基于體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)模型的擴(kuò)散加權(quán)成像定量參數(shù)對(duì)老年乳腺癌患者的診斷價(jià)值及其與腫瘤惡性程度的相關(guān)性

顏景春，趙靜，崔志超，杜建文

(1唐山市中醫(yī)醫(yī)院放射科，河北 唐山063000；2唐山市職業(yè)技術(shù)學(xué)院臨床系，河北 唐山063004；3唐山市人民醫(yī)院乳腺科，河北 唐山063000；4承德市中心醫(yī)院超聲科，河北 承德 067024)

隨著年齡增長(zhǎng)，老年女性機(jī)體免疫等各項(xiàng)生理功能逐漸衰退，乳腺癌(breast cancer，BC)的發(fā)病率與死亡率呈逐年升高趨勢(shì)[1]。磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)作為早期診斷的檢查方式，因無(wú)創(chuàng)、多序列及多參數(shù)成像、對(duì)軟組織分辨率高等優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用于腫瘤患者的診斷與療效評(píng)估。但彌散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)應(yīng)用于侵襲性腫瘤患者時(shí)，受腫瘤數(shù)量增加的影響，導(dǎo)致表現(xiàn)擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)并不能很好地反映水分子運(yùn)動(dòng)情況[2]。而基于體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion，IVIM)模型的擴(kuò)散加權(quán)成像(intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging，IVIM-DWI)可將對(duì)ADC造成影響的灌注效應(yīng)與彌散效應(yīng)區(qū)分開，且能夠?qū)δ[瘤組織的微循環(huán)灌注與組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估[3]。目前IVIM-DWI定量參數(shù)在乳腺癌患者中的研究多體現(xiàn)在良惡性腫瘤的鑒別上，很少探究其與乳腺癌腫瘤惡性程度的關(guān)聯(lián)性?；诖耍狙芯吭诜治鯥VIM-DWI定量參數(shù)對(duì)老年乳腺癌患者臨床診斷價(jià)值的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討其與乳腺癌腫瘤惡性程度的相關(guān)性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取唐山市中醫(yī)醫(yī)院、唐山市職業(yè)技術(shù)學(xué)院、唐山市人民醫(yī)院、承德市中心醫(yī)院2015年4月至2020年2月收治的102例老年乳腺癌患者為乳腺癌組，同期95例乳腺良性病變?yōu)閷?duì)照組。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合乳腺癌[4]、乳腺良性病變?cè)\斷標(biāo)準(zhǔn)[5]；(2)均行手術(shù)切除病理診斷確診，單發(fā)病灶；(3)年齡≥65歲；(4)生命體征穩(wěn)定，可耐受外科手術(shù)；(5)能配合完成乳腺M(fèi)RI檢查；(6)所有患者行MRI檢查時(shí)間應(yīng)先于其他任何治療；(7)腫瘤實(shí)性成分最小直徑>5 mm；(8)患者及家屬對(duì)研究?jī)?nèi)容知情，并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)對(duì)造影劑過敏或圖像質(zhì)量不佳；(2)伴肝腎心功能障礙；(3)有甲亢病史；(4)有腫瘤外科術(shù)史；(5)繼發(fā)性乳腺癌。乳腺癌組年齡66～76(70.49±3.16)歲；對(duì)照組年齡65～77(70.33±3.05)歲。2組患者年齡、體質(zhì)量指數(shù)等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 IVIM-DWI檢查 采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T磁共振掃描儀與專用雙側(cè)乳房八通道相控線圈?；颊咴诟┡P位姿勢(shì)下雙乳自然下垂于線圈內(nèi)，先進(jìn)行常規(guī)乳腺磁共振掃描，橫軸位行T2WI掃描，參數(shù)：重復(fù)時(shí)間(revetition time，TR)4 060 ms，回波時(shí)間(echo time，TE)70 ms，層厚3.0 mm，間隔1.5 mm，矩陣358×448，視野(field view,FOV) 34 cm×34 cm，激勵(lì)次數(shù)為3，層數(shù)為24。其次行IVIM掃描：b值選擇0、50、100、150、200、400、800、1000 s/mm2。TR 5700 ms，TE 66 ms，層厚3.0 mm，間隔1.5 mm，矩陣196×320，F(xiàn)OV 34 cm×34 cm，激勵(lì)次數(shù)為3次，層數(shù)為24。最后行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描：先行預(yù)掃描，當(dāng)三維容積快速掃描(liver acceleration with volume acquisition，LAVA)成像滿意后應(yīng)用德國(guó)Medtron高壓注射器注射釓噴酸葡胺(gadolinium-diethylenetriamine pentaacetic acid，Gd-DTPA)對(duì)比劑，劑量為15 ml，流率為2.5 ml/s，完畢后追加15 ml生理鹽水以同速率注射沖管，同時(shí)行無(wú)間歇?jiǎng)討B(tài)增強(qiáng)掃描，橫軸面參數(shù)：TR 5.64 ms，TE 2.46 ms，層厚3.0 mm，間隔0 mm，矩陣320×320，F(xiàn)OV 34 cm×34 cm，激勵(lì)次數(shù)為1，層數(shù)為150。連續(xù)掃描5期，時(shí)間約為3 min。

