乳腺癌DWI表觀擴散系數(shù)與生物學因子的相關性研究

王 卓，趙林濤，孫偉薇

哈爾濱市第一醫(yī)院CT室，黑龍江 哈爾濱 150010

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)檢查在乳腺癌的診斷及評價中起著重要作用。磁共振的三維成像技術使病灶定位更準確，在檢出乳腺高位、深位、多中心、多病灶病變方面以及致密型乳腺內病變和評價胸壁侵犯、周圍淋巴結轉移上具有明顯的價值。通過了解病變的血流灌注情況，評價病變的性質，為乳腺癌的準確分期和臨床治療方案的制定提供可靠依據(jù)。近年來，隨著磁共振成像技術的不斷發(fā)展，已從單純的解剖形態(tài)學成像發(fā)展到功能成像。DWI是目前唯一能觀察活體水分子微觀擴散運動的成像方法，其ADC反映了腫瘤的細胞性，如細胞結構和水含量。由于它能測量水在組織內的流動性和提供形態(tài)學信息的能力，DWI 在臨床應用上有了顯著的優(yōu)勢。DWI已經(jīng)被證實對區(qū)分腫瘤的良惡性以及在獲取一些病理組織學特征方面是有用的，如腫瘤分化程度［1-3］。

雌激素（ER）、孕激素（PR）、表皮生長因子受體2（HER2）及Ki67 等生物因子在指導臨床治療方面起著十分重要的作用。HER2 定位于染色體17q21，亦稱HER2/neu或p185，在以往研究中，有的學者認為，HER2 過表達與乳腺癌預后有關，即陽性者復發(fā)率高而生存期短。ER 和PR 的高表達則預示著患者有較長的生存期，對判斷乳腺癌的預后、指導內分泌治療具有一定的意義。Ki67作為一種與細胞周期相關的增殖細胞核蛋白，只與增生細胞核反應，無組織特異性，且Ki67是一個界定細胞凋亡和增殖的有價值的標記物。Ki67與腫瘤的生長、侵襲及轉移能力關系密切，是乳腺癌診斷和預后判斷的一項重要指標。利用乳腺癌的上述3 種分子標志物的檢測結果，Perou C M 等人［4］創(chuàng)新性的提出將乳腺癌簡易分為4種亞型（luminal A、luminal B、HER2過表達及三陰性乳腺癌）。因為乳腺癌的分子分型是被基因表達分析所定義，分組變量是使用ER，HER2 和Ki67 表達，已被證明是近乎合理的使用免疫組化標記［5-8］。Ki67指數(shù)被用作區(qū)分Luminal A 和Luminal B 型。事實上。近期San Gallen 共同會議認為Ki67≤14% 提示是Luminal A［9］。腫瘤的分子分型標準為：Luminal A（ER+和/或PR+，且Ki67＜14%，HER2 陰性），Luminal B（ER+和/或PR+,且Ki67≥14%,或HER2 陽性），HER2 過表達（ER 陰性，PR 陰性，HER2 陽性）和三陰性（ER 陰性，PR 陰性，HER2 陰性）。 Luminal A、Luminal B、HER2 過表達及三陰性乳腺癌患者的預后依次變差。目前，最常規(guī)獲得乳腺癌生物因子表達狀態(tài)的方法是免疫組化檢測，是有創(chuàng)的檢查。本研究的目的就是通過對36 例乳腺癌資料的對照分析，探討乳腺癌ADC與其分型之間的相關性，以無創(chuàng)的手段預測、判斷這些生物因子的表達狀況，具有重要的臨床意義。

1 資料與方法

1.1 研究對象

納入2012 年1 月—2013 年3 年行乳腺MRI 檢查并經(jīng)病理證實的36 例乳腺癌患者，患者均為女性，年齡29～76歲，平均年齡49 歲。所有患者在MR 檢查前均書面簽署檢查同意書。排除標準：（1）MR 檢查前1 周內行乳腺腫塊穿刺者；（2）已行新輔助化療者；（3）因脂肪抑制不均勻而影響病變觀察者；（4）因金屬異物或運動產(chǎn)生偽影者。

