軟組織肉瘤MRI影像學特征與Ki-67表達水平的相關性研究

徐磊，祁良，鄒月芬，韋永中

軟組織肉瘤(soft tissue sarcomas，STSs)為一組來源于間葉組織、具有很強異質性及侵襲性的惡性腫瘤，占所有惡性腫瘤的比例不到1%[1]。目前運用廣泛的軟組織肉瘤分級系統包括NCI系統和FNCLCC系統[2，3],但目前的分級系統對某些特定類型軟組織肉瘤的評估以及對軟組織肉瘤的預后判斷存在一定局限性。免疫組化指標Ki-67是一種由10號染色體上單基因編碼的抗原，Ki-67成為目前監測細胞增殖活性最可靠的指標之一[4]。Ki-67在判斷腫瘤的良惡性及惡性程度方面的價值己在多部位腫瘤中得到證實[5],有研究表明Ki-67是評估軟組織肉瘤預后的獨立預測因子[6,7]。

MRI是目前評估軟組織肉瘤最有價值的工具之一，能夠從多方位明確腫瘤的大小、位置、邊界及與周圍組織結構的關系。擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)是檢測水分子擴散運動的成像方法，細胞越密集，水分子擴散越受限，表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值越低，目前已應用于多部位腫瘤的評估[8,9]。因此，本研究通過分析軟組織肉瘤MRI影像特征與其Ki-67表達水平的相關性，間接評估軟組織肉瘤的預后。

材料與方法

1.研究對象

搜集2018年1月-2020年5月間于南京醫科大學第一附屬醫院就診的臨床或影像檢查疑似四肢、軀干STSs患者69例。病例排除標準：①骨源性惡性腫瘤(骨肉瘤、軟骨肉瘤、尤文肉瘤)；②術后病理免疫組化無Ki-67表達水平參考值；③影像檢查前行新輔助化療。69例患者中21例不符合入組標準被排除，最終48例患者入組本研究，其中男27例，女21例，年齡13～80歲；病變位于上肢16例，下肢29例，背部3例。2019年以后的影像學檢查除常規序列外增加DWI序列，48例患者中23例僅行MRI常規序列檢查，25例行MRI常規序列+DWI檢查。本研究獲得南京醫科大學第一附屬醫院倫理委員會批準。

2.檢查方法

MRI檢查采用3.0T MRI掃描儀(Magnetom Skyra;Siemens Healthcare)，掃描序列包括軸面及冠狀面T2WI-FS、軸面及冠狀面T1WI、軸面DWI、軸面、矢狀面及冠狀面T1WI-FS增強掃描。快速自旋回波T2WI序列掃描參數：TR 2800～4500 ms,TE 75～92 ms；快速自旋回波T1WI序列掃描參數：TR 400～500 ms，TE 10～15 ms；根據腫瘤所在部位調整視野，根據腫瘤大小選擇適宜的層厚及層間距，一般為3～5 mm。2019年以后檢查的患者增加軸面DWI掃描，在常規掃描后、增強掃描結束前進行，擴散敏感梯度加在X、Y、Z軸3個方向,掃描參數：TR 5000 ms，TE 61～69 ms，層厚及視野與常規掃描軸面T2WI一致，b值為0、400、800 s/mm2。

3.圖像分析

MRI圖像由1位高年資醫師(從事肌肉骨骼影像診斷工作20年)及1位主治醫師(從事肌肉骨骼影像診斷工作7年)進行評估，2位放射醫師獨立評估軟組織腫瘤的MRI特征，主要包括以下9個常規影像學特征：①平掃T1信號均勻性(<50%或≥50%，連續層面觀察病變整體信號均勻性，判斷有無超過病灶整體的50%，以下同法評估)；②平掃T2信號均勻性(<50%或≥50%)；③增強掃描信號均勻性(<50%或≥50%)；④腫瘤壞死程度(<50%或≥50%)；⑤病變有無出血(有或無)；⑥腫瘤與鄰近組織邊界關系(與鄰近正常組織邊界累及范圍：<50%或≥50%)；⑦瘤周水腫(有或無)；⑧瘤周強化(有或無)；⑨鄰近骨質受累(有或無)。當兩位醫師評估結果不一致時，第三位診斷醫師(從事肌骨影像診斷工作20年)討論常規影像特征結果，最終有疑異的軟組織腫瘤常規影像特征由三位診斷醫師共同得出。DWI圖像ROI勾畫由2位醫師在PACS系統上選取解剖學腫瘤軸面最大層面手動勾畫，避開腫瘤囊變、壞死及鈣化區，分別記錄相應ADC平均值(ADCmean)及ADC最小值(ADCmin，圖1)。

