吳晨青， 鄭慧， 鄔昊婷, 李玉華, 汪登斌

2016年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤新增H3K27M突變的彌漫性中線膠質瘤(diffuse midline glioma，DMG)病理分型，確診需滿足以下條件：①腫瘤位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中線部位；②腫瘤呈彌漫性生長；③腫瘤伴有H3K27M突變，無論其組織學形態(tài)是否符合高級別特征均診斷為WHO Ⅳ級[1]。組蛋白H3主要通過表觀調節(jié)控制基因表達，參與細胞增殖、分化、分裂等多種生物學活動，H3K27M突變指組蛋白H3于27位點的賴氨酸突變?yōu)榧琢虬彼?，降低基因轉錄的穩(wěn)定性[2-3]。發(fā)生于腦橋的DMG稱為彌漫內生型腦橋膠質瘤(diffuse intrinsic pontine glioma,DIPG)，好發(fā)于5～10歲兒童且預后差，中位生存期僅6個月～2年，5年生存率不足1%[4-5]。約85%的DIPG伴H3K27M突變，突變型較野生型預后更差，中位生存期更短[6-9]。DIPG以腦橋為中心生長，病理活檢難度大，有觀點認為典型臨床癥狀及影像特征足以支持診斷[4,5,10]。MRI作為無創(chuàng)性檢查，有助于DIPG的診斷分型及預后評估。本文回顧性分析54例突變型和9例野生型DIPG的臨床及MRI影像特征，旨在提高對該病的認識，為臨床診斷提供參考。

材料與方法

1.病例資料

搜集我院2016年7月-2020年2月經(jīng)病理證實的腦干膠質瘤患兒，病例入組標準：①影像特征符合DIPG，即腫瘤起源于腦橋，累及腦橋2/3以上，腦橋呈彌漫性腫脹[11,12]；②經(jīng)病理證實為DMG，并進行H3K27M免疫組化測定；③均在治療前行頭顱MRI檢查，圖像無明顯偽影，可進行影像學評估。最終共63例DIPG患兒納入本研究，包括54例H3K27M突變型和9例野生型。54例突變型患兒的平均年齡為(6.15±2.33)歲，其中男30例(55.5%)。9例野生型患兒的平均年齡為(6.56±1.74)歲，其中男3例(33.3%)?；純旱闹饕R床癥狀包括行走不穩(wěn)(29/63)、肢體乏力(15/63)、眼球斜視(11/63)，少見的癥狀包括飲水嗆咳、意志障礙、頭暈頭痛。入院時對患兒行Karnofsky功能狀態(tài)評分(Karnofsky Performance Statues,KPS)，63例患兒均行腦干病變立體定向活檢手術。病理科采用多克隆抗體(中杉公司)檢測H3K27M有無突變。

2.檢查方法

所有患者均行MRI平掃及增強檢查，采用GE igna HDxt 3.0T以及Philip Ingenia 3.0T MRI掃描儀，8通道頭顱線圈，平掃序列包括T1FLAIR(TR 1800 ms,TE 20 ms,層厚5 mm,層間隔6 mm)、T2FLAIR(TR 7000 ms,TE 120 ms,層厚5 mm,層間隔6 mm)、DWI(b=1000 s/mm2)。增強掃描對比劑采用Gd-DTPA，劑量0.1 mmol/kg，行橫軸面、矢狀面及冠狀面增強掃描。對于不能配合檢查的患兒，給予5%水合氯醛溶液(0.5 mg/kg)鎮(zhèn)靜后進行掃描。

