瘤细胞核形态测量与星形细胞瘤病理分级关系探讨
作者：唐威 蔺玉昌 梁军潮 董亮
单位：唐 威 蔺玉昌 ：江苏省无锡市第二人民医院，无锡，214002；梁军潮：广州军区广州总医院神经外科；董亮：苏州医学院病理学教研组
关键词：星形细胞瘤；核形态测量；图像分析
苏州医学院学报991111 摘要 目的：探讨瘤细胞核形态测量与星形细胞瘤病理分级关系。方法：应用病理图像分析系统(CMIAS系列)对87例星形细胞瘤的细胞核面积、核平均直径及核密度进行测量，按Ⅰ～Ⅳ级分组统计显示。结果：各组瘤细胞核面积、核平均直径的均数和标准差及变异系数按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，核密度按Ⅰ～Ⅲ级顺序依次增大，相邻组均数比较有高度显著性差异(P<0.01)。结论：瘤细胞核的形态测量、核异形性的数字化表达，可作为星形细胞瘤病理分级，特别是分级中用于区分肿瘤高度恶性或低度恶性的重要工具。
中图法分类 R730.264
, 百拇医药
Nucleus Image Analysis of Astrocytoma for Tumor's
Pathological Gradation
Tangwei, Liang Junchao, Ling Yuchang, et al
(The Second People's Hospital of Wuxi, Jiangsu Wuxi,214002)
Abstract Computer-aided image analysis technique was used to measure three parameters (area, average diameter, density) of nuclei in 87 cases of astrocytoma. The results showed that the parameters of nucleus area, nucleus average diameter and coefficient of variation of three parameters became greater as the grade of astrocytoma ascended from grade one to grade four, the parameter of nuclei density became greater as the grade of astrocytoma ascended from grade one to grade three as well. There was significant defference between different pathological grades(P<0.01). It is considered that image analysis will be helpful to the pathological gradation of astrocytoma, specially in distinguishing the degree of the tumor's maligmamcy.
, 百拇医药
Key words astrocytoma; nucleus image analysis; computer-aided
传统的星形细胞瘤病理分级是根据肿瘤的大体及组织学形态，将肿瘤分为4级[1]。本文应用病理图像分析系统对星形细胞瘤的瘤细胞核多项参数进行测量，使用具体数字表达肿瘤的细胞密度及核异形性特征，有助于该肿瘤的病理分级。
1 材料与方法
1.1 标本与分级：87例星形细胞瘤全部为本院神经外科手术标本，10%福尔马林液固定，石蜡包埋，切片厚度4μm,HE染色。按肿瘤病理学[2]分类标准进行分类，其中星形细胞瘤Ⅰ级15例，Ⅱ级33例，Ⅲ级29例，Ⅳ级10例。
1.2 用OlympusBX40显微镜，高分辨摄像头摄取图像，用北航图像中心CMIAS系列病理图像分析系统进行细胞核测量。每例切片在40倍物镜下选取2～3个视野，每例检测细胞>100个，细胞图像经分割处理，定标测得每个细胞核面积、平均核直径及测量场内核密度。
, 百拇医药
1.3 统计学处理：变异系数(CV)用百分比表示，其余参数用x±s表示，相邻组参数比较用t检验。
2 结果
星形细胞瘤Ⅰ～Ⅳ级细胞核形态参数测定结果见附表。其中瘤细胞核密度为测量中瘤细胞核个数除以测量场面积所得，用千个/mm2表示，其均数按Ⅰ～Ⅲ级顺序依次增大。各组瘤细胞核面积、核平均直径的均数和标准差及变异系数按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，相邻组均数比较有高度显著差异(P<0.01)。
附表 各级星形细胞瘤细胞核形态参数测定结果
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级
