沈丹丹 耿其楠 贾中正 周学军 葛敏 曹亮 于军成

胶质母细胞瘤、 原发性中枢神经系统淋巴瘤（primary central nervous system lymphoma，PCNSL）和转移瘤是常见的脑恶性肿瘤，然而三者在临床治疗方案及预后上存在很大差异。胶质母细胞瘤和PCNSL 通常表现为脑内孤立病灶，而约1/3～1/2的脑转移瘤也可表现为单一病灶［1］，所以这三种肿瘤单发时可能存在相似的影像学特征。因此，常规MRI 有时很难区分这三种肿瘤［2］。目前，脑肿瘤确诊的金标准是病理诊断，但无论是手术或穿刺活检都可能引起不同程度的脑损伤及抽样误差［3］。因此，寻求无创性鉴别这三种脑肿瘤的检查技术至关重要。

近年来，扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）和动态磁敏感对比增强磁共振成像（dynamic sensitivity contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DSC-MRI）等功能 MRI 已经用于鉴别胶质母细胞瘤 、PCNSL 和转移瘤［4-6］，且取得一定的研究成果。但是，2016 年世界卫生组织（World Health Organization，WHO）对中枢神经系统肿瘤分类进行了修订，第一次将基因分型引入胶质瘤的分类，例如异柠檬脱氢酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）。胶质母细胞瘤可分为 IDH1野生型和 IDH1 突变型［7］。然而，在之前的大多数研究中［8］，胶质母细胞瘤作为一个整体进行分析研究，研究结果可能存在一定偏差。因此，鉴别胶质母细胞瘤、PCNSL 和转移瘤时，需将胶质母细胞瘤IDH 的基因分型纳入考虑。

动态对比增强磁共振成像（dynamic contrastenhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）能定量分析肿瘤微血管通透性及肿瘤在浸润过程中对血管屏障（blood brain barrier,BBB）的破坏程度，从而分析脑肿瘤的生物学特性［9］。因此，本研究目的是通过分析DCE-MRI 的参数在三种不同脑肿瘤中的差异，探讨DCE-MRI 鉴别IDH1 野生型胶质母细胞瘤、PCNSL 和单发转移瘤的临床价值。

资料与方法

1.一般资料

收集我院80 例脑肿瘤患者（IDH1 野生型胶质母细胞瘤 46 例，PCNSL 16 例，单发转移瘤 18例），其中男 47 例，女 33 例；年龄 22～83 岁，平均56±14 岁。所有患者术前行常规MRI 和DCE-MRI检查。所有转移瘤在MRI 检查前均未发现原发灶。所有患者在成像时或术前均未接受任何治疗。所有病例均经术后病理证实。所有PCNSL 病理诊断均为大B 细胞性淋巴瘤。所有单发转移瘤的原发肿瘤均为肺癌。本研究通过医院伦理委员会的批准，并与所有患者签订知情同意书。

2.影像检查方法

全部检查均使用GE Healthcare 3.0 T MRI 扫描仪，采用16 通道相控阵头颅线圈。

常规 MRI 检查：包括横断位 T1WI、T2WI 和 T2FLAIR。扫描参数如下：T1WI（TR/TE 1780 ms/24 ms，层厚 7 mm，视野 250 mm×250 mm）；T2WI （TR/TE 2000 ms/79 ms，层厚 7 mm，视野 250 mm×250 mm）；T2FLAIR（TR/TE=8000 ms/170 ms，层厚 7 mm，视野 250 mm×250 mm）。DCE-MRI 检查后，再行横断面T1WI 增强扫描。

DCE-MRI 检查： 首先，横断面扫描 5 组 T1-fast field echo 多翻转角序列，扫描参数如下：TR/TE 6.9 ms/1.4 ms； 层厚 2.8 mm，视野 250 mm×250 mm，矩阵 256×210，翻转角为 3°、6°、9°、12°、15°。随后进行 DCE 序列扫描，翻转角为 12°，其余参数同多翻转角扫描序列，共50 次信号采集，在5 次信号采集结束后，经肘静脉以4 ml/s 流率、0.1 mmol/kg 的总剂量注射对比剂（Gd-DTPABMA，Ommiscan，GE Healthcare，Oslo，Norway）。

3.图像处理

所有数据采用GE Omni Kinetics 软件进行后处理，选择上矢状窦为标记血管，采用的血流动力学模型为改良的 Tofts-Kermode 模型［10,11］，通过运算获得容积转运常数（the volume transfer constant，Ktrans）图、血管外细胞外间隙容积比（volume of extravascular extracellular space per unit volume of tissue，Ve）图。一位经验丰富的神经放射医师在Ktrans、 Ve图上肿瘤最高信号区域手动设置兴趣区（region of interest，ROI），ROI 大小为 20～40 mm2，每例测量 3 次，选择最大的 Ktrans值、Ve值。ROI 设置时应避免囊变、出血、坏死与正常脑血管区域。

