氫質(zhì)子磁共振波譜監(jiān)測乳腺癌新輔助化療療效的應(yīng)用研究

汪曉紅 彭衛(wèi)軍 譚紅娜 信 超 顧雅佳 唐 峰 毛 健

乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤,術(shù)前新輔助化療(neoad juvant chemotherapy,NAC)配合手術(shù)是目前認為提高局部晚期乳腺癌患者生存率的有效手段[1]。NAC的應(yīng)用使在體監(jiān)測腫瘤化療反應(yīng)成為可能,由于目前臨床應(yīng)用于乳腺癌的化療藥物品種繁多,因此,在治療早期了解藥物療效有助于正確選擇合理的治療方案。在腫瘤形態(tài)學(xué)發(fā)生變化之前早期評估乳腺癌NAC的療效將直接影響治療效果及其預(yù)后[2]。氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)是利用磁共振現(xiàn)象,對生物體內(nèi)化合物組成及含量測定分析的技術(shù),通過提供活體內(nèi)腫瘤的生化代謝信息,有望在NAC治療早期評價療效,協(xié)助臨床制定有效的治療方案。本研究就1H-MRS在監(jiān)測乳腺癌及NAC療效中的應(yīng)用價值開展初步探索。

方 法

1.一般資料

前瞻性分析自2006年9月～2009年3月間一組99例在術(shù)前進行NAC(化療方案為:紫杉醇+卡鉑組合)的乳腺癌患者(包括98個浸潤性導(dǎo)管癌,1個黏液腺癌)按療程隨訪的1H-MRS資料(化療前,化療一療程后),所有病例均經(jīng)手術(shù)病理證實?；颊呔鶠榕?年齡 30～63歲,平均年齡48.3歲?；熐安≡畲笮?4.7～ 77.0cm3,平均 24.2cm3。

2.檢查方法

采用GE 1.5T Signa Tw in Speed with Excite雙梯度超導(dǎo)型磁共振掃描儀,患者俯臥于專用的乳腺相控陣表面線圈上,使雙側(cè)乳房自然懸垂于線圈洞穴內(nèi)。常規(guī)三平面定位掃描后,采用FSE T1W I(TR 480m s、TE10m s、ETL=2)、T 2W I加脂肪抑制 (TR 3200m s,TE85m s)橫斷位掃描,層厚 5mm,層隔1mm,矩陣 256×160,激勵次數(shù) 4次。之后行動態(tài)增強掃描,采用多時相增強乳腺容積成像 (VIBRANT序列),TR/TE3.9/1.1ms、回波時間T I14ms、層厚3.2mm,無間距,掃描層數(shù)116層,翻轉(zhuǎn)角15°軸位掃描,視野 32cm;矩陣 416×288;激勵次數(shù) 1次,檢查前用12G靜脈留置針建立靜脈通道,造影劑采用Gd-DTPA(德國先靈公司的M agnevist),用量為0.2mmol/kg,于10s內(nèi)快速團注,繼而快速推注10ml生理鹽水。在增強圖像上選擇體素感興趣區(qū) (voxel of interest,VO I),盡量選擇瘤體實質(zhì)部分,避開壞死區(qū)域及鄰近的脂肪組織。行1H-MRS掃描序列(PROSE序列):TR/TE=2000/90ms,FOV:20cm,激勵次數(shù) (NEX)=8,VOI大小15mm×15mm×15mm,矩陣 1×1,水峰半高全寬FWHM(fu ll-w id th at half-maxim um)為8～18Hz,掃描時間 176s,化療前及一療程后MRS檢查方法及參數(shù)保持一致,包括選定VO I區(qū)大小、部位亦盡量與初次檢查保持一致。后處理利用SAGE軟件分析處理譜線,選取合格譜線(基線相對平穩(wěn)、無明顯變形及干擾峰)并測量主要代謝物波峰指標,以膽堿峰(3.2ppm)峰高及峰下面積、信噪比作為分析數(shù)據(jù)源,進行治療前后的比較。

3.數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

以病理結(jié)果為金標準,在RECIST(Response Evaluation Criteria in Solid Tum ors)標準[3],即測量比較瘤體最大徑的基礎(chǔ)上,用腫瘤三維體積變化來評估療效,影像學(xué)評估化療前后乳腺腫瘤體積縮小65%及以上為治療有效,縮小體積小于65%或較前增大為無效[4,5]。