3.圖像分析

由兩位具有豐富兒童神經(jīng)影像診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知H3K27M免疫組化結果時進行圖像分析，意見不一致時經(jīng)討論達成一致意見。MRI圖像分析內容包括：①腫瘤大小。根據(jù)T2WI FLAIR圖像排除高信號的瘤周水腫區(qū)域后，在T1WI增強橫軸面圖像上測量腫瘤最大橫斷面面積、T1WI增強矢狀面沿腦干縱軸測量腫瘤頭尾長徑(craniocaudal dimension，CCD)；②腫瘤與周圍結構關系。a.是否包繞基底動脈(完全環(huán)周包繞基底動脈定義為有包繞)；b.是否累及丘腦基底節(jié)區(qū)； c.是否跨越小腦中腳；③腫瘤內有無急性出血。T1WI平掃及DWI圖像上均呈高信號定義為急性出血；④腫瘤有無囊變。T2WI呈結節(jié)狀明顯高信號定義為囊變；⑤有無瘤周水腫。腫瘤周圍邊界不清的T1WI等低、T2WI FLAIR高信號、增強后無強化區(qū)定義為瘤周水腫；⑥有無擴散受限。DWI呈高信號且對應區(qū)域表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)下降定義為擴散受限；⑦測量腫瘤最大橫軸面ADC值。避開囊變和出血區(qū)，對腫瘤最大橫軸面全瘤勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，測量得到平均ADC值(mean apparent diffusion coefficient,meanADC)及最小ADC值(minADC)，重復勾畫3次分別計算得出平均值。⑧腫瘤強化方式。包括無強化、斑片樣強化、環(huán)形強化、小結節(jié)樣強化、同時出現(xiàn)環(huán)形強化及小結節(jié)樣強化等5種方式。

4.統(tǒng)計學分析

采用SPSS 23.0軟件進行統(tǒng)計學分析。分類變量的組間比較采用χ2檢驗或Fisher精確概率法，連續(xù)變量的組間比較采用獨立樣本t檢驗。通過受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線分析有統(tǒng)計學差異的特征對H3K27M突變型與野生型的鑒別診斷效能。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

圖1 DIPG H3K27M突變型患兒，男，5歲，行走不穩(wěn)近2個月。a) T2WI FLAIR示腦橋稍高信號占位(箭)，內部信號均勻，腫瘤包繞基底動脈，跨越小腦中腳；b) DWI示腫瘤內斑片狀高信號(箭)，提示擴散受限；c) T1WI增強掃描示腫瘤內環(huán)形強化(箭)。周水腫 (箭)；b) T2WI FLAIR示腫瘤累及左側丘腦基底節(jié)(箭)；c) DWI示腫瘤內斑片狀高信號(箭)，提示擴散受限；d) T1WI增強掃描示腫瘤內環(huán)形強化(箭)。圖2 DIPG H3K27M突變型患兒，女，5歲，行走不穩(wěn)1周。a) T2WI FLAIR示腦橋高信號占位，內部信號均勻，腫瘤跨越小腦中腳，未包繞基底動脈，伴輕度瘤圖3 DIPG H3K27M突變型患兒，女，3歲，行走不穩(wěn)近2周。a) T2WI FLAIR示腦橋高信號占位，內部信號不均勻，伴結節(jié)狀囊變(箭)，腫瘤跨越小腦中腳，未包繞基底動脈；b) DWI示腫瘤內無明顯擴散受限；c) T1WI增強掃描示腫瘤內環(huán)形強化(箭)。

結 果

H3K27M突變型與野生型DIPG兩組患兒的性別、年齡、病程和Karnofsky評分差異均無統(tǒng)計學意義(P值均<0.05，表1)。

表1 H3K27M突變型與野生型患兒的臨床特征比較

54例H3K27M突變型患兒中腫瘤包繞基底動脈34例(圖1)、累及丘腦基底節(jié)5例(圖2)、跨越小腦中腳35例(圖1～3)。9例野生型患兒中腫瘤包繞基底動脈5例(圖4)、跨越小腦中腳2例，均未累及丘腦基底節(jié)，均無明顯擴散受限(圖4、5)。突變型腫瘤較野生型跨越小腦中腳的比例更高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05，表2)。無論突變型或野生型，腫瘤伴急性出血、擴散受限及瘤周水腫均較少見。