4.病理诊断与免疫组织化学分析

组织病理学检查： 所有的脑肿瘤组织标本经4%甲醛固定后石蜡包埋，切片厚度为5 μm，常规HE 染色，经一位高年资病理科医师在光镜下观察并诊断。

免疫组织化学分析： 采用IDH1R132H单克隆抗体（1:50；MAB-0733；MX031；Maixin，福州）对术后甲醛包埋肿瘤标本进行染色，经免疫组织化学染色的切片由一位高年资病理科医师在光镜下观察并判断染色结果。判断标准：视野中大于等于10%的细胞被染色，认为IDH1R132H阳性表达；视野中小于10%的细胞被染色，认为IDH1R132H阴性表达［12］。

5.统计分析

当数据符合正态性，采用单因素方差分析，否则采用Mann-Whitney U 检验分析三种脑肿瘤间Ktrans值、Ve值的差异。运用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）分析，获得Ktrans值、Ve值鉴别三种脑肿瘤的最佳阈值、灵敏性及特异性。P＜0．05 为差异有统计学意义。

结 果

1．PCNSL、IDH1 野生型胶质母细胞瘤和单发转移瘤的 Ktrans、Ve 值的比较

PCNSL 的 Ktrans（0．25±0．94 min-1）、Ve（0．46±0．18）值高于 IDH1 野生型胶质母细胞瘤（0．10±0．06 min-1，0．30±0．16）（均 P＜0．001）和单发转移瘤（0．08±0．06 min-1，0．20±0．11）（均 P＜0．001）。IDH1 野生型胶质母细胞瘤与单发转移瘤Ktrans、Ve值差异无统计学意义。但是，IDH1 野生型胶质母细胞瘤的Ktrans、Ve值略高于单发转移瘤（图 1～6）。

2．ROC 曲线分析

当 Ktrans=0．14 min-1、Ve=0．33 时，鉴别 PCNSL与IDH1 野生型胶质母细胞瘤的灵敏度分别为80．4%、71．7%，特异度分别为 93．8%、75．0%，曲线下面积分别为 0．923、0．770。当 Ktrans=0．10 min-1、Ve=0．20时，鉴别PCNSL 与单发转移瘤的灵敏度分别为77．8%、72．2%，特异度分别为 100%、93．8%，曲线下面积分别为 0．955、0．868。

讨 论

1．概述

与IDH1 突变型胶质母细胞瘤相比，IDH1 野生型胶质母细胞瘤在胶质母细胞瘤中更为常见（约占90%），具有更多的新生血管和更高的侵袭性，且对化疗不敏感、预后差［13］。同时，PCNSL 和单发转移瘤也表现为高异质性，在常规MRI 上这三种脑肿瘤有时可以呈现类似的影像学特征。因此，术前无创性鉴别这三种脑肿瘤对进一步的临床治疗和预后评价具有重要意义。

图1 男，左侧侧脑室后角旁PCNSL。a)横断位T1WI 增强示病灶明显强化；b)Ktrans 图示病灶信号较周围正常脑组织明显增高；c)Ve 图示病灶信号较周围正常脑组织明显增高 图2 男，右侧枕叶IDH1 野生型胶质母细胞瘤。a)横断位T1WI 增强图示病灶呈不均匀强化；b)Ktrans 图，病灶信号较周围正常脑组织轻-中度增高；c)Ve 图示病灶较周围正常脑组织轻-中度增高 图3 女，左侧枕叶单发转移瘤。a)横断位T1WI增强图，病灶呈不均匀强化；b)Ktrans 图示病灶信号较周围正常脑组织轻-中度增高；c)Ve 图示病灶较周围正常脑组织轻-中度增高 图4 女，左侧额叶PCNSL。a)横断位T1WI 增强图示病灶不均匀强化；b)Ktrans 图示病灶信号较周围正常脑组织明显增高；c)Ve 图示病灶信号较周围正常脑组织明显增高

图5 男，胼胝体压部IDH1野生型胶质母细胞瘤。a)横断位T1WI 增强图，病灶呈不均匀强化；b)Ktrans 图示病灶信号较周围正常脑组织轻-中度增高；c)Ve 图示病灶较周围正常脑组织轻-中度增高 图6 男，左侧颞枕叶单发转移瘤。a)横断位T1WI 增强图示病灶呈不均匀强化；b)Ktrans 图示病灶信号较周围正常脑组织轻-中度增高；c)Ve 图示病灶较周围正常脑组织轻-中度增高