, http://www.100md.com
n
15
33
29
10
核面积(μm2)
18.37±4.28
23.69±9.20*
27.70±18.30*
45.57±60.40*
核面积CV(%)
, 百拇医药
23.29
38.83
66.06
132.54
核平均直径(μm)
4.86±0.72
5.54±1.35*
6.17±2.01*
8.03±6.50*
核平均直径CV(%)
14.81
, http://www.100md.com
24.37
32.57
80.95
核密度(千个/mm2)
4.55±0.92
7.89±1.41*
10.62±0.95*
8.83±2.56*
*与低一级组比，P<0.05
3 讨论
星形细胞瘤病理分级，主要依靠HE切片光镜下观察进行[1～3]，这种传统检验方法很大程度上受观察者的主观因素影响[3，4]。国内有人[5～7]用免疫组化，PCR-SSCP分析法，流式细胞仪(FCM)对脑星形细胞瘤P53蛋白，PCNA表达，DNA异倍体数量，与该肿瘤分级关系进行研究。国外学者[8]用MIB-1标记星形细胞瘤，并用图象定量分析技术对其标记指数进行评估。上述研究均显示瘤细胞的P53蛋白和PCNA表达，DNA异倍体数量，MIB-1标记指数随该肿瘤恶性级别的升高而呈上升趋势，相邻级别之间有显著差异。目前这些检测方法多数用于脑星形细胞瘤预后的估计，亦有人提出PCNA平均指数可作为星形细胞瘤组织学分级的指标[7]，但是这种方法未能广泛应用。
, http://www.100md.com
本文用计算机辅助的细胞形态定量分析，以HE切片为分析材料，建立在光镜观察基础上，全面观察组织结构，选取有代表性的视野和5项指标(核面积及变异系数、核平均直径及变异系数、核密度)，对星形细胞瘤组织学分级的瘤细胞丰富程度、核大、核形态、大小、异型性等进行计算机测量，使形态学描述得以数字化，在传统检验方法与计算机自动化处理之间架起一座桥梁。本文中各组瘤细胞核面积、核平均直径按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，与周建华等[9]所作颅内肿瘤细胞的图像分析的检测结果基本一致。光镜下瘤细胞丰富程度即细胞密度，用细胞核密度表示，在本文中其均数按星形细胞瘤Ⅰ～Ⅲ级顺序依次增大，而星形细胞瘤Ⅳ级因为有多量核大异形细胞出现，占据测量场面积相对较多，其均数为8.83千个/mm2，故小于Ⅲ级10.62千个/mm2，但其余参数数值仍高于Ⅲ级。郝卓芳等[4]认为，核形态参数的标准差可表达瘤细胞核的多形性或不均一性。本文根据统计学原理用核参数的变异系数(CV)[10]，即标准差(s)除以均数(
)之百分比，更直观地表达瘤细胞核的异形性。例如：在附表中各组瘤细胞核面积标准差及变异系数按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，其标准差分别为4.28，9.20，18.30，60.64，组间数值差距较小。而其变异系数分别为23.29%，38.83%，66.06%，132.54%，组间数值差距较大，其中Ⅱ级<40%，Ⅲ级>60%，这种现象充分反映该肿瘤分化程度渐次降低，恶性程度逐渐增高的衍变过程。
, http://www.100md.com
参考文献
1 陈忠年，等.实用外科病理学.上海：上海医科大学出版社，1997∶663
2 刘复生，刘彤华.肿瘤病理学.北京：北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社，1997∶1908，1923
3 同济医科大学病理教研室，中山医科大学病理教研室编著.外科病理学.武汉：湖北科学技术出版社，1999∶1170
4 郝卓芳，等.星形细胞瘤瘤细胞形态定量测量的研究.广州医学院学报，1994，22∶38
5 郭品正，等.脑星形细胞瘤P53抗癌基因突变的研究.临床神经病学杂志，1998，11(4)∶210
6 张建国，等.FCM对脑星形细胞瘤DNA含量和P53蛋白表达的测定及其相关性研究.中国肿瘤临床，1998，25(4)∶245
, 百拇医药
7 张建国，等.脑星形细胞瘤PCNA表达的免疫组化研究.实用肿瘤学杂志，1997，11(3)∶161
8 Giannini C, et al. Cellular proliferation in pilocytic and diffuse astrocytomas. J Neuropathol Exp Neurol， 1999,58(1)∶46
9 周建华，等.冰冻切片与石蜡切片中常见颅内肿瘤细胞的图像分析.湖南医科大学学报，1997，22∶240
10 杨树勤.卫生统计学.第3版.北京：人民卫生出版社，1998∶16
(1999年6月18日收稿), http://www.100md.com
