IVIM定量分析在不同分子分型乳腺癌鑒別診斷中的效果分析

汪 林，陳向榮，許淑惠，連 濤，林錢森，余梅英

(福建醫(yī)科大學(xué)附屬泉州第一醫(yī)院 影像科，福建 泉州 362000)

乳腺癌是一種高度異質(zhì)性的惡性腫瘤，臨床上多根據(jù)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-2(human epidermal growthfactor receptor 2，HER-2)及細(xì)胞增殖抗原標(biāo)記物Ki-67 (antigen identified by monoclonal antibody Ki-67，Ki-67)4種免疫組化指標(biāo)的表達(dá)情況來制定內(nèi)分泌治療方案和判斷預(yù)后[1]。上述免疫組化指標(biāo)均需要取患者腫塊組織活檢，調(diào)查顯示[2]，進(jìn)行乳腺腫塊的活檢操作在一定程度上會導(dǎo)致患者焦慮和痛苦，有必要采用一種非侵入性方式來區(qū)分各種腫瘤亞型。磁共振因其具有軟組織分辨率高、多序列及多參數(shù)成像，且無輻射的優(yōu)點,已成為一種有效的評估乳腺癌的非侵入性手段。既往研究證明,擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)能夠有效反映腫瘤細(xì)胞和組織中的血流灌注情況[3]，在侵襲性腫瘤中，腫瘤細(xì)胞數(shù)量的增加導(dǎo)致細(xì)胞外空間減少，水分子運動受限，體現(xiàn)為表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)降低[4]。臨床實踐表明[5,6]，傳統(tǒng)的單指數(shù)DWI模型獲得的標(biāo)準(zhǔn)ADC值受到組織內(nèi)水分子擴(kuò)散和微循環(huán)灌注兩種成分的影響，無法很好地反映腫瘤組織中的水分子運動情況。國外有學(xué)者針對這一難題提出了體素內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)模型，該模型最初應(yīng)用于腦成像方面，近年來在肝癌的鑒別診斷中也有較好的應(yīng)用[7,8]。體素內(nèi)不相干運動擴(kuò)散加權(quán)成像(intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging，IVIM-DWI)將彌散效應(yīng)和灌注效應(yīng)區(qū)分開，可更為準(zhǔn)確地評價腫瘤組織的擴(kuò)散運動及微循環(huán)灌注情況。目前，國內(nèi)外關(guān)于IVIM-DWI與乳腺癌的研究多局限在區(qū)分惡性和良性病變中[9]，很少有研究報道IVIM參數(shù)在乳腺癌不同亞型的腫瘤中的差異，為彌補(bǔ)這一空白,幫助臨床醫(yī)生通過非侵入性方式確定臨床有用的標(biāo)志物，進(jìn)行本研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2016年7月～2019年3月在我院住院治療的乳腺腫塊153例患者臨床資料，所有患者均經(jīng)穿刺活檢或術(shù)后取病理確診，其中，乳腺癌121例、良性乳腺腫塊32例(乳腺纖維瘤18例、乳腺腺肌病9例、乳頭狀瘤5例)。所有患者均行乳腺MRI檢查，獲得完整的MRI資料；患者在MRI檢查前3個月內(nèi)，未行乳腺穿刺活檢或手術(shù)等乳腺有創(chuàng)治療；乳腺癌患者M(jìn)RI檢測前3個月未行任何形式的放化療措施；所有患者均為女性，乳腺腫塊位于單側(cè)乳房，腫瘤單發(fā)，臨床資料完整。乳腺癌患者經(jīng)檢查檢驗符合《中國抗癌協(xié)會乳腺癌診治指南與規(guī)范(2015版)》[10]中乳腺癌的診斷，并經(jīng)免疫組化檢查確定分子分型。排除轉(zhuǎn)移性腫瘤、乳腺彌漫性病變患者、乳腺腫塊伴液化壞死或粗大鈣化者。

收集患者年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、絕經(jīng)情況、孕次等資料，根據(jù)免疫組化的不同結(jié)果將患者分為Luminal-A組(22例)、Luminal-B組(51例)、HER2組(23例)、三陰性組(25例)、良性腫塊組(32例)，5組患者的一般資料不存在統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，見表1。

