1.中南大学湘雅医学院附属肿瘤医院暨湖南省肿瘤医院放诊科 长沙 410013
【摘 要】目的：探讨基于磁共振的纹理分析预测胶质瘤病理分级及异柠檬酸脱氢酶1（Isocitrate dehydrogenases 1，IDH1）基因状态的临床价值。方法：收集手术及病理证实的48例胶质瘤患者，并随访其无进展生存期（Progression free survivalPFS），比较IDH1突变型及野生型之间的生存率差异。基于其术前磁共振图像进行纹理分析，分别比较胶质瘤不同分级、IDH1突变型与野生型间的纹理特征差异。结果：IDH1突变型胶质瘤的生存率明显高于野生型（P=0.011）。高级别胶质瘤磁共振图像中的灰度直方图99%分位数显著高于低级别胶质瘤，胶质母细胞瘤的逆差分矩S（5，5）高于Ⅰ-Ⅲ级的胶质瘤，IDH1突变型胶质瘤的差方差S（4，0）高于野生型（均P＜0.05）。结论：基于术前磁共振的纹理分析有潜力准确预测胶质瘤病理类型及IDH1基因状态，从而预测胶质瘤患者的预后情况。
【关键词】磁共振纹理分析；胶质瘤；病理分级；IDH1；PFS
Magnetic resonance based texture analysis has the potential to efficiently predict the pathological type and IDH1 mutation in glioma patients
Abstract：Objective：To investigate the value of MR texture analysis in predicting glioma pathological type and IDH1 gene status.Methods：The MR images of 48 patients with surgery-proven and gene-sequenced gliomas were retrospectively analyzed，and the texture parameters were statistically analyzed. Progression-free survival was followed up to compare the difference in survival rate between IDH1 mutant and wild-type.The texture parameters were compared between the high and low grade gliomas，glioblastoma and the other gliomas，and between IDH mutant and not .RESULTS：The survival rate of IDH1 mutant gliomas was significantly higher than that of wild type（P=0.011）. The 99% quantile of gray histogram in high-grade glioma magnetic resonance images is significantly higher than that of low-grade glioma. The inverse differential moment S（5，5）of glioblastoma is higher than that of I-III. In gliomas，the differential variance S（4，0）of IDH1 mutant glioma was higher than that of wild type（both P<0.05）.Conclusion：Magnetic resonance texture analysis may be helpful in predicting the pathological type and IDH1gene status of glioma.
Key words：Magnetic resonance texture analysis；glioma；IDH1；PFS
胶质瘤是最常见的原发性颅内肿瘤，不同级别的胶质瘤的治疗方法以及预后有很大的不同[1]，IDH1突变型的胶质瘤患者具有更长的生存作为期，且对放化疗的反应更佳，是胶质瘤的一个独立预后因子[2][3]。本研究旨在探讨能否通过常规磁共振图像进行纹理分析、无创地预测胶质瘤的病理级别及IDH1基因状态。
1 对象及方法
1.1 一般性资料
回顾性分析2014年12月至2016年10月期间在湖南省肿瘤医院手术并病理证实为胶质瘤的患者77例，除去没有做IDH基因分型的29例，最后入组48例。其中IDH野生型31例（高级别28例，低级别3例）；IDH突变性17例（高级别9例，低级别8例）；胶质母细胞瘤共计7例。随访至2019年9月，该组患者中存活13例（IDH野生型3例，IDH突变型10例），死亡35例（IDH野生型28例，IDH突变型7例）。
1.2 影像学资料
患者术前均行增强磁共振薄层扫描。仪器采用GE 1.5T MRI扫描仪（Optima? MR360，GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA），扫描参数为：TR/TE 10ms/3ms，FOV 240 × 240 mm，image size 1024×1024，slice thickness 1 mm，slice gap 0.2 mm。静脉注射钆喷酸葡胺对比剂，剂量0.1mmol/kg，注射后即行薄层T1WI增强扫描。
1.3病理学资料
所有胶质瘤手术标本，均采用10%中性福尔马林固定，常规石蜡包埋和HE染色，病理诊断由两名高资历病理医师完成。胶质瘤 IDH1基因突变情况均采用测序方法进行。
1.4数据分析
运用MaZda 4.6软件，从事磁共振诊断5年以上的影像诊断医师在高年资神经外科医生的指导下，在校准和配对后的T1WI+C薄层图像上选取肿瘤的最大层面进行感兴趣勾画，以备后续图像特征提取（图1）。
图1 MaZda软件ROI测量示意图，示例为病理诊断为胶质瘤患者的轴面图像。
1.5.1特征选择
MaZda 4.6软件提供的特征筛选方法包括：费希尔参数法最小分类误差与最小平均相关系数法以及相关信息测度法，上述三种方法各可选出10组参数作为最优特征向量。
此外，结合上述三种方法（MI+PA+F）能选择出30组最优的特征向量。
1.5.2 特征数据分析及分类
采用PASS Statistics19软件对IDH1野生型及IDH1突变型患者进行生存率分析；采用PASS Statistics19软件对各组最优参数进行独立样本t检验；Ｐ＜0.05为差异有统计学意义，ROC曲线下面积（AUC）最大的特征向量作为最优诊断指标并进行进一步分析。
图2 不同IDH基因型的胶质瘤生存率分析
3讨论
胶质瘤的实质部分以及坏死、囊变、出血等不同的病理组织在磁共振图像上的信号存在差别，表现为MRI图像上相应的体素的灰度不同。WHO IV级胶质瘤也称为多形性胶质母细胞瘤，其核分裂更加活跃，易于发生坏死，恶性程度最高，预后极差。胶质母细胞瘤成分复杂、异质性高，其反映在磁共振图像纹理上的异质性比其他类型胶质瘤更加明显，表现为病灶区的逆差分矩低于Ⅰ-Ⅲ级的胶质瘤。IDH1是三羧酸循环中关键酶之一，其基因突变在胶质瘤中的发生率很高，极具特异性，本研究在区别不同IDH1基因型及胶质瘤母细胞瘤的鉴别方面，最有价值的是灰度共生矩阵，这是一种通过研究像素间灰度的空间相关性来描述纹理的分析方法。
综上所述，LDA对高低级别胶质瘤的区分、胶质母细胞瘤及IDH不同基因类型的分组错误率均低于10%，提示LDA可以无创性预测及提示胶质瘤的病理级别及IDH基因状态，有较大的临床应用价值。
参考文献：
[1].Davnall Fergus，Yip Connie S P，Ljungqvist Gunnar，et al. Assessment of tumor heterogeneity：an emerging imaging tool for clinical practice?. Insights Imaging. 2012；3（6）：573-89.
[2].陈鑫，魏新华，杨蕊梦，等.常规MRI纹理分析鉴别脑胶质母细胞瘤和单发转移瘤的价值[J].中华放射学杂志，2016，50（3）：186-190.
[3].Skogen Karoline，Schulz Anselm，Dormagen Johann Baptist，et al. Diagnostic performance of texture analysis on MRI in grading cerebral gliomas.. Eur J Radiol. 2016；85（4）：824-9.
论文作者:向往1,罗涛1,易孝纯1,于小平1
论文发表刊物:《中国蒙医药》2019年第7期
论文发表时间:2019/11/6
标签：胶质瘤论文; 磁共振论文; 病理论文; 纹理论文; 突变论文; 胶质论文; 图像论文; 《中国蒙医药》2019年第7期论文;