所有數(shù)據(jù)由Excel 2003錄入,定量數(shù)據(jù)用x+s表示。所有測量數(shù)據(jù)用SPSS16.0統(tǒng)計軟件分析,計量資料首先采用單樣本K-S擬合優(yōu)度檢驗,檢驗樣本的分布是否符合正態(tài)分布。計算所有病例中,1H-M RS檢查的成功率,膽堿峰檢測的敏感性,分別對治療有效/無效組化療前,一療程后腫瘤1H-M RS測得的膽堿峰峰高、峰下面積及膽堿信噪比(膽堿信噪比=膽堿峰高/噪聲)進行配對 t檢驗。所有的檢驗均用雙側(cè)檢驗,P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.1H-MRS結(jié)果

在體乳腺癌灶1H-M RS譜線在0～5ppm的取值范圍中可見到3個主要代謝峰(水峰、膽堿復(fù)合峰、脂肪聯(lián)合峰)。本組乳腺癌1H-M RS監(jiān)測成功率為83.8%(83/99),其中2例近腋窩、胸壁的腫瘤,3例近皮下較表淺的乳腺癌灶行1H-MRS檢查失敗;有5例譜線變形嚴重,出現(xiàn)明顯寬大的干擾峰,因而掩蓋了主要代謝產(chǎn)物共振峰。另有6例譜線呈鋸齒狀改變,導(dǎo)致無法正確辨認代謝產(chǎn)物共振峰。亦有5例部分基線不平穩(wěn)的現(xiàn)象,但尚能辨認代謝產(chǎn)物共振峰,故仍將其歸在成功病例中。在成功施行1H-MRS檢查,并基線尚平穩(wěn)的1H-MRS譜線的乳腺癌病例中,發(fā)現(xiàn)3.2ppm處明顯可測量的膽堿峰有63例,敏感性為75.9%(63/83)。

2.治療效果

1H-MRS成功檢測到膽堿峰的63個病例中,48個于NAC一療程后成功隨訪。化療結(jié)束后療效判斷,以影像學(xué)評估其中8例治療無效,40例有效。治療有效組一療程后,腫瘤體積平均縮小1.2±3.1cm3(-2.1～10.9cm3),t=2.005,P=0.055,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

比較有效與無效兩組間治療前膽堿峰峰高、峰下面積及膽堿信噪比之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義 (P＜0.05),有效組初始Cho峰高、峰下面積及信噪比均高于無效組(表1)。

表1 治療有效、無效組之間初始Cho峰高、峰下面積及膽堿信噪比比較

3.分別比較有效組與無效組治療前后膽堿峰峰高、峰下面積及膽堿信噪比之間差異

統(tǒng)計治療有效組一療程后膽堿峰峰高、峰下面積及膽堿信噪比的變化:其中大部分經(jīng)NAC一療程后Cho消失(占82.5%,33/40),僅7例表現(xiàn)為Cho的下降。統(tǒng)計結(jié)果P值均小于0.01,認為有效組治療前與一療程后腫瘤Cho峰高、峰下面積及膽堿信噪比變化有統(tǒng)計學(xué)意義,有效組經(jīng)NAC一療程后Cho峰高、峰下面積及信噪比均有顯著下降(圖1,表2)。

無效組治療前與一療程后腫瘤Cho峰高、峰下面積及膽堿信噪比變化無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05,表3,圖 2)。

表2 治療有效組NAC前及一療程后Cho峰高、峰下面積及膽堿信噪比比較

表3 治療無效組NAC前及一療程后Cho峰高、峰下面積及膽堿信噪比比較

討 論

1.乳腺癌新輔助化療及影像學(xué)評價

乳腺癌NAC是術(shù)前對局部晚期乳腺癌患者進行全身系統(tǒng)性的細胞毒性藥物治療,以使腫瘤降期,達到保乳手術(shù)治療的目的,加上術(shù)后的鞏固化療,明顯改善其療效及預(yù)后[1,4]。乳腺癌NAC的關(guān)鍵在于提高有效率。準確的療效評價有助于臨床優(yōu)化治療方案,合理選擇手術(shù)時機。傳統(tǒng)影像學(xué)方法很難正確評估治療療效,容易受治療后纖維化或壞死組織的干擾。目前,運用磁共振成像技術(shù)監(jiān)測乳腺癌NAC療效的研究已有報道[6]。