圖1 患者,女，46歲，右下肢多形性未分化肉瘤，Ki-67(80%+)。a) T1WI示病變信號尚均勻(<50%)； b) T2WI-FS示病變呈高信號，可見局部囊變，T2信號尚均勻(<50%)； c) T1WI增強示病變瘤周有強化，局部與周圍正常組織分界欠清； d) ADC圖測量病變最大層面ADCmean為0.58×10-3mm2/s，ADCmin為0.48×10-3mm2/s。

4.統計學分析

采用SPSS 21.0軟件進行統計學分析。采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)分析2位放射醫師間的一致性。根據Ki-67結果將STSs患者進行分組，即Ki-67高表達組(Ki-67≥30%)和低表達組(Ki-67<30%)[7]。采用受試者工作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲線評價各影像特征對Ki-67高表達組與低表達組STSs的鑒別診斷效能。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.病理類型及Ki-67表達水平

48例軟組織肉瘤中，最終病理類型為脂肪肉瘤10例(10/48,20.8%),滑膜肉瘤9例(9/48，18.8%)，惡性外周神經鞘瘤8例(8/48，16.7%)，多形性未分化肉瘤6例(6/48，12.5%)，纖維肉瘤4例(4/48，8.3%)平滑肌肉瘤4例(4/48，8.3%)，透明細胞肉瘤3例(3/48，6.3%)，胚胎性肉瘤2例(2/48，4.2%)，纖維母細胞肉瘤2例(2/48，4.2%)。22例為Ki-67低表達，26例為Ki-67高表達。脂肪肉瘤、滑膜肉瘤、惡性外周神經鞘瘤及多形性未分化肉瘤Ki-67高表達的比例分別為60.0%、44.4%、62.5%及66.7%。脂肪肉瘤、惡性外周神經鞘瘤及多形性未分化肉瘤Ki-67高表達所占比例較高，均大于50%。

2.軟組織肉瘤常規影像學特征對Ki-67高、低表達水平的鑒別診斷效能

48例軟組織肉瘤的常規影像學特征對Ki-67高表達與Ki-67低表達的鑒別診斷效能見圖2。瘤周強化鑒別診斷Ki-67高表達與Ki-67低表達的曲線下面積(area under curve,AUC)為0.855，敏感度與特異度分別為85%、86%。平掃T2信號不均勻(≥50%)鑒別診斷Ki-67高表達與Ki-67低表達的AUC為0.710，敏感度與特異度分別為69%、72%。腫瘤邊界鑒別診斷Ki-67高表達與Ki-67低表達的AUC為0.692，敏感度與特異度分別為77%、56%。Ki-67高表達組與低表達組中軟組織肉瘤瘤周強化所占的比例分別為88.5%(23/26)、40.9%(9/22)，軟組織肉瘤平掃T2信號不均勻(≥50%)所占的比例分別為76.9%(20/26)、59.1%(13/22)， 軟組織肉瘤腫瘤邊界(腫瘤與鄰近組織邊界關系，與周圍正常組織邊界累及范圍≥50%)所占比例分別為80.8%(21/26)、68.2%(15/22)。

3.ADC值與Ki67表達水平的相關性分析

2位放射醫師測量的ADCmean 及ADCmin值一致性較好(ADCmean ICC=0.941,95% CI：0.912～0.967;ADCmin ICC=0.925,95% CI：0.868～0.948)。取2位醫師記錄的平均值作為最后結果。Ki-67低表達組與高表達組的ADCmean 值分別為(1.78±0.22)×10-3mm2/s、(1.19±0.13)×10-3mm2/s，Ki-67高表達組的ADCmean值低于Ki-67低表達組，差異有統計學意義(P<0.05)，閾值為1.332×10-3mm2/s時， 敏感度與特異度分別為85%、73%(圖3)。 Ki-67低表達組與高表達組的ADCmin值分別為(1.23±0.26)×10-3mm2/s、(0.81±0.20)×10-3mm2/s，Ki-67高表達組的ADCmin值低于Ki-67低表達組，差異有統計學意義(P<0.05)，閾值為0.883×10-3mm2/s時， 敏感度與特異度分別為89%、78%(圖3)。

