乳腺癌磁共振動態(tài)增強掃描影像組學特征與生物學預后因子的關系

宋園園，韓曉鳳，白娜娜

河南科技大學第一附屬醫(yī)院影像中心，河南 洛陽 471003

乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一，近年來由于飲食習慣和生活環(huán)境的改變，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢，且向年輕化發(fā)展，嚴重威脅女性的生命健康。對于早期的乳腺癌患者，手術、化療、放療、內分泌治療等作用顯著，能明顯提高患者的生存率，但對于中晚期患者則治療效果不佳且預后差。因此，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療是提高乳腺癌患者生存率、改善預后的關鍵。目前，臨床篩查乳腺癌的主要手段包括超聲、X線鉬靶攝影、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI），其中MRI是近幾年發(fā)展較為迅速的一種成像技術，具有組織分辨率高、無輻射、多參數、多方位成像的優(yōu)點，能更清楚顯示病灶的具體情況，診斷準確率高于其他影像學方法。隨著高磁場磁共振設備、順磁性對比劑的開發(fā)，磁共振動態(tài)增強掃描（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCEMRI）逐步用于臨床，該技術能夠高度分辨腫瘤的形態(tài)學特征，反映腫瘤微血管灌注情況、血管生成情況、病理分級和臨床分期，對于乳腺癌患者的遠期預測也有較高的價值。乳腺癌具有高度的異質性，其發(fā)生發(fā)展受多種因素影響，不同個體對乳腺癌的易感性存在顯著差異，腫瘤微環(huán)境與乳腺癌預后密切相關，而腫瘤微環(huán)境與癌基因的表達相關。既往研究顯示，乳腺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤轉移與孕激素受體（progesterone receptor，PR）、雌激素受體（estrogen receptor，ER）、增殖細胞核抗原（Ki-67）、人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）、抑癌基因p53相關，缺氧誘導因子-2α（hypoxia inducible factor-2α，HIF-2α）也在促血管生成、腫瘤細胞增殖凋亡、侵襲轉移過程中發(fā)揮重要作用。本研究探討乳腺癌DCE-MRI影像組學特征與生物學預后因子Ki-67、HER2、HIF-2α的關系，旨在采用無創(chuàng)的檢查手段預測生物學指標在乳腺腫瘤中的表達情況，從而間接反映患者預后，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年6月至2017年6月于河南科技大學第一附屬醫(yī)院治療的乳腺癌患者。納入標準：年齡18～80歲；病理組織學檢查證實為乳腺癌且均為單側；采取手術治療，且術前行DCE-MRI檢查；檢查前未接受過抗腫瘤治療；臨床資料完整。排除標準：合并其他惡性腫瘤；有MRI檢查禁忌證。根據納入與排除標準，共納入100例患者，其中年齡30～71歲，平均（48.11±9.69）歲；病理類型：浸潤癌78例，混合癌12例，黏液癌10例；臨床分期：Ⅰ期49例，Ⅱ期44例，Ⅲ期7例；分化程度：高分化10例，中分化43例，低分化47例。

1.2 方法

1.2.1 掃描序列和參數 采用GE HDX 1.5T超導MRI儀和乳腺專用的8通道相控陣表面線圈，檢查時患者取俯臥位，將乳腺放置于乳腺圈凹形孔內，使胸壁與線圈緊密貼合，兩側乳腺同時掃描，先行MRI平掃，再行動態(tài)增強掃描。平掃參數如下：重復時間（time of repetition，TR）6600 ms，回波時間（time of echo，TE）42 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣320×192；橫斷位T1快速自旋回波（Axial T1 fast spin echo，Axial T1FSE）序列 TR 560 ms，TE 42 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣320×224。平掃完成后于肘正中建立靜脈通道行DCE-MRI，參數：TR 5.6 ms，TE 2.8 ms，層厚2.8 mm，矩陣448×350。通過靜脈通道注入對比劑前先行一期掃描，間隔25 s后經靜脈推注順磁性對比劑釓噴酸葡甲胺（gadolinium-DTPA，Gd-DTPA），流速為2 ml/s，用量為0.1 mmol/kg，對比劑注射完成后以相同的速率注入20 ml生理鹽水。共采集11期增強圖像，每期掃描時間為56 s。