1.2 方法

1.2.1乳腺癌分子分型檢測

根據(jù)《原發(fā)性乳腺癌規(guī)范化診療指南(試行)》的相關(guān)要求和規(guī)范[11]，將腫瘤組織行免疫組化檢查進(jìn)行分子分型。

(1) ER及PR的判讀。采用免疫組化法檢測：病理切片染色后統(tǒng)計細(xì)胞核被染成棕黃色的癌細(xì)胞，評估整張切片中陽性染色的腫瘤細(xì)胞占腫瘤細(xì)胞的比例，當(dāng)視野內(nèi)被染色的腫瘤細(xì)胞核≥1%，即為ER/PR的陽性[12]。估算陽性腫瘤細(xì)胞的百分比：對整張切片進(jìn)行觀察，分析陽性染色細(xì)胞占所有腫瘤細(xì)胞的百分比，根據(jù)陽性染色強(qiáng)度來分弱、中、強(qiáng)。

(2) HER-2的IHC的判讀。參照《乳腺癌HER-2檢測指南(2014版)》[13]，0+：無染色或≤10%的浸潤癌細(xì)胞膜呈現(xiàn)不完整的、微弱的染色；1+：>10%的浸潤癌細(xì)胞呈現(xiàn)細(xì)胞膜不完整的、微弱的染色；2+：>10%的浸潤癌細(xì)胞膜呈現(xiàn)弱至中等強(qiáng)度和/或不完整的染色，或≤10%的浸潤癌細(xì)胞膜呈現(xiàn)強(qiáng)而完整的染色，對于這種不確定再經(jīng)熒光原位雜交技術(shù)(fluorescence in situ hybridization,FISH)進(jìn)一步檢測；3+：>10%的浸潤癌細(xì)胞膜呈現(xiàn)強(qiáng)、完整、均勻的染色。其中3+、部分FISH檢測2+有擴(kuò)增的為陽性，0+、1+視為陰性。

(3) Ki-67的判讀。Ki-67定位在細(xì)胞核上，隨機(jī)選取3個或3個以上浸潤性癌高倍視野計數(shù)，陽性率判讀參照馬海明等[14]的標(biāo)準(zhǔn)：陽性細(xì)胞數(shù)<5%為(-)，5%～25%為(+)，26%～50%為(++)，>50%為(+++)，以(-)和(+)為低表達(dá)組，(++)和(+++)為高表達(dá)組進(jìn)行分析。

表1 5組患者一般資料比較

(4) 分組。Luminal-A組：多為高分化腫瘤，占所有乳腺癌的40%～50%，ER和/或PR陽性，HER-2陰性，Ki-67<14%。Luminal-B組：多為低分化腫瘤，根據(jù)是否表達(dá)HER-2分成兩類，Luminal B-HER2(+)亞型：ER和/或PR陽性，HER-2陽性，Ki-67≥14%；Luminal B-HER2(-)亞型：ER和/或PR陽性，HER-2陰性，Ki-67≥14%。HER2過表達(dá)組：多為低分化腫瘤，HER-2陽性。三陰性組：多為低分化腫瘤，ER、PR及HER-2均為陰性。

1.2.2MRI檢查

(1) 采用GE 3.0 T超導(dǎo)型磁共振掃描儀和乳腺專用相控線圈?；颊呷「┡P位，雙乳腺自然下垂于相控線圈內(nèi)，掃描序列：常規(guī)三維定位及校正掃描，軸面T2WI-SPAIR序列掃描：TR 4600 ms，TE 98 ms，層厚5.5 mm，間隔1 mm，矩陣320×256，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，激勵次數(shù)3，層數(shù)24。IVIM序列掃描：b值取0、10、20、50、100、200、500和800 s/mm2，TR 4000 ms，TE67 ms，層厚5.5 mm，間隔1 mm，矩陣96×130，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，激勵次數(shù)3，層數(shù)24。動態(tài)增強(qiáng)掃描：采用LAVA成像技術(shù)，首先進(jìn)行預(yù)掃描，滿意后注射對比劑(GD-DTPA)，劑量0.1～0.2 mmol/kg，速率2 mL/s，完畢后以同樣速率注射生理鹽水20 mL沖管，注藥同時進(jìn)行動態(tài)增強(qiáng)掃描，橫軸面掃描，TR4.1 ms，TE 2.1 ms，層厚1 mm，間隔0 mm，矩陣320 ×320，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，激勵次數(shù)1，層數(shù)150，高壓注射器開始注藥后立即進(jìn)行掃描，連續(xù)掃描5期。