以往有關(guān)乳腺1H-M RS的研究較少,因為乳腺內(nèi)水和脂肪的含量較高,寬大的脂肪峰或水峰常掩蓋所需測量的主要波峰,影響了瘤體內(nèi)代謝產(chǎn)物的測量。另外,M RS檢查對硬件及技術(shù)的要求較高,如場強及勻場的要求等。但近年來,由于高場強磁共振掃描儀的運用及技術(shù)上的改進,有關(guān)MRS在乳腺腫瘤方面的研究時有報道[5-7]。本研究采用的PROSE序列,成功地抑制了主要的脂肪、水信號,對膽堿峰的檢測敏感性有了明顯的提高,使1H-MRS成功應(yīng)用于臨床成為可能[8]。

2.乳腺癌1H-MRS譜線特點

1H-MRS診斷乳腺惡性腫瘤的標準主要基于瘤體內(nèi)能檢測到明顯的膽堿化合物[8-10]。通過1HM RS譜線檢測到化學(xué)位移3.2ppm處明顯抬高的波峰即為膽堿復(fù)合峰,膽堿復(fù)合物(tCho)主要由游離膽堿、膽堿磷酸和甘油膽堿磷酸組成。在活體組織中,tCho產(chǎn)生的化學(xué)位移形成的小共振峰可融合,組成一個獨立的共振峰,提示癌組織中tCho的含量明顯升高[9,10],因此tCho可以作為代表腫瘤細胞增殖活性和細胞密度的標志物。

經(jīng)200例細針穿刺證實的樣本MRS檢測[11]發(fā)現(xiàn)用膽堿峰的出現(xiàn)與否鑒別腫瘤良惡性具有較高的敏感性、特異性。在體1H-M RS研究[8-10]證實,在約 70%～96%的乳腺癌病灶中可出現(xiàn)顯著升高的膽堿代謝峰,而僅有14%～18%的乳腺良性腫瘤出現(xiàn)膽堿峰。本研究在成功出現(xiàn)MRS譜線的83例乳腺癌中,檢測出明顯可測量的Cho峰63例,敏感性達 75.9%,與文獻報道相符。

3.1H-MRS監(jiān)測NAC治療反應(yīng)

腫瘤提取物、細胞模型及腫瘤異體移植模型的多項研究[11,12]證實,MRS不但可用于乳腺癌的輔助診斷,還能提供腫瘤NAC早期療效信息?？紤]到通過1H-MRS的譜線分析,可以了解到化療藥物在人體內(nèi)的攝取與代謝,Wolf等[12]研究證實,用MRS監(jiān)測隨訪乳腺癌治療早期療效是可行的。

1H-M RS可以無創(chuàng)傷性檢測組織內(nèi)部生化代謝及生物學(xué)特性,從而了解腫瘤生物學(xué)行為、進展、病理生理學(xué)及治療反應(yīng)等[11,12]。隨著乳腺癌的進展,瘤體內(nèi)tCho的含量將明顯增高;而經(jīng)NAC有效治療后,腫瘤細胞增殖活性降低,生長代謝明顯減弱,細胞逐漸凋亡、壞死,細胞密度下降,tCho的含量隨之降低,而1H-M RS譜線上的tCho峰將出現(xiàn)明顯變化[13]。

