CDT-VIBE序列DCE-MRI：血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)與乳腺癌預(yù)后因子的相關(guān)性

武峰， 李亞光， 胡益祺， 艾濤， 夏黎明

相對于傳統(tǒng)的乳腺癌預(yù)后指標(biāo)，雌激素受體(estrogen receptor，ER)、孕激素受體(progesterone receptor，PR)、人類表皮生長因子受體(human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)和細(xì)胞增殖抗原標(biāo)記物(Ki-67)等預(yù)后因子越來越多的應(yīng)用于患者治療方案的制訂和療效的評估[1]。ER、PR和HER-2等預(yù)后因子與乳腺腫瘤生長方式、生長速度、惡性程度等生物學(xué)行為密切相關(guān)，其存在和表達(dá)可以進(jìn)一步引起組織病理學(xué)改變。因此，準(zhǔn)確獲取腫瘤細(xì)胞的分子標(biāo)記物的特征對乳腺癌的臨床決策起著重要作用。目前，臨床上通常采用空心針穿刺活檢術(shù)或手術(shù)后多點(diǎn)取材的方法獲得乳腺腫瘤的生物學(xué)標(biāo)記或分子分型特征。但是，由于取樣數(shù)量和部位的限制及腫瘤異質(zhì)性的存在，對最具進(jìn)展性、高度侵襲性的區(qū)域有可能漏檢[2]。

動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像借助血管內(nèi)對比劑和磁共振快速采集技術(shù)，通過適當(dāng)?shù)乃幋鷦?dòng)力學(xué)模型，可獲得反映病灶血流灌注和血管通透性的定量參數(shù)(Ktrans、Kep、Ve)，從而能全面、無創(chuàng)地反映腫瘤內(nèi)不同區(qū)域組織細(xì)胞的生物學(xué)行為。本研究擬采用高時(shí)間和空間分辨率的DCE-MRI技術(shù)，初步探討血流動(dòng)力學(xué)定量參數(shù)與乳腺癌預(yù)后因子之間的關(guān)系。

材料與方法

1.臨床資料

回顧性分析2014年12月-2016年7月在本院行DCE-MRI檢查且經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的96例浸潤性乳腺癌患者的病例資料。所有病灶經(jīng)手術(shù)切除并進(jìn)行組織病理及免疫組化檢查。將病灶壞死范圍較大(3例)、直徑小于1 cm(5例)和呈非腫塊樣強(qiáng)化(7例)及MR圖像上運(yùn)動(dòng)偽影嚴(yán)重(2例)病例剔除，最終71例患者(71個(gè)病灶)被納入本研究。

患者年齡19～65歲，中位年齡48歲；病灶最大徑10～92 mm，中位值41 mm。病理結(jié)果顯示，ER陽性44例(63.8%)，陰性25例(36.2%)；PR陽性42例(60.9%)，陰性27例(39.1%)；Her-2陽性25例(36.2%)，陰性45例(63.8%)；Ki-67陽性48例(69.6%)，陰性22例(30.4%)。

2.檢查方法

使用Siemens Skyra 3.0T MR掃描儀和4通道乳腺專用相控陣線圈?；颊呷「┡P位，雙乳自然懸垂于線圈內(nèi)。掃描方案如下。①常規(guī)三平面定位像；②橫軸面脂肪抑制FSE T2WI：TR 3700 ms，TE 101 ms，視野320 mm×320 mm，層厚4.0 mm，掃描時(shí)間2 min 6 s；③多反轉(zhuǎn)角T1-mapping：TR 5.40 ms，TE 2.46/3.69 ms，TA 1 min 5 s，視野320 mm×320 mm，層厚1.5 mm，反轉(zhuǎn)角2°/14°；④基于CDT-VIBE的DCE-MRI：TR 5.4 ms，TE 2.46/3.69 ms，視野320 mm×320 mm，反轉(zhuǎn)角9°，層厚1.5 mm，空間分辨率1.0 mm×1.0 mm×1.5 mm， 11.2 s/期，共掃描35期，總掃描時(shí)間為7 min 20 s。掃描3期后，由高壓注射器經(jīng)肘靜脈注入釓雙胺注射液(歐乃影，Gd-DTPA-BMA)，劑量0.1 mmol/kg，注射流率2.5 mL/s，隨后以相同流率注射20 mL生理鹽水沖管。

