳性率22％。 NEFL的阳性表达率为63％，弱阳性率35％，中等阳性率13％，强阳性15％。P53的阳性表达率为52％，弱阳性率为32％，中等阳性为15％，强阳性为5％。5个分子指标中，IDH-1阳性表达率最低，为33％，弱阳性率为22％，中等阳性为10％，强阳性为1％，60名患者中只有1例为强阳性表达。
　　2.常规MRI与特征分子表达的相关性
　　本研究在常规MRI中拟定三个指标，分别为:肿瘤区最长径(TLD)、水肿区最长径(ELD)、强化与T2范围比例(CTE/T2)。TLD与EGFR表达成显著正相关(r=0.796)，与PTEN的表达呈正相关(r=0.533)，与IDH-1表达呈负相关(r=-0.672)，余无显著相关性。另外，CTE/T2除了与EGFR呈正相关(r=0.622)、IDH-1呈负相关(r=-0.493)外，与PTEN的表达亦呈正相关(r=0.638)。本研究中，ELD与5个特征分子的表达均无显著相关性。
　　3.功能代谢MRI与特征分子表达的相关性
　　3.1 DSC与特征分子表达的相关性
　　DSC中最常用指标为CBV，本研究中取肿瘤实性区域最大CBV平均值与对侧正常脑白质区的最大CBV平均值的比值，即rCBVmax作为影像评价指标。5个特征分子中，rCBVmax与EGFR、PTEN呈正相关(r=0.624、r=0.563)，与IDH-1呈显著负相关（r=-0.505），余无显著相关性。
　　3.2 DWI与特征分子表达的相关性
　　本研究中为了排除个体差异，选取rADC（肿瘤实性区域的ADC均值与对侧正常脑白质ADC均值的比值）作为影像学指标，分析发现rADC与5个特征分子均无明显相关性。
　　3.3 SWI与特征分子表达的相关性
　　通过ITSS分析，将肿瘤区的微小出血灶进行强度分级，结果显示ITSS分级与5个特征分子也无显著相关性。
　　3.4 MRS与特征分子表达的相关性
　　选取Cho/Cr、NAA/Cr及Cho/NAA作为MRS的影像学评价指标。结果显示，MRS只与NEFL分子的表达存在相关性，与其它4个分子均无显著相关。Cho/Cr只与NEFL呈负相关（r=-0.403）;Cho/NAA与NEFL呈负相关(r=-0.656)，而NAA/Cr与5个特征分子均无显著相关性。
　　4.MRI评价GBM特征分子的敏感性和特异性
　　4.1 rCBVmax评价GBM特征分子的敏感性和特异性
　　rCBVmax分别取临界值5.08、10.39和4.08时，其鉴别EGFR、IDH-1和PTEN阳阴性表达的敏感度为100％、15.4％和100％，特异度为23.1％、89.4％和10.7％，曲线下面积为0.405，0.336，0.228。
　　4.2 CTE/T2评价GBM特征分子的敏感性和特异性
　　CTE/T2分别取临界值0.77、0.615和0.885时，其鉴别EGFR、IDH-1和PTEN阳阴性表达的敏感度为87.5％、95％和50％，特异度为56％、65％和73％，曲线下面积为0.726，0.849和0.413。
　　4.3 TLD评价GBM特征分子的敏感性和特异性
　　TLD分别取临界值53.25mm、85.45mm和57.05mm时，其鉴别EGFR、PTEN和IDH-1表达的敏感度为87.5％、95.0％和97.5％，特异度为21.0％、99％和60.0％，曲线下面积为0.535，0.647和0.879。
　　4.4 Cho/NAA评价GBM特征分子的敏感性和特异性
　　Cho/NAA截止值为2.09时，曲线下面积为0.411，其预测NEFL表达的敏感性为90.5％，特异性为28.2％。
　　4.5 Cho/Cr评价GBM特征分子的敏感性和特异性
　　Cho/Cr截止值为2.99时，曲线下面积为0.484，其预测NEFL表达的敏感性为61.9％，特异性为41.0％，准确性为75.6％。
　　结论：
　　1.胶质母细胞瘤PTEN的阳性表达率最高，强阳性率也显示最高，EGFR和NEFL次之，5个分子指标中，IDH-1阳性表达率及强阳率最低。
　　2.常规MRI与GBM的特征分子表达有一定的相关性，CTE/T2、TLD与EGFR、PTEN和IDH-1均有显著相关性。常规MRI在一定程度上能够反映GBM特征分子的表达，对肿瘤的分子分级和预后判断有一定帮助。
　　3.功能代谢MRI揭示GBM肿瘤内部的生理代谢和血流灌注的差异，rCBVmax与EGFR、PTEN呈正相关，与IDH-1呈显著负相关， Cho/Cr、Cho/NAA仅与NEFL表达呈显著负相关，ADC和ITSS与特征分子均无显著相关性。DSC、MRS与GBM特征分子表达的相关性较大，可通过功能MRI的相关参数初步推测出特征分子的表达情况，对临床靶向治疗有较好的临床参考价值。
　　GBM磁共振表现与其特征分子表达有较强的相关性，有望为临床治疗方案的选择及预后评估提供更多的信息，以肿瘤分子特征分析为基础的个体化治疗方案的选择将是实现GBM精准治疗的主要方法。

目录

声明

缩略语表

摘要

第一章 引言

第二章 GBM特征分子的表达及其意义

2．1 材料与方法

2．2 结果

2．3 讨论

第三章 常规MRI与GBM特征分子的相关性研究

3．1 材料与方法

3．2 结果

3．3 讨论

第四章 磁共振功能代谢成像与GBM特征分子相关性研究

4．1 材料与方法

4．2 结果

4．3 讨论

全文结论

参考文献

文献综述 MR成像与胶质母细胞瘤特征分子相关性研究进展

攻读硕士期间发表的文章

致谢