直腸癌患者術前MRI 特征與鼠類肉瘤病毒癌基因同源物B基因狀態的關系

李晉榮，朱素華，林光耀

商丘市第一人民醫院1放射科，2中醫外科，河南 商丘 476000

直腸癌是消化系統常見的惡性腫瘤，在全球范圍內發病率及病死率均呈上升趨勢[1-2]。隨著眾多學者對腫瘤基因層面的深入研究，針對基因變異推出的靶向藥物為腫瘤治療提供了新的方向，其中具有代表性的是抗表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）治療[3]。除此之外，鼠類肉瘤病毒癌基因同源物B（v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B，BRAF）作為直腸癌新的治療靶點，被證實與患者預后密切相關，BRAF抑制劑是目前的研究熱點，給直腸癌患者帶來了新的希望[4-5]。有文獻報道，絲裂原活化蛋白激酶通路的異常激活將導致細胞增殖及分化失控，而BRAF基因突變可持續活化該通路，這被認為是導致腫瘤發生發展的重要因素[6]。由此可見，判斷BRAF基因突變狀態對于腫瘤治療方案的制訂及療效評估尤為重要。但對于部分由于疾病處于晚期等原因無法手術治療并取得有效病理組織的患者而言，BRAF基因檢測率大大降低。因此，尋找一種非侵入性、方便并且可重復的方法判斷BRAF基因狀態具有重要意義。影像學檢查是一種無創便捷的檢查方式，可顯示腫瘤整體形態，圖像可重復分析，其中MRI檢查在直腸癌的診斷、術前分期及預后評估等方面應用廣泛，其各參數在腫瘤表征、預測腫瘤侵襲性等方面具有重要價值，然而有關MRI特征與直腸癌患者BRAF基因狀態相關性的研究較少[7-8]。基于此，本研究探討直腸癌患者術前MRI特征與BRAF基因狀態的關系，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年1月至2021年1月于商丘市第一人民醫院接受手術治療的直腸癌患者。納入標準：①符合直腸癌診斷標準[9]，經病理學檢查確診為直腸腺癌；②行根治性手術治療，低位直腸癌行全系膜直腸切除術，中上段直腸癌直腸系膜遠端切緣距腫瘤邊緣≥5 cm；③病灶直徑≥5 mm；④術前均行MRI檢查，手術切除病灶組織行BRAF基因檢測；⑤初次就診，未接受過放化療等其他抗腫瘤治療。排除標準：①MRI圖像質量較低，不能用作研究分析；②既往有直腸或盆腔手術史。根據納入和排除標準，本研究共納入150例直腸癌患者。根據BRAF基因檢測結果的不同將患者分為突變組（n=43）和未突變組（n=107）。突變組中，男25例，女18例；年齡45～77歲，平均（62.35±10.47）歲；病理分期：Ⅰ期9例，Ⅱ期8例，Ⅲ期25例，Ⅳ期1例；淋巴結轉移18例，無淋巴結轉移25例。未突變組中，男 63例，女 44例；年齡 44～79歲，平均（63.07±11.65）歲；病理分期：Ⅰ期24例，Ⅱ期20例，Ⅲ期60例，Ⅳ期3例；淋巴結轉移44例，無淋巴結轉移63例。兩組患者的性別、年齡、病理分期、淋巴結轉移情況比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究經醫院倫理委員會審批通過，所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 MRI 檢查方法

