乳腺癌全腫瘤體素內(nèi)不相干運動-彌散加權成像(IVIM-DWI)直方圖定量參數(shù)與ER、PR和HER-2表達的相關性

劉瑜琳，章 蓉，盧冬梅，岳麗娜，楊曉萍

(1.西電集團醫(yī)院醫(yī)學影像科，陜西 西安 710077；2.聯(lián)勤保障部隊第九四○醫(yī)院影像診斷中心，甘肅 蘭州 730050；3.臺州市中心醫(yī)院放射科，浙江 臺州 318300)

雌激素受體(estrogen receptor, ER)、孕激素受體(progesterone receptor, PR)及人表皮生長因子受體-2 (human epidermal growth factor receptor-2, HER-2)是乳腺癌分子生物學指標，在一定程度上決定乳腺癌的生物學行為。體素內(nèi)不相干運動彌散加權成像(intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging, IVIM-DWI)[1]能將隨機定向微循環(huán)灌注與真實組織水分子擴散信號分開，同時獲得組織細胞擴散率和微循環(huán)灌注信息。既往研究[2]采用單層面勾畫腫瘤ROI法評估IVIM-DWI模型與乳腺癌免疫組織化學指標的相關性，重點關注腫瘤局部平均信號強度，而未能真實反映瘤內(nèi)所有體素的異質性。通過完整勾畫腫瘤邊界，全腫瘤直方圖分析可獲得反映整體腫瘤內(nèi)部所有體素信號強度分布的定量參數(shù)值，結果的重復性較高[3]。本研究探討乳腺癌全腫瘤IVIM-DWI直方圖定量參數(shù)與其ER、PR和HER-2表達的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018年10月—2019年5月經(jīng)病理證實的56例乳腺癌患者(57個病灶)，均為女性，年齡30～67歲，平均(47.8±9.2)歲。納入標準：①術前乳腺MRI資料完整；②MR檢查前未接受穿刺活檢、放射和化學治療及其他任何治療；③檢查后2周內(nèi)接受穿刺活檢或手術治療。排除標準：①圖像偽影重；②病理資料不全。

1.2 儀器與方法 采用GE MR 750 3.0T超導MR掃描儀，8通道相控陣乳腺專用線圈。囑患者取俯臥位，足先進，使雙乳自然懸垂。采集軸位T2WI，TR 5 284.0 ms，TE 85.0 ms；軸位FSE T1WI，TR 420.0ms，TE 6.4 ms；雙乳矢狀位抑脂T2WI，TR 3 500.0 ms，TE 85.0 ms；IVIM-DWI，TR 4 000.0 ms，TE 74.3 ms，層厚4.0 mm，層間距1.0 mm，矩陣128×128，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，b值為0、30、50、90、120、200、400、600、800、1 000、1 150、1 500 s/mm2，NEX 2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、2、4。之后采集軸位動態(tài)對比增強MRI(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI),采集一期蒙片，以流率2.0 ml/s經(jīng)肘靜脈團注對比劑Gd-DTPA 0.1 ml/kg體質量、跟注25 ml生理鹽水后即刻行增強掃描，TR 4.2 ms，TE 2.1 ms，層厚1.6 mm，層間距0，矩陣320×256，F(xiàn)OV 36cm×36cm，NEX 1，連續(xù)采集7個時相，每期掃描時間58～60 s。

由2名分別具有7年和3年乳腺MRI診斷經(jīng)驗的副主任醫(yī)師和主治醫(yī)師參考軸位抑脂T2WI和DCE-MRI，采用盲法于IVIM-DWI (b=1 000 s/mm2)上逐層勾畫病灶ROI(圖1A～1C)[4]，生成3D ROI，經(jīng)重建獲得整個腫瘤體積。采用雙指數(shù)模型擬合計算定量參數(shù)值，包括真擴散系數(shù)(D)、假性擴散系數(shù)(D*)和灌注分數(shù)(f)，生成相應偽彩圖(圖1D～1F)。以FireVoxel和SPSS軟件(CAI2R, New York University)行直方圖分析，分別獲得IVIM-DWI定量參數(shù)的最小值(minimum)、最大值(maximum)和平均值(mean)以及第10、25、50、75、90百分位數(shù)(10th、25th、50th、75th、90th)、偏度(skewness)及峰度(kurtosis)(圖1G～1I)。