3.圖像后處理

將T1-mapping及35期DCE-MRI圖像傳到系統(tǒng)工作站，選擇Tissue 4D軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理。采用Tofts雙室藥代動(dòng)力學(xué)模型，并選取人群平均動(dòng)脈輸入函數(shù)(population arterial input function)進(jìn)行計(jì)算，獲得以下血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)：①容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(inflow transfer constant，Ktrans)，代表對比劑從血漿(中央室)滲漏到外周室的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，單位為min-1；②再分布常數(shù)(outflow rate constant，Kep)，代表對比劑從外周室返回中央室的速率常數(shù)；③血管外細(xì)胞外間隙容積比(the extravascular space volume per unit volume of tissue，Ve)，每單位體積組織內(nèi)血管外細(xì)胞外間隙的大小。Ktrans、Kep和Ve三者關(guān)系滿足下式：Ve=Ktrans/Kep。ROI的選取及基本要求：選擇每個(gè)病灶的最大層面及其相鄰層面，共三個(gè)層面，手動(dòng)沿病灶邊緣勾劃感興趣區(qū)，避開病灶內(nèi)明顯壞死區(qū)及血管、鈣化灶，盡可能地包含整個(gè)病灶。取三個(gè)層面的平均值作為最后參數(shù)值。

圖1 左乳浸潤性乳腺癌(PR-)。a) 乳腺動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像； b) 定量參數(shù)圖(Ktrans=0.651min-1,Kep=1.413min-1,Ve=0.452；c) 偽彩圖。 圖2 左乳浸潤性乳腺癌(PR+)。 a) 乳腺動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像； b) 定量參數(shù)圖(Ktrans=0.344min-1,Kep=0.638min-1,Ve=0.534； c) 偽彩圖。

4.免疫組化分析

采用常規(guī)免疫組化SP法對ER、PR、Her-2和Ki-67進(jìn)行檢測。參照2010年《ASCO/CAP乳腺癌激素受體IHC檢測指南》[3]， ER和PR評估方法：腫瘤細(xì)胞核≥1%為陽性，<1%為陰性；Her-2的評判標(biāo)準(zhǔn)：(-)和(+)為Her-2陰性，()為Her-2陽性，()為Her-2可疑陽性，需進(jìn)一步行FISH檢測，F(xiàn)ISH結(jié)果顯示基因擴(kuò)增則為Her-2陽性，反之則為陰性[4]。參照2011年St.Gallen國際乳腺會(huì)議確定標(biāo)準(zhǔn)，在高倍鏡下，計(jì)算任意10個(gè)視野的陽性細(xì)胞數(shù)所占比例的平均值：陽性細(xì)胞百分比<14%為低表達(dá)，≥14%為高表達(dá)[5]。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較ER、PR和Her-2陰性和陽性組間及Ki-67高、低表達(dá)組間定量參數(shù)的差異。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，Ktrans、Kep和Ve測量值均符合正態(tài)分布。各項(xiàng)預(yù)后因子的不同表達(dá)情況下血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表1～4。

表1 不同表達(dá)狀態(tài)ER組的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析

表2 不同表達(dá)狀態(tài)PR組的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析

表3 不同表達(dá)狀態(tài)Her-2組的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析

表4 不同表達(dá)狀態(tài)Ki-67組的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析

PR陰性組中乳腺癌病灶的Ktrans、Kep值顯著高于PR陽性組(圖1～2)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；而兩組之間Ve值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。Ki-67低表達(dá)組的Ktrans、Kep和Ve值均顯著低于Ki-67高表達(dá)組，組間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。ER及Her-2不同表達(dá)狀態(tài)組間Ktrans、Kep和Ve值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

討 論

DCE-MRI是一種反映組織微循環(huán)血流灌注情況的成像技術(shù)，其信號(hào)的變化可用藥代動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為對比劑濃度，計(jì)算后可獲得反映血流動(dòng)力學(xué)特征的定量參數(shù)，從而能夠無創(chuàng)、準(zhǔn)確地反映病灶內(nèi)不同組織細(xì)胞的生物學(xué)行為[6-7]。

臨床上通常采用ER和PR作為指導(dǎo)乳腺癌的內(nèi)分泌治療及評估預(yù)后的指標(biāo)。ER和PR陽性的患者可以接受內(nèi)分泌治療，療效和預(yù)后較好，生存率高[8]。本研究結(jié)果顯示，ER陰性組與陽性組之間各項(xiàng)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而PR陰性組的Ktrans和Kep明顯高于PR陽性組(P<0.05)，提示PR陰性的乳腺癌，腫瘤微血管生長快，血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育不完善，微血管通透性增加，對比劑在中央室和周圍室之間交換速度增加。臨床上，PR表達(dá)狀況通常作為輔助ER預(yù)測乳腺癌內(nèi)分泌治療療效的指標(biāo)。但也有研究結(jié)果顯示PR的表達(dá)狀態(tài)不僅僅接受ER的激活，還受cAMP介導(dǎo)的其它通路的調(diào)節(jié)[9]。本研究結(jié)果顯示，與PR陽性組相比，PR陰性組中腫瘤新生血管更豐富，其Ktrans和Kep值較高。