患者檢查前空腹8 h，檢查前5 h口服復方聚乙二醇電解質散以排空腸內容物，對于合并腸梗阻等無法口服的患者，檢查前2 h予以灌腸以清潔腸道。

采用GE HDxt3.0T MRI掃描儀和16通道體部相控陣線圈。患者取仰臥位，由髂骨上緣掃描至恥骨聯合下緣。掃描序列如下。①軸位快速自旋回波T2加權成像（T2-weighted imaging，T2WI）：重復時間 4612 ms，回波時間100 ms，層厚 4 mm，層距1 mm，視野240 mm×240 mm×159 mm，激勵次數2次；②矢狀位快速自旋回波T2WI：重復時間4467 ms，回波時間100 ms，層厚4 mm，層距1 mm，視野240 mm×240 mm×119 mm，激勵次數2次；③冠狀位快速自旋回波T2WI：重復時間3000 ms，回波時間75 ms，層厚3 mm，層距1 mm，視野220 mm×180 mm×129 mm，激勵次數2次；④軸位彌散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）：采用單次激勵平面回波成像，重復時間6000 ms，回波時間100 ms，層厚4 mm，層距1 mm，視野240 mm×240 mm×159 mm，激勵次數2次，b值選擇0和1000 s/mm2。

1.3 MRI 圖像分析

所有圖像傳輸至圖片存儲和通信系統，由2名主治及以上級別影像學醫師分別分析MRI圖像，測量并記錄以下特征。①腫瘤位置。自外括約肌下緣連線向上折線測量腫瘤下緣與肛緣距離，＞10 cm為上段，5～10 cm為中段，＜5 cm為下段。②大體形態。腔內息肉樣病變：腫瘤呈腫塊狀向腔內凸起，與腸壁呈窄基底相連。腸壁彌漫增厚：腫瘤沿腸壁生長，彌漫增厚，且在病灶最大橫截面測得腫瘤軸向長度與縱向長度比值＜1。腸壁彌漫增厚并局部腫塊樣隆起：腫瘤與腸壁寬基底相連，局部可見向腔內或腔外呈腫塊樣隆起，且在病灶最大橫截面測得腫瘤軸向長度與縱向長度比值≥1。③累及腸周范圍。將腸管軸面平分為4份，在病灶最大層面觀察腫瘤累及范圍，可劃分為累及≤1/4腸周、1/4腸周＜累及≤1/2腸周、1/2腸周＜累及≤3/4腸周、累及＞3/4腸周。④環周切緣。腫瘤或淋巴結與筋膜的距離≤1 mm時，為環周切緣（+），＞1 mm時，為環周切緣（-）。⑤腫瘤最大縱向長度（longitudinal tumor length，LTL），即沿腸管長軸走行方向測量腫瘤最大病變范圍。⑥腫瘤最大軸向長度（axial tumor length，ATL），即在腸管軸位方向上測量垂直腸壁方向腫瘤最大距離。⑦表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）。在腫瘤最大層面，避開壞死區域及腸內氣體的影響，在T2W1橫斷面及DWI圖像上選取腫瘤信號均勻的位置，分別畫3個直徑為5 mm的感興趣區，將感興趣區復制到ADC圖像上，于后處理工作站中應用自帶軟件處理包測量ADC，記錄3次并計算平均值。對于計量資料，取2名影像學醫師測量的平均值，對于分類變量資料，出現意見不一致時，討論決定最終結果。

1.4 BRAF基因檢測

取手術切除的病變組織，石蠟包埋組織標本，按照3～5 μm厚度切片10張，經病理評估每張切片腫瘤細胞超過20%，使用DNA提取試劑盒提取組織標本DNA，并保存于-20℃冰箱待檢。然后進行基因組DNA文庫構建，采用BRAF基因面板對DNA文庫進行捕獲，將捕獲的樣本上機測序，最后對測序數據進行分析。采用BWA（Burrows Wheeler Aligner，Version 0.7.12）序列對比軟件對每個樣本的原始測序堿基序列與人類參考基因組序列（hg19）進行比對，分析是否發生基因突變。由兩名分析員分別判讀結果，意見不統一時，探討后決定最終結論。