Griffiths等[13]對腫瘤模型化療反應(yīng)的研究亦證實,未經(jīng)治療腫瘤的生長及內(nèi)部生化代謝水平遠高于治療后。1H-MRS可監(jiān)測瘤體內(nèi)化療藥物的攝取與代謝,通過腫瘤內(nèi)部組成的生化信息變化,監(jiān)測乳腺癌的治療反應(yīng),且能在腫瘤形態(tài)學(xué)發(fā)生變化前,快速有效地評估治療療效,指導(dǎo)臨床選擇個體化的有效治療方案[9]。2001年Jaganathan等[14]首次應(yīng)用1H-MRS監(jiān)測乳腺癌治療療效時,發(fā)現(xiàn)89%的患者經(jīng)治療后膽堿共振峰消失或明顯減弱。本組資料中,有效組經(jīng)一療程化療后有82.5%的Cho峰消失,而僅7例乳腺癌Cho峰表現(xiàn)為明顯下降。M eisamy等[2]認為1H-M RS能在局部進展期乳腺癌新輔助化療治療最初24h內(nèi)檢測出治療反應(yīng)的變化。因此,NAC前后的1H-M RS波譜分析發(fā)現(xiàn)膽堿復(fù)合峰的消失或減弱可作為早期監(jiān)測局部進展期乳腺癌對NAC的治療反應(yīng)一項有效指標[14]。我們的研究結(jié)果與文獻報道一致,當有效組在NAC一療程后檢測到Cho峰的明顯下降或消失時,腫瘤體積尚未發(fā)生顯著變化。

研究顯示,本組乳腺癌患者化療有效組初始1HMRS測得的膽堿水平(膽堿峰高、峰下面積及信噪比)均明顯高于治療無效組,與文獻報道相符[2]。這可能是因為有效組乳腺癌生長代謝較無效組更為活躍,對化療藥物作用更敏感的緣故,有待于進一步的藥代動力學(xué)研究證實。因此,由1H-M RS提供的早期檢測NAC療效的信息能預(yù)估乳腺癌的治療預(yù)后信息。此外,早期預(yù)估治療療效亦有利于研究者評估新輔助化療中抗腫瘤藥物的作用機制[2]。

4.總結(jié)與不足

本組研究結(jié)果提示,1H-M RS在監(jiān)測乳腺癌方面的應(yīng)用具可行性,但重復(fù)性和穩(wěn)定性仍有欠缺。但在成功出現(xiàn)膽堿峰的乳腺癌患者療程隨訪中發(fā)現(xiàn),治療有效者在瘤體大小發(fā)生變化前膽堿峰明顯減弱或消失,證實1H-M RS可在乳腺癌灶形態(tài)學(xué)發(fā)生變化前監(jiān)測到瘤體內(nèi)主要代謝物的變化,可作為臨床提供療效評價的新手段。

盡管通過乳腺腫瘤模型及臨床的研究證實1HM RS可用于監(jiān)測評估乳腺癌的早期治療反應(yīng),目前1H-MRS應(yīng)用于乳腺技術(shù)上尚存在缺陷,因而在臨床上的運用仍有爭議。M RS檢查對場強、磁場均勻性要求較高,否則會造成化學(xué)位移信息的丟失,易產(chǎn)生偽影,使得波峰或譜線變形而導(dǎo)致波譜質(zhì)量明顯降低,難以用于臨床分析評估指標。此外,由于檢查技術(shù)方法或代謝產(chǎn)物含量低的緣故,其檢測Cho峰的敏感度受限(研究中僅為75.9%),其臨床應(yīng)用還受信噪比、呼吸運動及檢查時間的限制,MRS易產(chǎn)生譜線變形,基線不平穩(wěn)等現(xiàn)象。另外,病灶內(nèi)感興趣區(qū)的定位還受腫瘤形態(tài)(不規(guī)則)、位置(與皮膚、胸壁的關(guān)系)、大小甚至瘤體內(nèi)出血壞死等多因素的影響。

本組1H-M RS研究在增強相定位,由于動態(tài)增強后對病灶定位精確,且增強相瘤體實質(zhì)部分顯示較明顯,容易避開壞死區(qū),在以往腦腫瘤MRS定位亦建立在增強相基礎(chǔ)上已有報道[15],并在乳腺腫瘤MRS的研究中亦已予以證實[16]。因為代謝產(chǎn)物(膽堿復(fù)合物)往往存在于細胞內(nèi),而造影劑Gd-DTPA在細胞外間隙,因此,可以推測造影劑對MRS檢測代謝產(chǎn)物含量的影響是極細微的。因此,1H-MRS完全可以結(jié)合動態(tài)增強MRI,成為輔助監(jiān)測評價乳腺癌NAC早期療效的手段之一。