1.2.2 圖像處理及閱片 利用ADW4.3工作站的Functool軟件分析乳腺癌DCE-MRI影像組學特征，由兩名5年以上工作經驗的影像科醫(yī)師獨立閱片和診斷，意見不一致時，由上級醫(yī)師介入經商討后達成一致。

1.2.3 DCE-MRI影像組學特征 形態(tài)學特征：形狀（有分葉、無分葉）、邊緣（光滑、毛刺）、強化特征（均勻強化、不均勻強化、環(huán)形強化）。血流動力學特征：觀察采集到的圖像，將病灶可疑性最大的區(qū)域作為感興趣區(qū)域（region of interest，ROI），注意避開出血、壞死、液化及囊變區(qū)，同時在另一側乳腺組織內選取同樣大小的ROI作為對照，生成時間-信號強度曲線（time-signal intensity curve，TIC），TIC分型：Ⅰ型為上升型，病灶信號隨時間緩慢增強；Ⅱ型為平臺性，病灶信號迅速上升到達峰值后，強度不再變化；Ⅲ型為流出型，病灶信號早期強化達到峰值后，強度逐漸降低。

1.3 免疫組織化學染色法檢測Ki-67、HER 2、HIF-2 α表達情況及結果判定

手術后收集腫瘤組織統(tǒng)一送往病理科，采用鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶法（streptavidin-peroxidasemethod，SP法）試劑盒（福州邁新生物技術開發(fā)有限公司）進行染色，檢測腫瘤組織中Ki-67、HER2、HIF-2α的表達情況。結果判定：Ki-67高低表達百分率分界線為14%，低表達＜14%記為（-），高表達≥14%記為（+）。HER2細胞膜著色明亮的棕黃色為陽性，反之為陰性。HIF-2α細胞核著色棕黃色為陽性表達，反之為陰性。為避免假陽性，在免疫組織化學染色時嚴格按照操作規(guī)程進行，并設置空白對照和陰性對照。

1.4 隨訪

采用電話隨訪及門診復查的形式統(tǒng)計100例患者3年的生存情況，時間截至2020年6月。

1.5 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 DCE-MRI影像組學特征、病理組織學及免疫組織化學染色結果

DCE-MRI影像組學特征：有分葉65例，無分葉35例；邊緣光滑48例，毛刺52例；內部均勻強化30例，不均勻強化41例，環(huán)形強化29例；TIC分型中Ⅰ型9例，Ⅱ型67例，Ⅲ型24例。病理組織學結果：浸潤性導管癌85例，浸潤性小葉癌9例，浸潤性乳頭狀癌4例，高級別導管內癌2例；淋巴結轉移46例，無淋巴結轉移54例。免疫組織化學染色結果：Ki-67陽性72例，陰性28例；HER2陽性41例，陰性59例；HIF-2α陽性63例，陰性37例。

2.2 不同分化程度、淋巴結轉移乳腺癌患者DCEMRI影像組學特征的比較

有分葉者淋巴結轉移比例高于無分葉者（P＜0.05），環(huán)形強化者低分化、淋巴結轉移比例高于均勻強化和不均勻強化者（P＜0.05）。（表1）

表1 不同分化程度、淋巴結轉移乳腺癌患者DCE-MRI影像組學特征的比較

2.3 不同DCE-MRI影像組學特征乳腺癌患者生物學預后因子表達情況的比較

有分葉者Ki-67陽性率、HIF-2α陽性率均高于無分葉者（P＜0.05），不均勻強化者HIF-2α陽性率高于其他強化方式（P＜0.05），TIC分型中Ⅱ型者Ki-67陽性率高于其他型（P＜0.05）。（表2）