圖2 常規MRI影像特征鑒別診斷Ki-67高表達與Ki-67低表達的ROC曲線。 圖3 Ki-67高表達組與低表達組的ADCmean、ADCmin值。

討 論

MRI是軟組織肉瘤最重要的檢測手段，是目前四肢、軀干、脊柱等部位軟組織肉瘤診斷與鑒別診斷、分期、手術治療方案制定、術后隨訪的首選影像檢查方法[9]。但目前利用MRI影像學特征評估軟組織肉瘤Ki-67表達水平診斷效能鮮有報道。Ki-67是細胞G1、S、G2和M期出現的核抗原，由于其半衰期短，可以準確反映細胞的增殖活性，已廣泛應用于多種腫瘤的增殖性測定,是目前監測腫瘤增殖活性的主要指標之一[10,11]。本研究中滑膜肉瘤、惡性外周神經鞘瘤及多形性未分化肉瘤Ki-67高表達者所占比例較高，均大于50%，說明這些亞型的軟組織肉瘤侵襲性更強。本研究發現瘤周強化、腫瘤與鄰近正常組織的邊界及平掃T2信號均勻性(≥50%)等3個常規影像學特征與軟組織肉瘤Ki-67表達水平相關，其中瘤周強化的相關性最高,這與Zhao等[12]之前的研究結果基本相符。

軟組織肉瘤的瘤周強化可能與腫瘤細胞對周圍鄰近組織的浸潤有關，表明軟組織腫瘤的侵襲性。軟組織肉瘤向鄰近組織侵襲生長是影響其局部復發及轉移的主要因素之一[13]。有研究表明軟組織肉瘤的瘤周強化與其最終病理分級有相關性[14]。因此，軟組織肉瘤的瘤周強化可以作為評估軟組織肉瘤惡性程度的一個重要指標。另外本研究結果表明,軟組織肉瘤的T2信號不均勻性、軟組織肉瘤邊界與其Ki-67表達水平有較好的相關性，T2信號不均勻可能反映腫瘤的異質性，腫瘤邊界與鄰近組織的分界反映腫瘤向周圍生長的方式，與腫瘤的侵襲性相關。因此，軟組織肉瘤的常規影像特征可為其定性診斷及臨床治療等提供重要信息。

DWI是反映水分子自由擴散運動的序列，生物組織內水分子的擴散主要分為細胞內擴散、細胞外擴散及跨膜擴散，因此擴散受限的原因主要包括細胞毒性水腫、細胞密集度增加、液體的粘稠度增高等。ADC值是反映水分子擴散和毛細血管微循環的參數,ADC值下降才能真正反映水分子擴散受限的情況。目前已有部分研究表明ADC值與乳腺癌、顱內腫瘤等Ki-67表達水平呈負相關[15-16]。本研究結果表明ADCmean、ADCmin值在軟組織肉瘤Ki-67高表達組與Ki-67低表達組間的差異存在統計學意義(P<0.05),Ki-67高表達組的ADCmean及ADCmin值低于Ki-67低表達組。相關研究表明Ki-67高表達時，細胞密集程度增高，導致細胞間隙狹窄，水分子真實擴散受限[17]，從而使Ki-67高表達組的ADC值低于Ki-67低表達組。

目前另有部分研究運用MRI的其他功能成像序列評估軟組織肉瘤的最終病理級別，如磁共振動態增強、擴散張量成像等[18]，在后續的研究中筆者會繼續評估更多的MRI影像學特征與軟組織肉瘤Ki-67表達水平及軟組織肉瘤預后等相關情況。

本研究存在以下不足之處：①樣本量偏少，可能對最終統計結果存在一定影響；②病理類型較多，導致每個病理類型的樣本量有限，統計結果需要擴大樣本量進一步證實；③筆者記錄ADC值勾畫ROI時選取的是腫瘤最大層面，而非腫瘤所有層面，可能會稍微影響結果的準確性。

綜上所述，本研究結果表明軟組織肉瘤的常規影像特征中瘤周強化、T2信號不均勻性、腫瘤邊界與腫瘤Ki-67表達水平相關，其中瘤周強化的診斷效能最高。軟組織肉瘤的ADCmean、ADCmin值與其Ki-67表達水平呈負相關，均能用于鑒別Ki-67高表達與Ki-67低表達。