圖1 患者女，48歲，右乳浸潤性癌 A.軸位fs-T2WI示右乳異常信號，邊界不清，伴同側乳頭回縮，乳頭周圍皮膚增厚； B.軸位DCE-MRI示右乳病灶明顯強化； C.軸位IVIM-DWI (b=1 000 s/mm2)，紅色區(qū)域為腫瘤ROI； D～F.分別為腫瘤D值、D*值、f值偽彩圖； G～I.分別為腫瘤D值、D*值及f值直方圖； J～L.免疫組織化學染色：ER+≈80%(J),PR+≈20%(K),HER-2(+)(L)

記錄組織標本免疫組織化學染色結果，細胞核內(nèi)見棕黃色或棕褐色顆粒為ER和PR陽性染色，細胞膜著色為HER-2陽性(圖1J～1L)。將腫瘤細胞核著色≥1%歸為ER、PR陽性組，<1%歸為陰性組；HER-2表達分為(-)、(+)、(++)和(+++)，將(-)和(+)歸為HER-2陰性組，(+++)歸為陽性組。對于HER-2(++)標本進一步行免疫熒光原位雜交基因檢測，基因擴增為陽性，反之為陰性。

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，組間比較采用獨立樣本t檢驗。以Spearman秩相關分析觀察IVIM-DWI直方圖各參數(shù)與乳腺癌ER、PR和HER-2表達的相關性，0.1≤|r|<0.3為弱相關，0.3≤|r|<0.5為中度相關，|r|≥0.5為強相關。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

57個病灶中，43個(75.44%)ER陽性，14個(24.56%)陰性；30個(52.63%)PR陽性，27個(47.37%)陰性；15個(26.32%)HER-2陽性，42個(73.68%)陰性。

2.1 組間IVIM-DWI直方圖參數(shù)比較 ER陽性組D值的mean、25th、50th及75th均高于ER陰性組，D值的kurtosis、skewness，D*值的mean、maximum、75th、90th及f值的25th、90th均低于ER陰性組(P均<0.05)。PR陽性組D*值的minimum、10th、25th均高于PR陰性組，D*值的mean、maximum、75th及90th均低于PR陰性組(P均<0.05)，HER-2陽性組D值的mean、minimum、10th、25th、50th及D*值的25th均高于HER-2陰性組(P均<0.05)。見表1。

表1 乳腺癌IVIM-DWI直方圖參數(shù)比較

續(xù)表

2.2 相關性分析 乳腺癌ER表達與D值的mean、25th、50th及75th呈弱至中度正相關(r=0.31、0.29、0.36、0.34，P均<0.05)，與D值的kurtosis和skewness、D*值的mean、maximum、75th、90th及 25th、90th f值均呈弱至中度負相關(r=-0.30、-0.33、-0.33、-0.26、-0.41、-0.29、-0.27、-0.29，P均<0.05)。PR表達與D*值的minimum、10th、25th呈弱至強度正相關(r=0.47、0.50、0.27，P均<0.05)，與D*值的mean、maximum、75th呈中度至強度負相關(r=-0.40、-0.51、-0.31，P均<0.05)。HER-2表達與D值的mean、10th、25th、50th及 25th D*值均呈弱至中度正相關(r=0.27、0.38、0.37、0.34、0.27，P均<0.05)。其余IVIM-DWI直方圖參數(shù)與乳腺癌ER、PR或HER-2表達均無明顯相關(P均>0.05)。