(2) MRI圖像分析處理。由2名主治醫(yī)師職稱以上的放射科醫(yī)生對圖像進(jìn)行獨立評估，采用單指數(shù)DWI值模型測量ADC值，利用雙指數(shù)IVIM模型對多b值進(jìn)行后期處理，采用GE后處理工作站相關(guān)軟件(DWI-tool)獲得IVIM各參數(shù)值：單純擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)、微血管內(nèi)容量分?jǐn)?shù)(f)。將原始圖像導(dǎo)入DWI-tool軟件，選取病灶最大層面，手動繪制感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，要求包括病變實變部分，為了避免容積效應(yīng)，面積略小于病灶，避開囊變、壞死區(qū)及病變周圍正常組織。連續(xù)測量3次取其平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，首先對樣本量進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(S-W檢驗)，符合正態(tài)分布的計量資料采用(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)表示，組間兩樣本比較采用t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析；計數(shù)資料采用(例/百分比)表示，組間比較采用卡方檢驗；繪制受試者工作曲線(ROC)評價不同MRI參數(shù)在預(yù)測乳腺腫瘤良惡性中的診斷效能，并計算AUC及其95%置信區(qū)間，利用約登指數(shù)尋找最佳截點。P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 良惡性乳腺腫瘤中的MRI參數(shù)比較

乳腺癌中的ADC、D、D*值低于乳腺良性腫塊，f值高于乳腺良性腫塊，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表2 良惡性乳腺腫瘤中的MRI參數(shù)比較

2.2 MRI各參數(shù)鑒別良惡性乳腺腫瘤的ROC曲線分析

ROC曲線顯示,在鑒別良惡性乳腺腫塊方面,D值(AUC=0.951,95%CI=0.913～0.990)曲線下面積大于ADC(AUC=0.913,95%CI=0.857～0.969)、D*(AUC=0.855,95%CI=0.768～0.941)和f(AUC=0.934,95%CI=0.896～0.972);4項指標(biāo)聯(lián)合預(yù)測的曲線下面積(AUC=0.997, 95%CI=0.970～1.000)顯著高于4項指標(biāo)單獨預(yù)測,其中ADC最佳截點值為1.165×10-3mm2/s, D最佳截點值為1.210×10-3mm2/s,D*最佳截點值為49.880×10-3mm2/s,f最佳截點值為25.96%,此時聯(lián)合預(yù)測在評估乳腺腫塊良惡性方面的敏感性為99.17%,特異性為96.87%,見圖1,表3.

圖1 MRI各參數(shù)鑒別良惡性乳腺腫瘤的ROC曲線

表3 MRI鑒別良惡性乳腺腫塊的AUC及診斷效能

2.3 乳腺癌不同分子分型的MRI各參數(shù)比較

雌激素受體(ER)和孕激素受體(PR)陰性組腫瘤組織中的D值低于陽性組，D*值高于陽性組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；Ki67<14%組，腫瘤組織中的ADC值、D值高于Ki67≥14%組，D*值低于Ki67≥14%組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；HER-2陽性組腫瘤組織中的f值高于HER-2陰性組(P<0.05)，見表4。

表4 不同分子分型乳腺腫塊的MRI各參數(shù)比較(n=121)

2.4 乳腺癌不同分型的MRI各參數(shù)比較

不同分型乳腺癌之間ADC值、D值、D*值、f值均存在差異，其中三陰性乳腺癌組呈現(xiàn)較低的ADC值、D值、D*和較高的f值(P<0.05)，見表5。

表5 乳腺癌不同分型的MRI各參數(shù)比較

a. 與三陰性組比較，P<0.05; b. 與HER-2組比較，P<0.05; c. 與Luminal-B組比較，P<0.05

3 討論

乳腺癌作為女性常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)生發(fā)