单位：唐 威 蔺玉昌 ：江苏省无锡市第二人民医院，无锡，214002；梁军潮：广州军区广州总医院神经外科；董亮：苏州医学院病理学教研组
关键词：星形细胞瘤；核形态测量；图像分析
苏州医学院学报991111 摘要 目的：探讨瘤细胞核形态测量与星形细胞瘤病理分级关系。方法：应用病理图像分析系统(CMIAS系列)对87例星形细胞瘤的细胞核面积、核平均直径及核密度进行测量，按Ⅰ～Ⅳ级分组统计显示。结果：各组瘤细胞核面积、核平均直径的均数和标准差及变异系数按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，核密度按Ⅰ～Ⅲ级顺序依次增大，相邻组均数比较有高度显著性差异(P<0.01)。结论：瘤细胞核的形态测量、核异形性的数字化表达，可作为星形细胞瘤病理分级，特别是分级中用于区分肿瘤高度恶性或低度恶性的重要工具。
中图法分类 R730.264
, 百拇医药
Nucleus Image Analysis of Astrocytoma for Tumor's
Pathological Gradation
Tangwei, Liang Junchao, Ling Yuchang, et al
(The Second People's Hospital of Wuxi, Jiangsu Wuxi,214002)
Abstract Computer-aided image analysis technique was used to measure three parameters (area, average diameter, density) of nuclei in 87 cases of astrocytoma. The results showed that the parameters of nucleus area, nucleus average diameter and coefficient of variation of three parameters became greater as the grade of astrocytoma ascended from grade one to grade four, the parameter of nuclei density became greater as the grade of astrocytoma ascended from grade one to grade three as well. There was significant defference between different pathological grades(P<0.01). It is considered that image analysis will be helpful to the pathological gradation of astrocytoma, specially in distinguishing the degree of the tumor's maligmamcy.
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Key words astrocytoma; nucleus image analysis; computer-aided
传统的星形细胞瘤病理分级是根据肿瘤的大体及组织学形态，将肿瘤分为4级[1]。本文应用病理图像分析系统对星形细胞瘤的瘤细胞核多项参数进行测量，使用具体数字表达肿瘤的细胞密度及核异形性特征，有助于该肿瘤的病理分级。
1 材料与方法
1.1 标本与分级：87例星形细胞瘤全部为本院神经外科手术标本，10%福尔马林液固定，石蜡包埋，切片厚度4μm,HE染色。按肿瘤病理学[2]分类标准进行分类，其中星形细胞瘤Ⅰ级15例，Ⅱ级33例，Ⅲ级29例，Ⅳ级10例。
1.2 用OlympusBX40显微镜，高分辨摄像头摄取图像，用北航图像中心CMIAS系列病理图像分析系统进行细胞核测量。每例切片在40倍物镜下选取2～3个视野，每例检测细胞>100个，细胞图像经分割处理，定标测得每个细胞核面积、平均核直径及测量场内核密度。
, 百拇医药
1.3 统计学处理：变异系数(CV)用百分比表示，其余参数用x±s表示，相邻组参数比较用t检验。
2 结果
星形细胞瘤Ⅰ～Ⅳ级细胞核形态参数测定结果见附表。其中瘤细胞核密度为测量中瘤细胞核个数除以测量场面积所得，用千个/mm2表示，其均数按Ⅰ～Ⅲ级顺序依次增大。各组瘤细胞核面积、核平均直径的均数和标准差及变异系数按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，相邻组均数比较有高度显著差异(P<0.01)。
附表 各级星形细胞瘤细胞核形态参数测定结果
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级
