肝细胞癌ADC值与GPC3表达的负相关关系：一项定量弥散加权成像研究

《Journal of Hepatocellular Carcinoma》：Negative Correlation Between ADC Values and GPC3 Expression in Hepatocellular Carcinoma: A Quantitative Diffusion-Weighted Imaging Study

　　

摘要专业翻译 目的：探讨弥散加权成像（diffusion-weighted imaging, DWI）衍生的表观弥散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）与肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）中磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3（glypican-3, GPC3）表达之间的关联，并探索ADC作为评估GPC3表达的无创影像生物标志物的潜力。 方法：这项回顾性研究纳入了2020年1月至2025年12月期间接受术前肝脏磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）检查的468例经病理确诊的HCC患者。根据免疫组织化学染色结果，将患者分为三组：GPC3阴性组（GPC3?，n=69）、低表达组（GPC3+，n=42）和高表达组（GPC3++，n=357）。测量并比较各组间的肿瘤ADC值、邻近肝组织ADC值及肿瘤-肝脏ADC比值。统计学分析包括Kruskal–Wallis检验、经Bonferroni校正的Mann–Whitney U检验以及Spearman相关性分析。 结果：三组间肿瘤ADC值差异具有统计学显著性（p<0.001），GPC3?、GPC3+和GPC3++组的中位ADC值分别为1.40（1.34–1.46）、1.35（1.28–1.42）和1.27（1.23–1.31）×10?3 mm2/s。肿瘤-肝脏ADC比值分别为0.97（0.94–1.00）、0.91（0.88–0.94）和0.87（0.84–0.90），组间差异亦具有统计学显著性（p<0.001）。ADC值和ADC比值与GPC3表达水平均呈负相关（r=?0.52和r=?0.56；均p<0.001）。 结论：HCC中GPC3表达水平越高，肿瘤ADC值越低。定量DWI衍生的ADC参数（包括肿瘤ADC值和肿瘤-肝脏ADC比值）可能作为与GPC3表达相关的有前景的影像生物标志物，为HCC的术前评估提供辅助信息。

论文解读

一、研究背景与目的

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）是全球第六大常见恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的第三大原因。尽管近年来诊断手段和治疗策略取得了显著进展，HCC患者的总体预后仍然不佳，五年生存率低于20%。肿瘤异质性是导致不同患者治疗反应和临床结局差异巨大的关键决定因素。磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3（glypican-3, GPC3）是一种癌胚蛋白聚糖，在胚胎发育期间强烈表达，但在健康成人肝组织中不表达或极低表达，却在约70%–80%的HCC病例中重新表达。越来越多的证据表明，GPC3不仅是HCC高度特异的诊断生物标志物，还是预后指标：其高表达与肿瘤侵袭性增强、微血管侵犯、早期复发和总生存期缩短显著相关。此外，高GPC3表达的HCC患者对靶向治疗的反应较差，且更易发生转移扩散。近期GPC3还成为新型免疫治疗策略（包括mRNA编码的双特异性T细胞衔接器）的有前景的靶点。因此，术前量化GPC3表达对指导个体化治疗决策、预测疗效和优化预后分层具有重要临床价值。

然而，目前GPC3表达的评估主要依赖术后病理标本的免疫组织化学分析，这种方法本质上不适合术前治疗规划。弥散加权成像（diffusion-weighted imaging, DWI）是一种成熟的无创影像学手段，可探测组织内水分子随机运动。表观弥散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）从DWI数据中定量导出，可反映细胞密度、细胞膜完整性和细胞外间隙几何结构等微观结构特征。既往研究已证实ADC值与肿瘤关键生物学特征（如组织学分级和增殖活性）之间存在显著关联，也有研究探索了ADC预测HCC分子改变（如p53突变）的潜力。然而，探讨ADC指标与HCC中GPC3表达关系的研究仍然稀缺，且已有报道结果存在较大的研究间异质性。本研究旨在利用大规模单中心回顾性队列，阐明HCC患者ADC值与GPC3表达之间的关联，建立影像-病理相关性。

二、研究设计与方法概述

研究人员开展了一项回顾性研究，经医院机构审查委员会批准（批准号：KY-ZC-2024-114），豁免书面知情同意。研究最初纳入612例经病理确诊并在2020年1月至2025年12月期间接受根治性切除的HCC患者，经排除标准筛选后最终纳入468例，全部来自广西壮族自治区人民医院。纳入标准包括：病理确诊HCC并接受根治性手术切除；术前14天内完成包含DWI序列的肝脏MRI；具备完整可判读的GPC3免疫组化结果；MRI检查质量合格。排除标准包括：MRI检查前接受过局部区域治疗；术前MRI与手术间隔超过14天；病理标本质量不佳；合并其他原发性肝脏恶性肿瘤或转移性肝肿瘤；临床数据严重缺失。

所有MRI检查均在3.0T扫描仪（Magnetom Skyra, Siemens Healthineers, Germany）上使用32通道体部相控阵线圈完成。DWI序列采用单次激发平面回波成像（single-shot echo-planar imaging, SS-EPI），b值设置为0、50、400和800 s/mm²，TR/TE=3000/70 ms，层厚/层间距=5 mm/1 mm，采集矩阵=128×128，视野=380 mm×380 mm，呼吸触发采集以减少运动伪影。ADC图通过后处理工作站（Syngo.via, Siemens Healthineers）采用单指数模型结合全部四个b值生成。两名具有五年以上腹部MRI诊断经验的放射科医师在不知晓病理结果的情况下独立进行测量：在肿瘤最大横截面积对应的ADC图上手动勾画感兴趣区（region of interest, ROI），排除坏死、出血、大血管结构和肝内胆管；每个病灶在不同实性区域连续放置三个ROI，取三次测量的平均值作为代表性肿瘤ADC；在距肿瘤边缘至少2 cm的邻近肝组织放置相同大小ROI，避开纤维化、炎症、脂肪变性等实质异常；计算肿瘤-肝脏ADC比值（tumor-to-liver ADC ratio, TLR）=肿瘤ADC/邻近肝ADC；取两名医师测量结果的平均值进行统计分析。采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient, ICC）评估观察者间一致性，ICC>0.75视为一致性良好。