3 討論

全腫瘤IVIM-DWI定量參數(shù)直方圖分析可通過全容積、多參數(shù)分析提供病變內(nèi)部特征信息，并獲得反映病變內(nèi)部特征的百分位數(shù)分布情況，進而評估腫瘤異質性，現(xiàn)已用于檢出、鑒別良惡性腫瘤及評估其侵襲性等[5-6]。

ER、PR表達陽性乳腺癌細胞增殖速率低，預后較好，內(nèi)分泌治療有效率達70%～80%[7]。ER陽性組D值(50th、75th、90th、skewness)均低于ER陰性組[8]；而ER陽性乳腺癌細胞密度較高、核漿比例大[9]，水分子擴散受限程度更明顯，D值較低。本研究中ER陽性組D值的mean、25th、50th、75th均高于ER陰性組，而kurtosis和skewness低于ER陰性組，原因可能在于本組勾畫全腫瘤ROI時未回避囊變及壞死成分，且樣本量較少而病理類型較復雜。

D*值和f值可定量評估腫瘤血流灌注情況。CHO等[10]發(fā)現(xiàn)，相比ER陰性組，ER陽性組D*值和f值的kurtosis、skewness均顯著降低，且與ER表達呈弱至中度負相關；本研究結果與之相符。由于部分直方圖參數(shù)(如maximum、90th)處于直方圖最邊緣，易受部分容積效應、圖像偽影等因素影響或D*值和f值穩(wěn)定性相對較差，使部分D*值直方圖參數(shù)與ER表達相關性較弱。ER過度表達抑制血管通路、減少組織灌注，可能導致ER陽性組D*或f值降低[11]。本研究PR陽性組D*值的mean、maximum、75th、90th均低于PR陰性組，而D*值的minimum、10th、25th均高于PR陰性組，PR陽性組與陰性組間f值所有直方圖參數(shù)差異均無統(tǒng)計學意義。孕激素可調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)生成， PR陽性乳腺癌可能通過重塑腫瘤脈管系統(tǒng)而誘導血管生成，導致D*值或f值升高[12]。既往研究[8]亦發(fā)現(xiàn)PR陽性組與陰性組間D*值和f值的所有直方圖參數(shù)均無明顯差異。

HER-2高表達乳腺癌細胞增殖活性高、侵襲力強，易發(fā)生轉移，預后較差[13]。車樹楠等[14]發(fā)現(xiàn)D值中位數(shù)與HER-2表達呈弱正相關；本研究中HER-2陽性組D值的mean、10th、25th、50th較高，且均與HER-2表達呈弱正相關。CHO等[10]則認為D值與HER-2表達無明顯相關，可能由于HER-2陽性乳腺癌惡性程度高，瘤內(nèi)各部分生長不均，易出現(xiàn)囊變、壞死等，水分子受限程度相對較低，導致D值升高。

HER-2陽性乳腺癌血供豐富[15]。HER-2通過誘導生成VEGF致血管生成增多、灌注增加[16]。本研究HER-2陽性組D*值的25th高于HER-2陰性組，并與HER-2表達呈弱相關；但LIMA等[17]發(fā)現(xiàn)HER-2陽性組與陰性組間D*值和f值差異均無統(tǒng)計學意義。分析原因：①D*值和f值受噪聲影響較大，導致結果重復性較差；②設置b值不同，對灌注參數(shù)結果存在一定影響；③病變內(nèi)部微血管結構存在差異。

綜上，IVIM-DWI直方圖定量參數(shù)與乳腺癌ER、PR和HER-2表達存在不同程度相關，對了解腫瘤異質性具有一定價值。本研究的主要局限性：①樣本量較?。虎贗VIM-DWI數(shù)據(jù)采集和分析缺乏統(tǒng)一標準，可能導致結果偏差；③手動逐層勾畫腫瘤ROI可能存在較小誤差，但可予忽略[18]。