1.5 觀察指標

比較突變組和未突變組患者的術前MRI參數，包括ADC、ATL、LTL、ATL/LTL，分析有統計學差異的指標與BRAF基因突變的相關性。比較突變組和未突變組患者的術前MRI影像特征，包括腫瘤位置、大體形態、累及腸周范圍、環周切緣。分析直腸癌患者BRAF基因突變的影響因素，選取多因素分析中有統計學差異的指標，分析其對BRAF基因突變的診斷價值。

1.6 統計學方法

采用SPSS 20.0軟件對數據進行統計分析。計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用t檢驗；計數資料以例數和率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗；相關性分析采用Spearman相關分析；采用Logistic回歸模型進行多因素分析；采用受試者工作特征（receiver operating curve，ROC）曲線分析各指標對BRAF基因突變的診斷價值，并計算曲線下面積（area under the curve，AUC），AUC＞0.9表明診斷價值高，0.7＜AUC≤0.9表明診斷價值中等，0.5＜AUC≤0.7表明診斷價值弱。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 MRI參數的比較

突變組患者的ATL、ATL/LTL均明顯高于未突變組，差異均有統計學意義（P＜0.01）；兩組患者的ADC、LTL比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。（表1）

表1 兩組患者MRI參數的比較

2.2 ATL、ATL/LTL 與直腸癌患者BRAF基因突變的相關性

Spearman相關性分析結果顯示，ATL、ATL/LTL與直腸癌患者BRAF基因突變均呈正相關（r=0.706、0.675，P＜0.01）。

2.3 MRI 影像特征的比較

兩組患者的腫瘤大體形態比較，差異有統計學意義（P＜0.05），突變組中彌漫增厚并腫塊隆起型所占比例較高；兩組患者的腫瘤位置、累及腸周范圍、環周切緣比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。（表2）

表2 兩組患者MRI影像特征的比較

2.4 直腸癌患者BRAF 基因突變影響因素的單因素分析

各計量資料指標以入組患者的中位值為界，分為高水平及低水平。ADC≥0.84×103mm2/s為高水平，＜0.84×103mm2/s為低水平；ATL≥11.74 mm為高水平，＜11.74 mm為低水平；LTL≥38.05 mm為高水平，＜38.05 mm為低水平；ATL/LTL≥0.36為高水平，＜0.36為低水平。單因素分析結果顯示，ATL、ATL/LTL及腫瘤大體形態均可能與直腸癌患者BRAF基因突變有關（P＜0.05），而ADC、LTL、腫瘤位置、累及腸周范圍及環周切緣均可能與BRAF基因突變無關（P＞0.05）。（表3）

表3 直腸癌患者BRAF基因突變影響因素的單因素分析

2.5 直腸癌患者BRAF 基因突變影響因素的多因素分析

以ATL（低水平=0，高水平=1）、ATL/LTL（低水平=0，高水平=1）、腫瘤大體形態（彌漫增厚型和息肉型=0，彌漫增厚并腫塊隆起型=1）為自變量，以BRAF基因突變（BRAF基因未突變=0，BRAF基因突變=1）為因變量進行多因素Logistic回歸分析，結果顯示，ATL高水平、ATL/LTL高水平均是直腸癌患者BRAF基因突變的獨立危險因素（P＜0.05）。（表 4）

表4 直腸癌患者BRAF基因突變影響因素的多因素Logistic回歸分析

2.6 ATL、ATL/LTL 對直腸癌患者BRAF基因突變的診斷價值

ROC曲線分析結果顯示，ATL、ATL/LTL單獨及二者聯合診斷直腸癌患者BRAF基因突變的AUC分別為0.878、0.706、0.892，其中聯合診斷的價值最高。（表5、圖1）