表2 不同DCE-MRI影像組學特征乳腺癌患者生物學預后因子表達情況的比較

2.4 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學的Logistic回歸分析

自變量賦值情況：腫瘤形狀無分葉=0，有分葉=1；腫瘤邊緣光滑=0，有毛刺=1；腫瘤內部強化情況不均勻強化=1，均勻強化=2，環(huán)性強化=3；TIC分型Ⅰ型=1，Ⅱ型=2，Ⅲ型=3。因變量賦值情況：Ki-67陰性=0，陽性=1；HER2陰性=0，陽性=1；HIF-2α陰性=0，陽性=1。Logistic回歸分析顯示，對于Ki-67，有分葉者Ki-67陽性率是無分葉者的4.759倍（P＜0.05），有分葉者HIF-2α陽性率是無分葉者的3.951倍（P＜0.05），環(huán)形強化是HIF-2α的保護因素（P＜0.05）。（表3～表5）

表3 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學特征與Ki-67的Logistic回歸分析

表4 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學特征與HER 2的Logistic回歸分析

表5 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學特征與HIF-2 α的Logistic回歸分析

2.5 Ki-67、HER 2、HIF-2 α蛋白表達與乳腺癌患者預后的關系

隨訪3年，有19例乳腺癌患者死亡。Ki-67蛋白陽性、陰性的乳腺癌患者3年生存率分別為75.00%（54/72）、96.43%（27/28），差異有統(tǒng)計學意義（χ=3.939，P=0.047）；HER2蛋白陽性、陰性的乳腺癌患者3年生存率分別為70.13%（29/41）、88.14%（52/59），差異有統(tǒng)計學意義（χ=4.761，P=0.029）；HIF-2α蛋白陽性、陰性的乳腺癌患者3年生存率分別為 74.60%（47/63）、91.89%（34/37），差異有統(tǒng)計學意義（χ=4.527，P=0.033）。

3 討論

通過MRI平掃和DCE-MRI掃描，可以獲取乳腺癌的形態(tài)學、血流動力學特征。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤呈分葉狀、邊緣毛刺、內部環(huán)形強化、TIC分型為Ⅲ型是診斷乳腺癌的較為獨立、特異的診斷指標。DCE-MRI檢查需要順磁性對比劑Gd-DTPA，該試劑是一種T1縮短劑，進入靜脈后可通過聚集程度反映血管的通透性及密度，由于腫瘤細胞的增殖需要豐富的血液供應，而新生的血管滲透性較高，Gd-DTPA可快速擴散至血管外-細胞外間隙，因此DCE-MRI掃描參數可以反映乳腺癌的生物學特征。臨床研究還顯示，乳腺癌血管復雜，毛細血管叢多，通透性高，因此TIC分型多為Ⅱ型和Ⅲ型。

隨著乳腺癌分化程度的升高，腫瘤惡性程度逐漸增加，多表現(xiàn)為不均勻或環(huán)形強化的形式，可能是腫瘤惡性程度越高，血管新生越豐富，易出現(xiàn)液化壞死。既往研究指出，乳腺癌的生長位置、大小、微血管分布與淋巴結轉移有關。本研究結果也顯示，乳腺癌分化程度與腫瘤內部強化方式有關，與腫瘤的形狀、邊緣、TIC分型無關；乳腺癌淋巴結轉移與腫瘤的形狀、內部強化方式有關，與腫瘤的邊緣、TIC分型無關。其中，有分葉征者淋巴結轉移率顯著增高，環(huán)形強化者低分化和淋巴結轉移比例均較高，這說明DCE-MRI影像組學特征能在一定程度上評估乳腺癌臨床病理情況，分葉征和環(huán)形強化可能是乳腺癌惡性程度的特征。