H3K27M突變型與野生型腫瘤的最大橫斷面面積、最大橫斷面meanADC值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；H3K27M突變型與野生型腫瘤的CCD、最大橫斷面minADC值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05，表3)。突變型患兒的腫瘤CCD更高，最大橫斷面minADC值更低。ROC曲線分析結果顯示，當腫瘤CCD>4.16 cm時，ROC曲線下面積、診斷靈敏度、特異度、陽性預測值和陰性預測值分別為0.722、50.0%、88.9%、96.4%和22.9%；當最大橫斷面minADC值<0.717×10-3s/mm2時，ROC曲線下面積、診斷靈敏度、特異度、陽性預測值和陰性預測值分別為0.691、77.5%、94.4%、87.9%和21.4%。通過多因素logistics回歸分析，兩者聯(lián)合診斷的ROC曲線下面積為0.842 (95%CI:0.718～0.965)。

表2 突變型與野生型患兒的MRI表現(xiàn)(分類變量)比較 (n，%)

圖4 DIPG H3K27M野生型患兒，女，10歲，行走不穩(wěn)10天。a) T2WI FLAIR示腦橋彌漫性腫大，可見稍高信號占位，內部信號不均勻(箭)，腫瘤包繞基底動脈，未跨越小腦中腳，無明顯瘤周水腫；b) DWI示腫瘤內無明顯擴散受限；c) T1WI增強掃描示腫瘤內環(huán)形強化(箭)。 圖5 DIPG H3K27M野生型患兒，男，8歲，頭痛1周。a) T2WI FLAIR示腦橋彌漫性腫大，可見一邊界清楚的稍高信號占位，內部信號較均勻，腫瘤未包繞基底動脈，未跨越小腦中腳，無明顯瘤周水腫；b) DWI示腫瘤內無明顯擴散受限；c) T1WI增強掃描示腫瘤無明顯強化。

表3 H3K27M突變型與野生型患兒的MRI連續(xù)變量比較

討 論

DIPG是兒童腦干腫瘤中最常見的類型，約占80%，無法手術完整切除，預后差，中位生存期短[4,13]。根據(jù)2016年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤病理分型，對于DIPG H3K27M突變型，無論其組織學形態(tài)是否符合高級別特征均診斷為WHO Ⅳ級腫瘤，并且突變型較野生型預后更差，約85%的患者在確診后2年內死亡，因此鑒別H3K27M突變型與野生型對腫瘤分級、預后評估極為重要[6,9,14,15]。MRI作為一種無創(chuàng)性檢查方法，能多方位清晰顯示腫瘤大小、位置、形態(tài)及內部結構，亦可顯示腫瘤與周圍結構關系，有很高的臨床應用價值。目前關于DIPG的MRI研究較少，尚無關于H3K27M突變型與野生型的MRI鑒別診斷的報道。

圖6 腫瘤CCD(紅色實線)、最大橫斷面minADC值(藍色實線)以及兩者聯(lián)合(綠色實線)鑒別診斷DIPG伴H3K27M突變型與野生型的ROC曲線。

分子生物學研究發(fā)現(xiàn)H3K27M突變將激活下游多種腫瘤基因，包括EZH2基因過度激活，這一過程與多種惡性腫瘤局部侵襲和遠處轉移密切相關[16-17]。H3K27M突變同時激活缺氧誘導因子-1(hypoxia inducible factor-1，HIF-1)、下調抑癌基因表達，進一步促進腫瘤細胞增殖、局部浸潤[18]，MRI能夠多參數(shù)反映腫瘤形態(tài)、內部特征及生物學行為[19-20]。本研究通過分析比較DIPG H3K27M突變型與野生型腫瘤的多參數(shù)MRI表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)突變型與野生型腫瘤在有無跨越小腦中腳、頭尾長徑(CCD)和最大橫斷面的最小ADC值(minADC)上差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