2.PCNSL 与IDH1 野生型胶质母细胞瘤、单发转移瘤的 Ktrans、Ve 值的比较

本研究中，与IDH1 野生型胶质母细胞瘤和单发转移瘤相比，PCNSL 的Ktrans、Ve值升高，表 明PCNSL 中的微血管通透性高于IDH1 野生型胶质母细胞瘤和单发转移瘤。这一结果与之前的研究结果相似［14］，可能是由于三种肿瘤微血管结构存在一定的差异性。研究中所有单发转移瘤的原发肿瘤均为肺癌，肺癌已被证实可通过血管内皮生长因子-A（vascular endothelial growth factor-A，VEGF-A）在脑转移进展早期促进微血管生成［15］。IDH1 野生型胶质母细胞瘤在组织病理学上以新生血管为主要特征，这些新生微血管通常发育不成熟，血管壁不完整，通透性明显高于正常脑血管［16,17］。有研究显示，高级别胶质瘤的Ktrans值明显高于低级胶质瘤，说明高级别胶质瘤的微血管越不成熟，或者对BBB 破坏越严重，从而导致微血管通透程度增加［18］。而 PCNSL 具有血管中心生长模式，肿瘤细胞倾向于聚集在已存在的脑血管内或周围，不断破坏脑微血管内皮细胞和 BBB［19］。因此，在PCNSL 中，微血管基底膜被明显破坏，而胶质母细胞瘤及转移瘤以微血管生成为主，微血管基底膜在某种程度上是相对完整的［20］。此外，Ve作为血管外细胞外间隙容积比，已被证明与肿瘤细胞密度存在相关性［11］。PCNSL 具有高细胞含量和低血管外细胞外体积的特点［21］，因此，与 IDH1 野生型胶质母细胞瘤和单发转移瘤相比，PCNSL 具有更高的 Ve值。Choi 等［22］报道了不典型胶质母细胞瘤的DCE-MRI 曲线下初始面积 （the initial area under the curve，IAUC）高于 CNSL，研究结果表明胶质母细胞瘤更倾向于高灌注，而CNSL 更倾向于高通透性（Ktrans）。在其研究中，除了 IAUC 外，ADC 也被用于区分CNSL 和不典型胶质母细胞瘤，表明不典型胶质母细胞瘤有较高的ADC 值和较低的细胞含量。虽然IAUC 和ADC 是不基于模型的参数，具有较高的可重复性和稳定性，但与基于模型的参数（即 Ktrans和 Ve）相比，其特异性相对较低［23］。此外，胶质母细胞瘤目前可分为IDH1 野生型和IDH1 突变型，两种类型在微血管结构上存在一定的差异［13］。而本研究只纳入了 IDH1 野生型胶质母细胞瘤，结果可能更准确。

3.IDH1 野生型胶质母细胞瘤与单发转移瘤的Ktrans、Ve 值的比较

本组Ktrans、Ve值在IDH1 野生型胶质母细胞瘤和单发转移瘤中差异无统计学意义，与以往研究结果相似［24,25］。但是，IDH1 野生型胶质母细胞瘤的 Ktrans、Ve值均略高于单发转移瘤，与 Server 等［26］研究结果相类似。Server 等［26］研究指出，胶质母细胞瘤的微血管渗漏（microvascular leakage，MVL）高于转移瘤。MVL 与渗漏量成正比，而渗漏量与Ktrans值密切相关，从而提示胶质母细胞瘤的Ktrans值高于转移瘤。然而，Cha 等［27］研究发现在肿瘤强化区域，转移瘤的毛细血管通透性远高于胶质母细胞瘤。但在其研究中，原发性肿瘤主要以乳腺癌为主，乳腺癌中VEGF 具有高表达。VEGF 是刺激血管内皮细胞增殖及调节血管通透性的关键血管生成介质，并可协同促血管生成素促进肿瘤微血管的生成［28］。而在本研究中，单发转移瘤的原发肿瘤均是肺癌，研究结果的差异可能是由于原发肿瘤的微血管结构差异所致。转移瘤的微血管通透性与原发肿瘤密切相关［29］，并且存在 BBB 异质性。因此，胶质母细胞瘤和转移瘤的微血管通透性的差异性研究目前仍存在争议。

4.ROC 曲线分析

在笔者研究中，Ktrans、Ve值可以鉴别 PCNSL 与IDH1 野生型胶质母细胞瘤或单发性转移瘤。ROC曲线分析显示，鉴别PCNSL 与IDH1 野生型胶质母细胞瘤时，Ktrans、Ve值的特异度分别为 93.8%、75.0%。而 Lu 等［30］运用 DCE-MRI 鉴别 CNSL 和胶质母细胞瘤时，Ktrans、Ve值特异度分别为 79.0%、65.8%。与其结果相比，笔者研究的特异性较高，具有较高的真阴性率和较低的误诊率。同样，本研究中Ktrans、Ve值鉴别PCNSL 与单发转移瘤的特异性也相对较高。因此，Ktrans、Ve可作为鉴别 PCNSL与IDH1 野生型胶质母细胞瘤或单发转移瘤的比较可靠的影像学标志物。

5.局限性

本研究也存在一定的局限性。首先，PCNSL 的病例数相对较少。其次，本研究很难做到影像与病理的点对点的对照，因此可能无法避免抽样误差。最后，本研究釆用免疫组织化学方法检测样本中IDH 基因状态，而未采用更准确的基因测序方法，可能遗漏极少数的IDH2 突变，但是目前的免疫组织化学方法可准确检测出胶质母细胞瘤中占绝大部分的 IDH1 突变［31］。因此，未来需要更大的样本量和更准确的方法来测量DCE-MRI 参数及检测IDH 基因状态，从而进一步验证研究结果。

6.结论

DCE-MRI 通过评估IDH1 野生型胶质母细胞瘤、PCNSL 和单发转移瘤的微血管通透性，进而可以无创性的鉴别PCNSL 与IDH1 野生型胶质母细胞瘤或单发转移瘤。