1.2 儀器

采用Siemens 3.0T 磁共振掃描儀，4 通道乳腺專業(yè)表面線圈，病人取俯臥位。采用平面回波-擴散加權成像序列上（EPI-MRI）的軸向平面，參數(shù)如下：TR/ TE 9300/76毫秒，矩陣192×192 像素，視野（FOV）32 厘米，切片厚度為4 毫米，采集時間80秒。b值取800 s/mm2。

動態(tài)增強掃描（DCE-MRI）應用多相位動態(tài)增強掃描Vibrant 序列軸位上的成像，參數(shù)如下：TR 4.7 毫秒，TE 1.7 毫秒，翻轉角10°，層厚1.2 毫米，矩陣416×416 體素，F(xiàn)OV 根據(jù)乳房的體積和90 s時間分辨率的范圍。對比劑采用釓噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA）注射液，劑量為0.2 ml/kg，以20 ml/s 速度高壓注射器靜脈團注，并用2倍量生理鹽水等速沖洗。團注前采集蒙片，注射后采集7 個時相，每個時相60 s。

1.3 MR圖像后處理

將圖像均在Siemens Syngo 工作站進行處理，參照MR增強掃描圖像對病變進行準確定位，將ROI 置于病變區(qū)，要求ROI 略小于病變，并盡量避免病變壞死或囊變區(qū)，在ADC 圖上，根據(jù)公式測量感興趣區(qū)的ADC 值ADC =-（1/b）ln(S/S0)其中，b 是擴散因子，S0 和S 是感興趣區(qū)的信號強度，b 取800 s/mm2。所有數(shù)據(jù)均測量3 次取平均值。將ROI 置于對側正常乳腺腺體致密區(qū)，測得ADC 值的平均值作為正常對照。

1.4 病理檢查

病理切片由病理科醫(yī)師進行染色及免疫組化分析后作出病理診斷。組織標本經(jīng)10%甲醛固定、石蠟包埋、5 μm 厚切片，HE 染色。組織學檢查記錄組織學分級、病灶類型以及腋窩淋巴結轉移情況。組織學分級按照國際乳腺癌分類標準，分為GX、G1、G2、G3，本研究將G1、G2歸為一組進行分析，因其同屬于低級別。ER、PR 陽性指免疫組化染色陽性細胞在10%以上者。根據(jù)美國臨床腫瘤協(xié)會和美國病理學醫(yī)師學院發(fā)布的HER2 檢測臨床實踐指南，HER2 免疫組化染色0 或1 個加號者被判定為陰性，3個加號者被判定為陽性，2個加號者用熒光原位雜交( fluorescence in situ hybridization, FISH)進行驗證，F(xiàn)ISH 結果陽性判定為陽性，相反則判定為陰性。HER2 基因信號比率超過17 號染色體信號的2.2 被認為是HER2 基因的擴增。Mib-1 單克隆抗體（1:200 稀釋；Dako，Glostrup，丹麥）被用作評估Ki-67。

1.5 統(tǒng)計學方法

因為ADC值沒有按照常規(guī)分布，我們選擇其中位數(shù)作為統(tǒng)計資料。ADC 值組間比較采用Mann-Whitney U 檢驗（兩組比較）和Kruskal-Wallis H 檢驗（多組比較）。Spearman 秩相關分析ADC 值與腫瘤生物學特性、腫瘤分子學分型之間的相關性。Kendall’s 等級相關用作ADC 值與腫瘤分級之間的相關性分析。所有檢驗為雙側檢驗，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。由SPSS 17.0 版軟件包（SPSS，芝加哥，IL，USA）進行統(tǒng)計分析。

2 結果

2.1 MRI結果

36 例病人的病灶在動態(tài)增強掃描（DCE-MRI）和DWI上表現(xiàn)為強化灶及高信號（見圖1）。36 例病灶ADC 值的中位數(shù)是1.107×10-3mm2/s（范圍0.782-2.641×10-3 mm2/s）。

2.2 病理和免疫組化結果

本研究中浸潤性導管癌27 例（75%），導管內癌3 例（8.3%），浸潤性微乳頭狀癌3 例（8.3%），導管原位癌3 例（8.3%）。ER陽性與ER陰性腫瘤例數(shù)相等均為18例（分別為50%），組織病理學分級確認30 例（83%），其中G1/G2 24 例（67%），G3 6 例（16%），未確6 例（17%）。所有的PR陽性腫瘤（20 例）ER 也表現(xiàn)為陽性。36 例中32 例（88%）Ki67≥14%。