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n
15
33
29
10
核面积(μm2)
18.37±4.28
23.69±9.20*
27.70±18.30*
45.57±60.40*
核面积CV(%)
, 百拇医药
23.29
38.83
66.06
132.54
核平均直径(μm)
4.86±0.72
5.54±1.35*
6.17±2.01*
8.03±6.50*
核平均直径CV(%)
14.81
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24.37
32.57
80.95
核密度(千个/mm2)
4.55±0.92
7.89±1.41*
10.62±0.95*
8.83±2.56*
*与低一级组比，P<0.05
3 讨论
星形细胞瘤病理分级，主要依靠HE切片光镜下观察进行[1～3]，这种传统检验方法很大程度上受观察者的主观因素影响[3，4]。国内有人[5～7]用免疫组化，PCR-SSCP分析法，流式细胞仪(FCM)对脑星形细胞瘤P53蛋白，PCNA表达，DNA异倍体数量，与该肿瘤分级关系进行研究。国外学者[8]用MIB-1标记星形细胞瘤，并用图象定量分析技术对其标记指数进行评估。上述研究均显示瘤细胞的P53蛋白和PCNA表达，DNA异倍体数量，MIB-1标记指数随该肿瘤恶性级别的升高而呈上升趋势，相邻级别之间有显著差异。目前这些检测方法多数用于脑星形细胞瘤预后的估计，亦有人提出PCNA平均指数可作为星形细胞瘤组织学分级的指标[7]，但是这种方法未能广泛应用。
, http://www.100md.com
本文用计算机辅助的细胞形态定量分析，以HE切片为分析材料，建立在光镜观察基础上，全面观察组织结构，选取有代表性的视野和5项指标(核面积及变异系数、核平均直径及变异系数、核密度)，对星形细胞瘤组织学分级的瘤细胞丰富程度、核大、核形态、大小、异型性等进行计算机测量，使形态学描述得以数字化，在传统检验方法与计算机自动化处理之间架起一座桥梁。本文中各组瘤细胞核面积、核平均直径按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，与周建华等[9]所作颅内肿瘤细胞的图像分析的检测结果基本一致。光镜下瘤细胞丰富程度即细胞密度，用细胞核密度表示，在本文中其均数按星形细胞瘤Ⅰ～Ⅲ级顺序依次增大，而星形细胞瘤Ⅳ级因为有多量核大异形细胞出现，占据测量场面积相对较多，其均数为8.83千个/mm2，故小于Ⅲ级10.62千个/mm2，但其余参数数值仍高于Ⅲ级。郝卓芳等[4]认为，核形态参数的标准差可表达瘤细胞核的多形性或不均一性。本文根据统计学原理用核参数的变异系数(CV)[10]，即标准差(s)除以均数(
)之百分比，更直观地表达瘤细胞核的异形性。例如：在附表中各组瘤细胞核面积标准差及变异系数按Ⅰ～Ⅳ级顺序依次增大，其标准差分别为4.28，9.20，18.30，60.64，组间数值差距较小。而其变异系数分别为23.29%，38.83%，66.06%，132.54%，组间数值差距较大，其中Ⅱ级<40%，Ⅲ级>60%，这种现象充分反映该肿瘤分化程度渐次降低，恶性程度逐渐增高的衍变过程。, http://www.100md.com
参考文献
1 陈忠年，等.实用外科病理学.上海：上海医科大学出版社，1997∶663
2 刘复生，刘彤华.肿瘤病理学.北京：北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社，1997∶1908，1923
3 同济医科大学病理教研室，中山医科大学病理教研室编著.外科病理学.武汉：湖北科学技术出版社，1999∶1170
4 郝卓芳，等.星形细胞瘤瘤细胞形态定量测量的研究.广州医学院学报，1994，22∶38
5 郭品正，等.脑星形细胞瘤P53抗癌基因突变的研究.临床神经病学杂志，1998，11(4)∶210
6 张建国，等.FCM对脑星形细胞瘤DNA含量和P53蛋白表达的测定及其相关性研究.中国肿瘤临床，1998，25(4)∶245
, 百拇医药
7 张建国，等.脑星形细胞瘤PCNA表达的免疫组化研究.实用肿瘤学杂志，1997，11(3)∶161
8 Giannini C, et al. Cellular proliferation in pilocytic and diffuse astrocytomas. J Neuropathol Exp Neurol， 1999,58(1)∶46
9 周建华，等.冰冻切片与石蜡切片中常见颅内肿瘤细胞的图像分析.湖南医科大学学报，1997，22∶240
10 杨树勤.卫生统计学.第3版.北京：人民卫生出版社，1998∶16
(1999年6月18日收稿), http://www.100md.com