肺癌是全球最常见的恶性肿瘤，其发病率及死亡率居恶性肿瘤首位，大约85%肺癌为非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)，而30%~50%的NSCLC会发生脑转移[1-3]。晚期肺癌中位生存期仅1~3个月，表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors, EGFR-TKIs)分子靶向治疗给晚期肺癌带来了11.3个月的无进展疾病生存期[4]。目前用于检测EGFR突变检测的方法主要包括：ARMS、二代测序(next generation sequencing，NGS)和ddPCR等。但其费用较高；另外，基因检测一般需要组织样本以保证其特异性和敏感性，部分患者病变部位特殊或一般情况稍差，导致标本获取不理想而致检测失败。对于该类愿意接受EGFR-TKI治疗的人群，需要一种新的方法评价EGFR突变，指导临床选择EGFR-TKI药物，延长患者生存期。因此，本研究通过分析116例NSCLC患者临床及MRI特征与EGFR基因突变状态，以探讨肺NSCLC患者临床脑转移MRI特征与EGFR突变(19外显子缺失突变和21外显子L858R错义突变)的关系。为一些无临床活检指征的患者，在抗肿瘤治疗前是否可行一线EGFR-TKI靶向治疗提供一定的临床证据；同时，精确指导临床选择EGFR-TKI药物，提高晚期肺癌生存质量，延长生存期。
1 资料与方法 1.1 临床资料收集本院2011年1月至2017年1月，经病理确诊为肺NSCLC的患者共116例，男性82例，女性34例。患者均于抗肿瘤治疗前行颅脑MRI增强检查提示颅脑转移。本研究获得本院伦理委员会批准[医研伦审(2017)第35号]，所有患者书面知情同意豁免。
1.2 颅脑MRI扫描方法及MRI参数使用西门子公司1.5T或3.0T超导型磁共振扫描仪，头颅线圈。116例患者行颅脑T1WI(TR/TE 400/18 ms)、T2WI(TR/TE 4000/120 ms)及Flair(TR/TE 2000/20 ms)序列横断位平扫，而后给予静脉注射顺磁性造影剂钆喷酸葡胺(注射剂量0.2 mL/kg)后行横断位、矢状位和冠状位T1WI增强扫描；并收集脑转移瘤部位、数量、强化方式、转移瘤灶最大瘤周水肿直径(图 1A)、最大转移瘤灶最大径(图 1B)及瘤周水肿指数。瘤周水肿指数=(最大转移瘤灶瘤周水肿最大径－最大转移瘤灶直径)/最大转移瘤灶最大径[5]。
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| A：Flair序列a：转移瘤灶最大瘤周水肿直径；B：MRI增强序列b：最大脑转移瘤最大径 图 1 MRI检测转移瘤(48岁，男性右下肺腺癌伴右侧颞叶转移瘤患者)相关指标 |
1.3 基因检测
患者均应用扩增阻滞突变系统(ARMS)方法检测了肺原发灶或者转移灶组织的EGFR基因突变状态。主要探讨EGFR基因外显子19和21的2种主要基因突变位点(del和L858R)。
1.4 统计学分析采用SPSS 20.0统计软件。不同基线特征间EGFR不同类型突变率采用χ2检验，必要时使用Fisher确切概率法。水肿直径、肿瘤直径和水肿指数在不同EGFR突变类型间比较采用Kruskal-Wallis检验，两两组间比较采用Bonferroni法作多重校正。单因素Logistic回归显示与EGFR 19缺失突变和L858R错义突变或EGFR 19缺失突变有相关性的因素(P < 0.1)纳入构建预测模型。单因素回归系数与对应协变量乘积之和作为判断EGFR 19缺失突变和L858R错义突变的预测模型(模型1)或EGFR 19缺失突变的预测模型(模型2)。利用R软件包“pROC”函数“roc.test”进行成对曲线下面积比较。P < 0.05定为有统计学意义。Origin 8.0用于作散点图。