通過免疫組化或FISH 分析，共19 例（53%）腫瘤被認為是HER2 陽性。通過免疫組化標記將乳腺癌分為四種分子分型， 2例（6%）Luminal A 腫瘤，17例（42%）Luminal B腫瘤，11 例（31%）HER2 過表達腫瘤，6 例（21%）三陰性乳腺癌，結果見表1。

圖1 箱線圖顯示ER表達的ADC值的分布情況。縱坐標為ADC值的中位數(shù)。圖中主要有6個數(shù)據(jù)節(jié)點，從小到大包括下邊緣、第一四分位數(shù)、中位數(shù)、第三四分位數(shù)、上邊緣及離群值。

表1 術后組織病理學結果

2.3 ADC值和組織病理學及免疫組化的相關性

表2 ADC值和組織病理學及免疫組化的相關性

圖2 箱線圖顯示HER2狀態(tài)的ADC值的分布情況?？v坐標為ADC值的中位數(shù)。圖中主要有6個數(shù)據(jù)節(jié)點，從小到大包括下邊緣、第一四分位數(shù)、中位數(shù)、第三四分位數(shù)、上邊緣及離群值。

0.013）。ER 陽性腫瘤與ER 陰性腫瘤相比，ADC 值的中位數(shù)較高，兩者之間的差異有統(tǒng)計學意義（1.119vs0.994×10-3mm2/s，P=0.029）。HER2陽性腫瘤與HER2陰性腫瘤相比，ADC 值的中位數(shù)較低，兩者之間的差異有統(tǒng)計學意義（0.962vs1.115×10-3mm2/s，P=0.026）。Ki67≥14%的腫瘤與Ki67＜14%的腫瘤相比，ADC 值的中位數(shù)較低，兩者之間的差異無統(tǒng)計學意義（1.022vs1.231×10-3mm2/s，P=0.763）。免疫組織化學所定義的四種分子分型中，HER2 過表達的ADC值最高（1.190×10-3mm2/s），Luminal A 的ADC值最低（0.950×10-3mm2/s）。

最終，我們研究ADC 值與ER 表達，HER2 狀態(tài)，Ki67陽性表達、腫瘤分級和腫瘤分子學分型之間的相關性（見表3）。ADC值與ER表達之間存在正相關，具有統(tǒng)計學意義（P=0.027，相關系數(shù)=0.369），與HER2 之間存在負相關，相關性具有統(tǒng)計學意義（P=0.024，相關系數(shù)=-0.376），與腫瘤分級之間存在負相關，相關性有統(tǒng)計學意義（P=0.001，相關系數(shù)=-0.376）。與Ki67 及分子學分型之間的相關性不具有統(tǒng)計學意義（P 值分別為0.902、0.396）。

表3 ADC與ER、HER2、Ki67、分子分型及腫瘤分級之間的相關性

3 討論

新型磁共振成像技術提供形態(tài)和功能參數(shù)，并已被證實其功能性參數(shù)與腫瘤生物學特性相關［10］。本研究顯示：ADC 值與乳腺腫瘤分級之間存在顯著地負相關性（P=0.001），高級別乳腺癌ADC 值的中位數(shù)顯著低于G1、G2，這與國外文獻所報道的相一致。通過評估乳腺癌的組織學分級，包括有絲分裂的數(shù)目，其反應了細胞性，推測高細胞性（或更高的有絲分裂數(shù)目）是導致乳腺癌在MRI上表現(xiàn)為ADC值較低的原因。事實上，在一些惡性腫瘤中，高級別與較低ADC 值有關聯(lián)［11］。相反，高的ADC 值通常與分化好的腫瘤或良性病變之間有關聯(lián)。組織學分級與DNA增殖指數(shù)及其倍體有關，分化好的乳腺癌DNA 增殖指數(shù)低，反之分化差的乳腺癌DNA增殖指數(shù)高。