小腦中腳又稱腦橋臂，由腦橋基底部對側的腦橋核發(fā)出的白質纖維束橫向交叉后形成，是小腦最主要的傳入纖維，參與控制隨意運動，小腦中腳損傷可導致運動功能障礙，可能與患兒行走不穩(wěn)、肢體乏力等癥狀有關[21-22]。國外相關研究認為腫瘤是否浸潤小腦中腳與預后相關：Makepeace等[23]發(fā)現(xiàn)伴小腦中腳浸潤的DIPG患者生存時間短、預后差；Hoffman等[24]的多中心研究報道短生存期DIPG患兒(<2年)腫瘤多向腦橋外生長，累及小腦中腳、基底節(jié)區(qū)。本研究進一步比較了H3K27M突變型與野生型腫瘤的小腦中腳浸潤發(fā)生率，結果顯示兩組的發(fā)生率差異有統(tǒng)計學意義(分別為64.81%和22.22%,P=0.042),提示小腦中腳浸潤可能是導致H3K27M突變型腫瘤預后較差的原因之一。

本研究通過測量腫瘤沿腦干縱軸CCD值，結果顯示突變型較野生型腫瘤的CCD值更高[分別為(4.10±0.47)cm 和 (3.75±0.35)cm]，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.039),提示H3K27M突變型DIPG較野生型的體積更大，對腦干皮質脊髓束正常結構的影響更明顯。本研究結果顯示，突變型腫瘤最大橫斷面的meanADC和minADC值均較野生型小,且minADC值在兩組中差異有統(tǒng)計學意義。突變型腫瘤組織中多核巨細胞更多見，而野生型腫瘤組織中大小相似的小圓形細胞更多見，推測突變型腫瘤的內部水分子擴散受限更顯著從而造成ADC值更低[15]。ROC曲線分析結果顯示，聯(lián)合腫瘤CCD值和最大橫斷面minADC值能較好地鑒別H3K27M突變型與野生型，AUC為0.842 (95%CI:0.718～0.965)。國外相關研究顯示DIPG腫瘤的CCD值、ADC值與預后相關：Hoffman等[24]報道短生存期患兒(<2年)較長生存期患兒(>2年)腫瘤沿腦干頭尾長徑更長；Lober等[25]和Poussaint等[26]分別報道了腫瘤平均ADC值與患兒中位生存期、無進展生存期(progression-free survival，PFS)存在相關性，低ADC值可能提示預后不良。結合本研究結果，筆者認為H3K27M突變型DIPG預后不良可能與其細胞增殖快、侵襲能力強有關。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)突變型腫瘤伴囊變(40.74%，22/54)的比例較野生型(22.22%，2/9)更高，伴囊變的DIPG增強掃描多表現(xiàn)為環(huán)形強化或同時出現(xiàn)環(huán)形強化與小結節(jié)樣強化(79.17%，19/24)。相關組織病理學研究報道DIPG H3K27M突變型腫瘤的組織學分型大多屬于高級別膠質瘤，以膠質母細胞瘤(WHO Ⅳ級)最常見，細胞分化程度低、增殖速度快[3，6，9]。突變型腫瘤內組織異質性明顯，缺血壞死常見，與本研究突變型腫瘤伴囊變比例更高的結論相一致[15，27]。有無囊變及強化方式亦與DIPG預后相關：Hoffman等[24]對短生存期(<2年)與長生存期(>2年)患兒進行比較，發(fā)現(xiàn)腫瘤伴有囊變與無囊變差異有統(tǒng)計學意義，短生存期組囊變較多見；Jansen等[28]和van Zanten等[29]研究發(fā)現(xiàn)DIPG伴環(huán)形強化提示預后不良。

本研究存在以下局限性：①本研究為回顧性分析，H3K27M野生型樣本量較少，僅為突變型的1/6，相關統(tǒng)計學差異有待進一步證實；②手動測量腫瘤大小及勾畫ROI測量ADC值可能存在誤差，接下來需進一步通過自動分割對腫瘤進行勾畫和測量；③本研究僅探討了常規(guī)MRI掃描序列對突變型與野生型的鑒別診斷價值，擴散張量成像、磁共振波譜、磁共振灌注成像等技術可能有助于進一步解釋突變型與野生型的組織病理及生物學行為差異。

綜上所述，MRI檢查對于DIPG H3K27M突變型與野生型的鑒別診斷具有重要價值。當DIPG跨越小腦中腳、CCD>4.16 cm、最大橫斷面的minADC值<0.717×10-3s/mm2時，傾向于診斷為H3K27M突變型。