2 结果 2.1 EGFR突变与患者临床特征关系116例NSCLC脑转移患者中，EGFR野生型66例，EGFR突变型50例(43.1%)，其中EGFR 19缺失突变22例(19.0%)，L858R突变共28例(24.1%)。男性82例，女性34例；年龄大于60岁49例，小于或等于60岁67例；有吸烟史54例，无吸烟史62例(表 1)。年龄与EGFR突变类型显著相关(P=0.025)，与年龄＞60岁患者相比，年龄＜60岁患者有较高比例的19 Del突变(25.4% vs 10.2%, P=0.040)，但有较少比例的L858R突变(16.4% vs 34.7%, P=0.025)。女性突变率多于男性(55.9% vs 37.8%)，但差异无统计学意义(P=0.14)。EGFR19、21外显子突变状况与患者的性别、吸烟状态、原发灶位置及CEA值关系无统计学意义(P>0.05，表 2)。
| 临床特征 | 例数 | 百分比 |
| 性别 | ||
| 女 | 34 | 29.3% |
| 男 | 82 | 70.7% |
| 年龄 | ||
| ≤60岁 | 67 | 57.8% |
| >60岁 | 49 | 42.2% |
| 吸烟史 | ||
| 无 | 62 | 53.4% |
| 有 | 54 | 46.6% |
| 原发病灶位置 | ||
| 右肺 | 73 | 62.9% |
| 左肺 | 43 | 37.1% |
| EGFR突变 | ||
| 野生型 | 66 | 56.9% |
| 19缺失突变 | 22 | 19.0% |
| L858R突变 | 28 | 24.1% |
| 脑转移灶个数 | ||
| 单发 | 29 | 25.0% |
| 多发 | 87 | 75.0% |
| 脑转移灶位置 | ||
| 幕上 | 59 | 50.9% |
| 幕下 | 2 | 1.7% |
| 幕上和幕下 | 55 | 47.4% |
| 强化方式 | ||
| 非均匀 | 18 | 15.5% |
| 环状 | 32 | 27.6% |
| 结节样 | 36 | 31.0% |
| 混合型 | 30 | 25.9% |
| 临床特征 | 中位值(范围) | |
| 脑转移灶(n=201) | ||
| 水肿直径/cm | 2.69(0.00~11.68) | |
| 肿瘤最大径/cm | 1.39(0.20~7.13) | |
| 水肿指数 | 0.757(0.000~4.921) | |
| CEA/ng·mL-1 | 8.16(0.74~1.65) | |
| 基线特征 | 野生型 | 19缺失 | L858R |
| 性别 | |||
| 女 | 15(44.1) | 7(20.6) | 12(35.3) |
| 男 | 51(62.2) | 15(18.3) | 16(19.5) |
| 年龄 | |||
| ≤60岁 | 39(58.2) | 17(25.4)a | 11(16.4)a |
| >60岁 | 27(55.1) | 5(10.2) | 17(34.7) |
| 吸烟史 | |||
| 无 | 31(50.0) | 12(19.4) | 19(30.6) |
| 有 | 35(64.8) | 10(18.5) | 9(16.7) |
| 原发病灶位置 | |||
| 右肺 | 42(57.5) | 17(23.3) | 14(19.2) |
| 左肺 | 24(55.8) | 5(11.6) | 14(32.6) |
| CEA/ng·mL-1b | 7.52(0.74~1065) | 4.79(0.79~500) | 10.12(0.92~1059) |
| a：P < 0.05，与>60岁比较；b：数据形式为中位值(范围)，其余数据形式为例(%) | |||
2.2 EGFR突变与脑转移灶MRI特征关系