圖1 ATL、ATL/LTL 單獨及二者聯合診斷直腸癌患者BRAF基因突變的ROC曲線

表5 ATL、ATL/LTL單獨及二者聯合對直腸癌患者BRAF基因突變的診斷價值

3 討論

腫瘤的發生發展是多基因參與的復雜過程，BRAF基因突變常見于多種腫瘤，包括直腸癌[10-11]。隨著人們生活習慣及飲食方式的改變，中國直腸癌的發病率呈增加趨勢[12]。在精準醫學時代下，基因突變檢測對腫瘤患者的診斷及治療價值越來越大。BRAF基因是EGFR下游通路中重要的信號轉導基因，BRAF發生突變后，EGFR信號通路無法對其進行調控，從而導致腫瘤發生發展[13]。由此可見，BRAF作為直腸癌的重要驅動基因，檢測其狀態對于治療方案的制訂及療效評估均具有重要的指導意義。MRI是直腸癌診療過程中常用的影像學檢查方法，對腫瘤表征、治療反應等具有重要的參考價值，各特征參數與BRAF基因狀態也可能存在一定關系[14]。

本研究結果顯示，突變組患者的ATL、ATL/LTL均明顯高于未突變組，差異均有統計學意義（P＜0.01）；兩組患者的ADC、LTL比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。ATL、ATL/LTL與直腸癌患者BRAF基因突變均呈正相關。說明MRI檢查中ATL、ATL/LTL越高，直腸癌患者發生BRAF基因突變的可能性越大。究其原因是ATL及ATL/LTL高水平均在一定程度上反映了腫瘤病灶寬度較大，對于腸道腫瘤來說，病灶橫向發展可能代表著其進展較快，分化程度較低，而隨著分化程度的降低，腫瘤遠處轉移的潛能會提高，這可能與BRAF基因突變有一定關聯[15]。另外，兩組患者的腫瘤大體形態比較，差異有統計學意義（P＜0.05），突變組中彌漫增厚并腫塊隆起型所占比例較高；兩組患者的腫瘤位置、累及腸周范圍、環周切緣比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。表明彌漫增厚并腫塊隆起型直腸癌發生BRAF基因突變的可能性更大，與上述研究結果一致。病灶呈彌漫增厚并腫塊隆起通常意味著腫瘤惡性程度較高、細胞增殖更快更多、細胞凋亡減少，因此BRAF基因突變的可能性較大[16]。

以往關于直腸癌患者BRAF基因突變影響因素的研究結果參差不齊。代云等[17]研究表明，結直腸癌患者BRAF基因突變與原發腫瘤部位有關，與病理類型、臨床分期、分化程度、淋巴結轉移情況無關。何益平和羅真春[18]的研究發現，結直腸癌患者BRAF基因突變與腫瘤分化程度有關，與腫瘤部位、病理類型、臨床分期、腫瘤直徑、淋巴結轉移情況無關。侯悅等[19]研究證實，結直腸癌患者BRAF基因突變與年齡、腫瘤位置、分化程度及神經浸潤均有關。本研究結果顯示，ATL高水平、ATL/LTL高水平均是直腸癌患者BRAF基因突變的獨立危險因素，這可能是由于腫瘤橫徑越大，其浸潤深度就越高，分化程度就越低，越易發生淋巴結及血行轉移，從而可影響BRAF基因突變情況[20]。同時，本研究證實ATL、ATL/LTL對直腸癌患者BRAF基因突變均具有較高的診斷效能，且聯合診斷的價值最高，可為其早期診斷提供可靠的參考價值。然而本研究仍存在一些不足之處，首先納入的病例數較少，可能使結果存在一定偏倚，此外，本研究僅分析了BRAF基因的狀態，未探討其與之具有一定關系的Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）等基因之間是否存在干擾而導致結果存在差異，未來需要更進一步深入分析及大量數據對本研究結論加以驗證支持。

綜上所述，直腸癌患者術前MRI檢查中的部分參數與BRAF基因狀態有一定關聯，包括ATL、ATL/LTL及腫瘤大體形態，并且ATL高水平、ATL/LTL高水平均與BRAF基因突變密切相關，ATL及ATL/LTL對BRAF基因突變均具有較高的診斷價值。