展與多種細(xì)胞分子相關(guān)，其中，最為重要的是ER、PR、Ki-67、HER-2指標(biāo)，早期鑒別不同分子亞型對于內(nèi)分泌治療和評估預(yù)后具有重要意義。Jordan等的研究表明[15]，ER、PR陽性患者對激素治療反應(yīng)性好，通過內(nèi)分泌治療能夠顯著改善患者預(yù)后。孫瑞紅等[16]的研究顯示，ER、PR陽性的乳腺癌一般分化較好，進(jìn)展緩慢，術(shù)后復(fù)發(fā)率低，5年生存率高。HER-2高表達(dá)的乳腺癌由于細(xì)胞整合素和黏合素功能異常，侵襲力強(qiáng)，早期易發(fā)生轉(zhuǎn)移，預(yù)后較差。而與細(xì)胞增殖周期相關(guān)的細(xì)胞增殖抗原標(biāo)志物Ki-67能夠參與DNA合成的蛋白質(zhì)，臨床上常用Ki-67陽性指數(shù)來預(yù)測腫瘤細(xì)胞增殖活性，評估乳腺癌預(yù)后。磁共振成像作為一項軟組織分辨率高、多序列成像和無輻射的非創(chuàng)傷性操作手段，能夠有效評價乳腺腫瘤組織中的血流灌注信息，在鑒別乳腺良惡性病變中具有重要價值。然而，臨床實踐表明[17]，表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)無法很好地消除微循環(huán)灌注效應(yīng)的影響，在輔助辨別不同分子亞型乳腺癌方面受到較大限制。IVIM擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)能夠定量評價單純擴(kuò)散和微循環(huán)灌注兩種信息，可以更準(zhǔn)確地反映體內(nèi)水分子擴(kuò)散特征，其各參數(shù)值對應(yīng)同一腫瘤病變的診斷閾值和診斷效能也不盡相同，因而給醫(yī)生提供了一種無創(chuàng)鑒別不同分子亞型乳腺癌的新思路。目前，IVIM參數(shù)在腹部器官特別是鑒別肝臟腫瘤良惡性中應(yīng)用較多，也有在動物乳腺腫瘤中的報道[18]，但較少研究人體乳腺癌不同分子亞型之間IVIM參數(shù)的差異。通過IVIM參數(shù)反映腫瘤細(xì)胞中血管生成的空間異質(zhì)性，對于區(qū)分乳腺腫瘤良惡性和區(qū)分乳腺癌分子亞型具有重要意義。

本研究結(jié)果顯示，乳腺癌組的ADC、D、D*值低于良性腫塊組，f值高于良性腫塊組，說明乳腺癌表現(xiàn)出了高細(xì)胞性(低擴(kuò)散性)和高血管生成性(高灌注)，IVIM參數(shù)中的純擴(kuò)散系數(shù)(D)避免了微循環(huán)血流的影響，進(jìn)而精確量化腫瘤細(xì)胞特性，而ADC值和D值之間存在的差異也反映出微循環(huán)確實能夠在一定程度上影響ADC值，干擾臨床診斷。良性腫塊組的ADC值更好，與先前的研究結(jié)果相一致[19]。乳腺癌的D*值降低可能是與細(xì)胞增殖加快導(dǎo)致血流減少有關(guān)。f值被認(rèn)為與平均血流速度和毛細(xì)血管數(shù)量有關(guān)，乳腺癌中f值增高說明在腫瘤組織中具有較高的血管密度，血流灌注較高。ROC曲線分析顯示，ADC、D、f值在鑒別乳腺癌和良性乳腺病變中具有較高的應(yīng)用價值，特別是D值，其評估乳腺良惡性腫塊的敏感性和特異性最高，雖然與ADC、f值之間無明顯差異，但是也給臨床提供了一種更好的手段。