分析EGFR突变与MRI特征，包括脑转移瘤部位、个数、强化方式、最大转移瘤灶最大径、最大转移瘤灶瘤周水肿直径及瘤周水肿指数的相关性。MRI检查脑转移瘤病灶共201个，其中单发病灶29例，多发病灶87例(172个脑转移灶)。统计分析结果显示(表 3、图 2)，瘤周水肿直径和瘤周水肿指数与EGFR突变状态(野生型、19 DEL和L858R突变)具有显著相关性。多重校正后，野生型组瘤周水肿直径显著高于19缺失突变组(中位值: 2.87 vs 1.54, P=0.008)；L858R突变组瘤周水肿直径亦显著高于19缺失突变组(中位值: 3.31 vs 1.54, P=0.034)。然而瘤周水肿指数仅在野生型组中显著高于19缺失突变组(中位值: 0.979 vs 0.413, P=0.012)。
| MRI影像特征 | 野生型 | 19 Del | L858R |
| 脑转移灶个数 | |||
| 单发 | 20(69.0) | 3(10.3) | 6(20.7) |
| 多发 | 46(52.9) | 19(21.8) | 22(25.3) |
| 脑转移灶位置a | |||
| 幕上 | 38(64.4) | 9(15.3) | 12(20.3) |
| 幕下 | 2(100) | 0(0.0) | 0(0.0) |
| 幕上和幕下 | 26(47.3) | 13(23.6) | 16(29.1) |
| 强化方式a | |||
| 不均匀 | 10(55.6) | 4(22.2) | 4(22.2) |
| 环状 | 21(65.6) | 5(15.6) | 6(18.8) |
| 结节样 | 22(61.1) | 7(19.4) | 7(19.4) |
| 混合型 | 13(43.3) | 6(20.0) | 11(36.7) |
| a：Fisher确切概率法 | |||
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| A：水肿直径；B：肿瘤直径；C：水肿指数a：P < 0.05，EGFR19缺失突变与野生型比较；b：P < 0.05，EGFR 19缺失突变与EGFR L858R突变比较 图 2 颅脑转移灶MRI影像特征在不同EGFR突变的比较 |
2.3 脑转移灶MRI及临床特征对EGFR突变的评价
为了探讨肺NSCLC脑转移MRI对EGFR突变的检测能力，比较116例肺NSCLC脑转移患者MRI及临床特征与EGFR突变的相关性，单因素logistic回归分析显示，年龄、瘤周水肿直径及水肿指数与EGFR 19缺失突变和L858R突变有显著相关性，即水肿直径每增加1 cm和水肿指数越高，EGFR 19缺失突变和L858R突变发生率越低(OR=0.868, 95%CI: 0.753~1.000, P=0.050；OR=0.640, 95%CI: 0.421~0.974, P= 0.037)。模型1评分值越高，EGFR敏感突变发生率越高(OR=1.808, 95%CI: 1.151~2.839, P=0.010)。对于单独分析EGFR 19缺失突变有类似结果。但是对基线特征校正后，模型1和模型2都分别不是EGFR敏感突变或EGFR 19缺失突变的独立预测因素。ROC曲线分析模型1和模型2对EGFR L858R和19 DEL(图 3 A)以及19 DEL突变(图 3B)的预测效能(AUC)分别为0.648(95%CI: 0.470~0.683)和0.733 (95%CI: 0.625~0.842)。总之，MRI及临床特征对EGFR突变具有重要的预测能力。
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| A：对19缺失和L858R突变的预测效能；B：对19缺失的预测效能 图 3 脑部病灶MRI特征与临床基线特征对EGFR突变的预测效能 |
3 讨论
EGFR-TKI(厄洛替尼和吉非替尼)在晚期NSCLC患者的治疗中取得了显著的效果，改善患者预后，延长患者生存期，对脑转移瘤的患者也具有一定控制作用[6]。本研究通过分析116例NSCLC患者临床特征及MRI影像(脑转移瘤个数、部位、强化方式、最大病灶最大径、最大病灶瘤周水肿直径及水肿指数)与EGFR基因突变状态(19外显子缺失突变和21外显子L858R点突变)之间的关系，发现年龄、瘤周水肿直径及水肿指数与EGFR 19缺失突变和L858R突变有显著相关性，并构建年龄+瘤周水肿直径+水肿指数的预测模型，ROC曲线分析显示，该模型对L858R，19 DEL突变的预测率(AUC)分别为64.8%和73.3%。因此，我们提出临床特征及MRI影像可很好的预测EGFR基因突变，对经济基础差、无临床活检指征的患者选用EGFR-TKI靶向治疗，提供重要的理论基础。