預后因子是手術期間獲得的可預測治療后無病生存和總生存情況的可測量參數，主要與腫瘤的增殖、侵襲、轉移等密切相關。乳腺癌的預后因子分為傳統(tǒng)預后因子和生物學預后因子，腫瘤大小、分化程度、淋巴結轉移屬于傳統(tǒng)預后因子，Ki-67、HER2、HIF-2α屬于生物學預后因子。Ki-67是1983年首次發(fā)現(xiàn)的非組蛋白性核蛋白，主要存在于細胞核內，與細胞的增殖相關，其基因位于人體10號染色體。在G期Ki-67抗原基本不表達，G期及S期前期呈低表達，S期后期及G期表達明顯升高，在M期達到峰值，之后迅速下降。既往研究顯示，乳腺癌組織中Ki-67呈高表達，但具體表達情況存在差異，可以明確的是Ki-67表達越高，乳腺腫瘤惡性程度越高、細胞增殖越快、侵襲性及轉移率越高，預后越差。HER2基因編碼的蛋白質分子量為185 kD，該基因在人體正常組織中表達較少，約有25%的乳腺癌HER2基因會擴增，使腫瘤組織中HER2蛋白過表達，從而激活酪氨酸激酶，導致細胞大量增殖而凋亡減少，與其他促癌基因功能作用，促使腫瘤發(fā)生發(fā)展。研究顯示，HER2高表達預測乳腺癌的轉移、復發(fā)等價值較高。HIF-2α是20世紀末發(fā)現(xiàn)的細胞因子，與人類基因組首先發(fā)現(xiàn)的HIF-1α基因序列同源率有48%，在缺氧環(huán)境下可誘導高表達，胰腺癌、肝癌、腎透明細胞癌組織中表達異常。近年研究顯示，其在乳腺癌中也表達異常，HIF-2α可調控腫瘤細胞增殖分化，促進增殖轉移及血管生成，下調基質金屬蛋白酶及上皮鈣黏素蛋白表達影響上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）。

本研究結果顯示，乳腺癌有分葉者Ki-67、HIF-2α陽性率更高，且Logistics回歸分析顯示，有分葉者Ki-67陽性率是無分葉者的4.759倍；有分葉者HIF-2α陽性率是無分葉者的3.951倍。同時，Logistics回歸也顯示，腫瘤內部強化類型與HIF-2α表達存在關聯(lián)，環(huán)形強化是HIF-2α的保護因素。李世玉等研究乳腺癌超聲造影征象與ER、PR、HER2、Ki-67的相關性，結果顯示，腫塊形態(tài)不規(guī)則、邊緣毛刺、血流異常豐富、快速增強和高增強模式是診斷乳腺癌公認的主要征象，與本研究中DCE-MRI診斷乳腺癌的影像組學特征基本一致，其得出乳腺腫瘤內血流豐富程度及快速增強和高增強超聲造影征象可預測HER2表達陽性。也有研究表明，乳腺癌患者DCE-MRI征象與HER2陽性率無明顯相關性，與本研究存在差異，可能與病理組織取材方向、DCE-MRI的ROI選取位置、病理類型差距較大有關。既往研究顯示，Ki-67陽性率與腫瘤邊緣、強化特征無顯著相關性，與腫瘤形態(tài)相關；較多研究傾向于TIC分型為Ⅲ型者Ki-67陽性率更高，少數研究則認為TIC分型與各生物學預后因子之間均無相關性。關于HIF-2α的相關性研究較少，其表達與血管生成密切相關，梁璟慧采用動態(tài)增強MRI檢測鼻咽癌腫瘤內HIF-2α和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達發(fā)現(xiàn)，動態(tài)增強曲線特征與HIF-2α及VEGF呈正相關。以往研究顯示，Ki-67、HER2、HIF-2α蛋白陽性率的不同可能與腫瘤的惡化程度有關，隨訪3年發(fā)現(xiàn)，Ki-67、HER2、HIF-2α蛋白陽性表達的乳腺癌患者3年生存率分別為75.00%、70.13%、74.60%，低于陰性表達的96.43%、88.14%、91.89%。

綜上所述，乳腺癌DCE-MRI影像組學征象與生物學預后因子的表達有一定的關系，可作為無創(chuàng)檢查手段評估乳腺癌患者預后。