國外關(guān)于ER、PR表達(dá)與ADC值之間相關(guān)性的報道較多，但目前仍無統(tǒng)一定論。Krontiras等[20]研究發(fā)現(xiàn)，ER陽性患者乳腺癌ADC值更低；ER、PR陽性的ADC值低于ER、PR陰性的乳腺癌患者，但也有研究得出兩者ADC值無差異的結(jié)論[21]。筆者分析認(rèn)為，傳統(tǒng)的單指數(shù)模型ADC值一定程度上能夠從分子層面評價乳腺癌的病理生理狀態(tài)，但是生物活體內(nèi)除了組織水分子擴(kuò)散之外，微循環(huán)內(nèi)的血液也像水分子一樣在做無規(guī)律運動，擴(kuò)散加權(quán)成像同時受到水分子擴(kuò)散和微循環(huán)血液灌注的影響。Kitajima等[22]報道，乳腺癌的腫瘤血管生成會有不同程度的增加，灌注效應(yīng)會導(dǎo)致惡性病灶A(yù)DC值顯著升高，即微循環(huán)灌注和組織細(xì)胞構(gòu)成從完全相反的方向影響ADC值，所以這種灌注效應(yīng)是不能被忽視的。在81%的乳腺癌IVIM模型中，微循環(huán)灌注效應(yīng)比例大于4%，純擴(kuò)散系數(shù)D剔除了微循環(huán)灌注因素的影響，更為真實地反映出水分子的擴(kuò)散情況，直接反映了組織的細(xì)胞密度，提高了診斷敏感性。PR通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的血管內(nèi)皮生長因子來促進(jìn)腫瘤組織內(nèi)的血管生成，ER、PR與ADC值的相關(guān)性可能是通過影響血管生成而實現(xiàn)的。HER2是乳腺癌的預(yù)后因子，是乳腺癌生長和轉(zhuǎn)移的重要指標(biāo)，通過抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)增殖，增加腫瘤的侵襲性，促進(jìn)腫瘤血管生成和淋巴管生成[23]。本研究表明，與HER2陰性腫瘤相比，HER2陽性腫瘤顯示出D*值的增加部分，這表明HER2陽性腫瘤比HER2陰性腫瘤經(jīng)歷更多的血管生成。Indolfi等[24]研究表明D值與Ki-67表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，與本研究結(jié)果相一致，表明D值和Ki-67值可用作評估腫瘤細(xì)胞的密度和增殖狀態(tài)。高Ki-67表達(dá)水平表明細(xì)胞增殖增加可能導(dǎo)致細(xì)胞密度增加，ADC值降低，D值和D*可用于評估Ki-67的表達(dá)狀態(tài)。

本研究中，IVIM參數(shù)在不同腫瘤亞型之間也存在顯著差異，與其他亞型比較，Luminal A組表現(xiàn)出ADC值增加和D*降低。在ER陽性或PR陽性腫瘤的情況下，D和D*值可用于區(qū)分Luminal B和Luminal A癌癥。三陰性乳腺癌多預(yù)后不良，對常規(guī)內(nèi)分泌治療無反應(yīng)，生存期較短[25]。與其他亞型相比，三陰性組顯示出D*和f值增加，ADC、D值降低，表明這種類型的癌癥經(jīng)歷增加的腫瘤血管生成。值得注意的是，與其他乳腺癌亞型相比，三陰性乳腺腫瘤周圍組織的D*值增加，表明三陰性乳腺癌是一種高度侵襲性癌癥，腫瘤腫瘤周圍區(qū)域的這些變化可能為臨床評估腫瘤侵襲程度提供一些幫助，但需要更大范圍的腫瘤周圍組織來研究IVIM參數(shù)的變化。

綜上，我們認(rèn)為IVIM是一種有價值的磁共振技術(shù)，可用于鑒別良惡性乳腺腫塊，區(qū)分乳腺癌分子亞型。通過IVIM參數(shù)了解乳腺癌特征，為臨床提供了一種準(zhǔn)確評估乳腺癌的新方法。但本研究存在許多局限性，首先由于ROI選擇未覆蓋腫瘤、腫瘤邊緣和腫瘤周圍區(qū)域的整個體積，對結(jié)果可能產(chǎn)生一定偏倚，此外，受樣本量的限制，本文結(jié)論尚需大樣本進(jìn)一步證實。