病理评估方面，手术切除标本行常规苏木精-伊红（HE）染色和免疫组织化学染色。根据Takai H等人提出的标准，GPC3表达按阳性肿瘤细胞比例分级：0级（<5%）、1+级（5–10%）、2+级（10–50%）和3+级（>50%）。据此将肿瘤分为三组：GPC3?（0级，无染色）、GPC3+（1+级，≤10%细胞）和GPC3++（2+级和3+级合并，>10%阳性细胞）。两名病理医师独立评估，观察者间一致性采用Cohen's kappa系数（κ=0.86）；意见不一致时由第三名资深病理医师复核确定最终分级。

统计分析采用SPSS 25.0软件，p<0.05为差异有统计学意义。ADC值正态性采用Shapiro–Wilk检验评估；非正态分布数据采用非参数检验：三组间比较用Kruskal–Wallis检验，两两比较用经Bonferroni校正的Mann–Whitney U检验；非参数分析的效应量用Cliff's delta计算；ADC值与GPC3表达水平的相关性采用Spearman秩相关系数评估；为评估ADC与GPC3表达的关联是否独立于潜在混杂因素，进行了多变量logistic回归分析。

三、研究结果

基线临床与人口学特征：共纳入468例HCC患者，其中男性356例（76.1%），女性112例（23.9%），年龄28–75岁（平均54.6±8.4岁）。三组间在年龄、性别、肝硬化患病率和最大肿瘤直径方面均无统计学显著差异（均p>0.05）。

观察者间一致性分析：两名放射科医师的ADC测量表现出良好的一致性：肿瘤ADC值ICC=0.89（95%置信区间[CI]：0.85–0.92）；邻近肝组织ADC值ICC=0.91（95% CI：0.88–0.94）；ADC比值ICC=0.88（95% CI：0.84–0.91）。

ADC值正态性评估：三组ADC值均不符合正态分布（Shapiro–Wilk检验：GPC3?组W=0.92，p<0.001；GPC3+组W=0.94，p=0.002；GPC3++组W=0.96，p<0.001），故采用非参数检验进行后续分析。

肿瘤区域内ADC值的组间比较：Kruskal–Wallis检验显示三组间肿瘤ADC值差异具有统计学显著性（H=132.17，p<0.001），而邻近肝组织ADC值无显著组间差异。肿瘤-邻近肝组织ADC比值在三组间亦存在显著差异（H=145.51，p<0.001）。GPC3?组ADC值最高，GPC3++组ADC值最低。

两两比较：经Bonferroni校正（α=0.0167）的Mann–Whitney U检验显示，任意两组之间的差异均具有统计学显著性。

相关性分析：Spearman相关性分析显示，ADC值和ADC比值均与GPC3表达水平呈显著负相关（r=?0.52，p<0.001；r=?0.56，p<0.001）。

四、讨论与结论

讨论部分总结：研究人员从生物学机制角度阐释了ADC值与GPC3表达负相关的可能基础。GPC3是一种细胞膜结合型硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，通过与Wnt、Hedgehog、成纤维细胞生长因子（FGF）和骨形态发生蛋白（BMP）等多条信号通路相互作用，在HCC进展中发挥关键作用。高GPC3表达的HCC表现出更强的增殖活性、更高的细胞密度和更丰富的微血管结构，这些组织学特征可能导致细胞外间隙减小、水分子扩散受限，从而降低ADC值。此外，伴随的纤维间质增生和细胞外基质成分改变也可能影响水分子扩散。值得注意的是，三组间肿瘤ADC值差异显著，而邻近肝组织ADC值无显著组间差异，这与GPC3是肿瘤特异性癌胚蛋白聚糖、在正常或硬化肝细胞中极低表达的事实一致，也支持将邻近肝组织作为ADC比值计算的内参。与既往研究相比，本研究的大样本队列（n=468）展示了ADC值与GPC3表达水平之间的分级负相关关系，并引入肿瘤-肝脏ADC比值这一指标，其与GPC3表达的相关系数数值上高于绝对ADC值。ADC比值的优势在于以邻近正常肝组织为内参，可部分抵消个体间弥散特征差异、减少非病灶相关因素干扰，提高定量指标的稳定性和可比性。ADC值的临床应用优势包括无创性、可量化、可重复性和可及性。研究局限性包括：回顾性设计存在选择偏倚风险；单中心研究需多中心验证；GPC3++组样本量最大可能影响统计检验效能；GPC3分组标准具有一定主观性；未使用超高b值（>1000 s/mm²）；未对ADC与ADC比值的相关系数进行正式统计比较；研究对象均为可切除HCC患者，结果推广至不可切除晚期或多灶性HCC人群受限。

结论翻译：总之，本研究证明了HCC中DWI衍生的ADC指标与GPC3表达之间存在显著关联，ADC值越低对应GPC3表达水平越高。肿瘤-肝脏ADC比值在数值上显示出比绝对ADC更高的相关系数，尽管这一差异未经正式统计学检验。这些发现提示ADC可能作为反映GPC3状态的无创影像生物标志物；然而，在ADC被视为GPC3表达的临床验证替代指标之前，仍需前瞻性、多中心验证和正式的诊断效能评估。