HER-2是評估乳腺癌預(yù)后的獨(dú)立性因素之一，屬于表皮生長因子受體，與乳腺癌進(jìn)展及預(yù)后有著密切關(guān)系[10]。因此，HER-2陽性者易發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)移，患者的預(yù)后較差。另外。臨床上常根據(jù)HER-2的表達(dá)狀況選擇用藥方案，對HER-2陽性患者進(jìn)行曲妥珠單抗藥物靶向治療。本研究顯示HER-2陰性和陽性組間血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而這可能是因?yàn)镠ER-2的作用途徑與腫瘤進(jìn)展過程中微血管的生成無明顯相關(guān)性[11]。

Ki-67抗原為細(xì)胞核內(nèi)增殖相關(guān)蛋白，是判斷腫瘤細(xì)胞活性增殖活性及預(yù)后的指標(biāo)。有研究表明，Ki-67高表達(dá)者發(fā)生腫瘤復(fù)發(fā)的可能性大，患者預(yù)后不佳[12]。本研究結(jié)果顯示，Ki-67高表達(dá)者的Ktrans、Kep和Ve值明顯高于Ki-67低表達(dá)者。這可能提示Ki-67高表達(dá)者乳腺癌病灶內(nèi)微血管密度高，血管壁通透性增加，局部血供豐富。

雖然DCE-MRI定量參數(shù)在一定程度上與乳腺癌預(yù)后因子具有良好的相關(guān)性，但是其結(jié)果受掃描技術(shù)的影響較大，不同研究者之間的結(jié)論存在較大的差異[13]。其中，時(shí)間分辨率是影響動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI定量參數(shù)及其診斷效能的重要因素[14]；高時(shí)間分辨力序列采樣頻率增高，因此所獲得的定量參數(shù)能更真實(shí)地反映組織血流動(dòng)力學(xué)特征。目前臨床實(shí)踐中，DCE-MRI常采用3D GRE序列，其優(yōu)勢在于具有較高的空間分辨力，有利于乳腺病灶內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)的觀察和小病灶的檢出；然而，其時(shí)間分辨力一般較低(60～90 s/期)，無法真實(shí)描述病灶內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)的流入曲線，顯著降低DCE-MRI定量分析的準(zhǔn)確性[15]。而此項(xiàng)技術(shù)的局限性是時(shí)間分辨率的提高會(huì)導(dǎo)致掃描序列的空間分辨率降低。郝雯等[16]的研究顯示，時(shí)間分辨力的降低會(huì)引起部分組織的信號(hào)數(shù)據(jù)失真，時(shí)間分辨率在24s以上基本上能獲取穩(wěn)定的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)值。本研究中采用基于并行采集技術(shù)(controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration，CAIPIRINHA)、水脂分離技術(shù)(Dixon)及隨機(jī)軌跡時(shí)間分辨成像技術(shù)(time-resolved imaging with interleaved stochastic trajectories，TWIST)結(jié)合的容積插入法屏氣掃描(volumetric interpolated breath-hold examination，VIBE)技術(shù)(簡稱CDT-VIBE)，從而實(shí)現(xiàn)了超快速(11.2 s/期)、高空間分辨力(1.0 mm×1.0 mm×1.5 mm)掃描[17]。這樣所獲取的DCE-MRI定量參數(shù)更能反映病灶的血流動(dòng)力學(xué)特征，提高定量分析的準(zhǔn)確性和可靠性。

本研究仍存在不足之處：①僅采用了經(jīng)典的Tofts兩室模型，而與采用其它模型得出的結(jié)論是否有差異還需要進(jìn)一步證實(shí)；②受限于空間分辨力的影響，本研究采用Population AIF進(jìn)行定量分析，在一定程度上降低了研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和敏感性；③本研究僅采用均值分析對不同樣本之間的差異進(jìn)行比較，缺乏相關(guān)關(guān)系或回歸分析，不能真實(shí)反映定量參數(shù)與乳腺癌預(yù)后因子之間相關(guān)性的大小。鑒于本研究中采用的序列是一項(xiàng)DCE-MRI新技術(shù)，對其測量的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)與預(yù)后因子的相關(guān)性進(jìn)行了初步探討，在后面的工作中我們將進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法，爭取更準(zhǔn)確地評估DCE-MRI與乳腺癌預(yù)后因子之間的相關(guān)性。

綜上所述，采用超快速、同步水脂分離的高空間分辨力掃描技術(shù)(CDT-VIBE)DCE-MRI獲得的血流動(dòng)力學(xué)定量參數(shù)能在一定程度上反映乳腺癌腫瘤細(xì)胞分子標(biāo)記物的表達(dá)水平，將有可能為進(jìn)一步完善乳腺癌的分子分型以及療效預(yù)測、評估提供了新的方法。