由于單一的經(jīng)典標志物是不能完全地代表疾病的生物學特性，如，腫瘤大小，腋窩淋巴結轉移情況和病理分級等。因此我們尋求比較分子預后因素（包括Ki67、ER、PR與HER2）、腫瘤亞型與ADC 值之間是否有相關性。大量文獻報道ER、PR 的檢測對乳腺癌內分泌治療和判斷預后有重要意義。ER 陽性者的5 年及10 年生存率均高于ER 陰性者, 且前ER 陽性者接受內分泌治療的療效較ER 陰性者好。ER 表達陰性的乳腺癌瘤體較大、更具侵襲性，可能與腫瘤血管生成和高核級別有關，這可能是導致ADC值降低的原因。HER2 是一種原癌基因，和乳腺癌關系密切，多數(shù)學者認為HER2 是乳腺癌重要的預后和預測性分子標志物，最易發(fā)生基因異常。本研究認為HER2 陰性腫瘤的ADC 值中位數(shù)較陽性高，且ADC 值與HER2 之間存在負相關。HER2 陽性細胞伴有細胞的增殖、侵襲和轉移，且HER2 表達與細胞低分化、腫瘤體積大相關［12］。通過影響腫瘤的增殖、體積等，水分子彌散受限，腫瘤的ADC值相應地發(fā)生變化。研究表明［13］乳腺癌HER2 基因的過度表達可導致上皮細胞的惡性轉化，增加乳腺癌細胞的侵襲性，還可使細胞整合素和粘合素功能異常，增強癌細胞轉移能力，因此HER2 狀態(tài)與ADC 呈負相關，這與我們的研究結果相一致。與ER 陰性和HER2 陽性腫瘤相比， ER 陽性和HER2 陰性腫瘤的ADC 值通常更接近于在良性病變的ADC 值。HER2 陽性表達多見于分化差和浸潤性乳腺癌,是病人預后不良的指針。事實上，一些研究認為［14］不同的成像技術，HER2 陰性性的乳腺癌常常表現(xiàn)出良性腫瘤的特征。

本研究認為ADC 與Ki67 之間不存在相關性，分析其原因可能是：本研究病例數(shù)小，Ki67≥14%的腫瘤例數(shù)明顯多于Ki67＜14%的腫瘤例數(shù)，出于此原因，ADC 統(tǒng)計評估的準確性較低。關于ADC 與Ki67 相關性的文獻報道較少，值得進一步分析研究。

在對我們的結果進行討論之前我們必須指出這是一個研究病例數(shù)小。出于這個原因，ADC 統(tǒng)計評估的準確性較低，正如我們所發(fā)現(xiàn)的離群值數(shù)量較多。盡管影像檢查是有限的，但我們認為我們的研究是值得進一步研究的，因為在乳腺癌中DWI 仍有極大的發(fā)展空間。DWI 掃描時間短，并能提供高質量的功能參數(shù)。有文獻指出［15］，非增強MRI 對不能觸及的乳腺癌有敏感性和特異性。此外，DWI已成為評價新輔助化療療效的重要手段。在這種條件下， ADC 值在治療期間的改變已經(jīng)與腫瘤的反應相聯(lián)系［16］。作為前提，形態(tài)功能成像，尤其是DWI 成為常規(guī)乳腺磁共振成像掃描序列，因此，乳腺研究者應將從MR掃描成像中獲得的形態(tài)功能參數(shù)考慮到潛在的腫瘤生物學。

總之，我們認為在乳腺DWI 中所獲得的ADC 值在一定程度上可以預測乳腺癌的生物學特性。作為傳統(tǒng)的乳腺成像具有越來越多的功能和代謝成像，腫瘤生物異質性的更深的知識影響了影像學參數(shù)，這將成為臨床應用的關鍵。根據(jù)腫瘤的生物學特征，ADC 值的變化具有統(tǒng)計學意義，認為ADC值可以在一定程度上反應出腫瘤的異質性。

本研究的創(chuàng)新性和局限性：（1）創(chuàng)新性 本研究創(chuàng)新性的探索乳腺癌MRI特征和生物因子、腫瘤分子分型之間的相關性，以無創(chuàng)的手段預判這些生物因子的表達狀況，對于乳腺癌的診斷、治療具有重大意義。（2）局限性 本文樣本量小，病理類型、組織學分級及腫瘤的分子分型分布較集中，如大多數(shù)病例（75%）為浸潤性導管癌，其他病理類型所占比例過少。本研究對患者未進行隨訪。