年龄+瘤周水肿直径+水肿指数预测模型对NSCLC患者EGFR突变的预测效能，不差于血清游离DNA突变富集PCR及测序分析的检测方法。年龄+瘤周水肿直径+水肿指数预测模型对EGFR突变L858R，19 DEL突变的预测率(AUC)分别为64.8%和73.3%，而血清EGFR突变富集PCR及测序分析的预测率仅为71.2%；而且该模型在80.9%特异性下有40.9%的灵敏度，而血清游离DNA检测的敏感性和特异性为35.6%和95.5%[7]。另外一项国内的研究显示，血清EGFR mRNA水平与组织之间的一致率仅为61.6%，而转移淋巴结与血清EGFR mRNA水平具有较高的一致率(76.4%)[8]。这些结果证实，通过分析NSCLC脑转移临床特征及MRI影像学特征，构建年龄+瘤周水肿直径+水肿指数EGFR突变的预测模型，可很好的预测EGFR基因突变，为经济基础差、无法进行穿刺活检的患者选用EGFR-TKI靶向治疗，提供重要的理论基础。
脑转移灶低水平的瘤周水肿可能是EGFR基因突变侵袭性的一种形式。既往研究报道NSCLC患者EGFR基因突变型较野生型发生脑转移概率高[9-10]，EGFR信号途径的活化或EGFR突变可促进肿瘤生长和免疫逃逸[11-12]，而不激活炎症反应。MRI具有良好的分辨力，可从各个方位清晰地显示脑组织的形态，并且实现功能成像，是肿瘤脑转移瘤首选的检查方法。EGFR基因突变型较野生型，肿瘤细胞增殖周期明显缩短，侵袭转移明显增加。而且EGFR野生型、EGFR 19外显子缺失突变和L858R突变肿瘤具有不同的生物学行为[13]。有报道显示EGFR突变的特性可能与NSCLC患者影像学相关。SHI等[14]发现：EGFR 19外显子缺失突变与胸部CT小病灶、胸膜凹陷征且无肺纤维化征象有关，而21外显子突变与边缘棘突征和非实性结节有关。LIU等[15]发现：小病灶、胸膜凹陷征、空泡征以及支气管血管束增粗与肺NSCLC EGFR突变具有显著相关性。有研究显示NSCLC EGFR突变组患者SUV值较低[16]。SEKINE等[17]探讨了脑转移NSCLC患者EGFR基因突变状态与颅脑转移灶影像的关系。总之，这些研究提供了从影像学方面判断EGFR突变的可能性。本研究通过MRI分析201个NSCLC患者脑转移灶发现，瘤周水肿直径和瘤周水肿指数在EGFR野生型和2种主要突变类型3组间差异有统计学意义(P < 0.05)，野生型组瘤周水肿直径及瘤周水肿指数均显著高于19缺失突变组；19外显子缺失突变组中位脑转移灶个数较EGFR野生组及L858R突变组中位脑转移灶个数多，且19外显子突变组肿瘤中位大小较野生型及L858R组均小，与SEKINE等报道的结果类似。
年龄+瘤周水肿直径+水肿指数预测EGFR突变状态的模型，不增加患者经济负担、穿刺风险，而且具有较高预测精度，具有重要的临床意义。然而本研究还存在一定的缺陷：①本研究为单中心、小样本的回顾性研究，需要进一步扩大样本量，进行多中心研究证实肺NSCLC脑转移瘤MRI影像学特征与EGFR突变的相关性；②由于颅内转移灶表达较难获得，该研究假设NSCLC颅内转移灶和原发灶EGFR突变状态具有较高一致性；③该研究主要是为一些经济基础差、无临床活检指征的患者，在抗肿瘤治疗前，是否可行一线EGFR- TKI靶向治疗，提供一定的临床证据；而未纳入EGFR-TKI治疗中、后的MRI影像资料分析内容之中；需进一步纳入MRI动态影像资料进一步完善该研究，精确指导临床选择EGFR-TKI药物，提高晚期肺癌生存质量，延长生存期。
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