1.2.2 圖像分析 采用常規(guī)單指數(shù)DWI模型測(cè)量ADC值，采用雙指數(shù)IVIM模型對(duì)多個(gè)b值經(jīng)工作站Functiontool中微軟數(shù)據(jù)庫(kù)訪問組件(microsoft data access components，MADC)軟件進(jìn)行后期處理，確定病灶位置后手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算出IVIM各參數(shù)值[單純擴(kuò)散系數(shù)(D)、偽擴(kuò)散系數(shù)(D*)、灌注分?jǐn)?shù)(f)]，并生成雙指數(shù)擬合曲線圖及D、D*、f偽彩圖。由2位放射科醫(yī)師(主治醫(yī)師，工作時(shí)間≥5年)對(duì)圖像進(jìn)行獨(dú)立評(píng)估。

1.2.3 質(zhì)量控制 乳腺癌組：在IVIM-DWI(b=1 000 s/mm2)圖像上盡量取病灶實(shí)性部分，信號(hào)分布均勻處手動(dòng)勾畫ROI(ROI≥20 mm2)，避開壞死區(qū)、囊變區(qū)、病灶周圍正常組織。對(duì)照組：在乳腺病灶最大層面勾畫ROI。2組患者ROI均需要反復(fù)測(cè)量3次，取其平均值。

1.3 基因表達(dá)檢測(cè)

術(shù)中留取病灶組織標(biāo)本送至本院檢驗(yàn)科進(jìn)行病理檢測(cè)，即刻置-70℃冰箱保存待測(cè)；取凍存標(biāo)本組織2 g加入5倍濕重蛋白裂解緩沖液內(nèi)，完全剪碎，超聲勻漿粉碎，4℃環(huán)境靜置1 h；低溫(4℃)離心30 min(12 000 r/min)，采集上清液為總蛋白。經(jīng)電泳、轉(zhuǎn)印、脫脂奶粉封閉，目標(biāo)基因于4℃環(huán)境孵育過夜，室溫孵育二抗2 h，經(jīng)自動(dòng)電泳凝膠成像分析儀采集數(shù)據(jù)，由電腦系統(tǒng)自動(dòng)經(jīng)聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)曲線讀取目標(biāo)基因[增殖基因(Notch1、CXCL1)、侵襲基因(FOXF1、NUAK1)、自噬基因(ATG4D、ATG2B)]表達(dá)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 病理結(jié)果

102例乳腺癌中，浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌67例，其他35例；腫瘤直徑<3 cm者54例，≥3 cm者48例；組織學(xué)分級(jí)：G1+2級(jí)52例，G3級(jí)50例；臨床分期：Ⅰ～Ⅱ期55例，Ⅲ～Ⅳ期47例；是否有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移：有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移46例，無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移56例。95例良性病變中，纖維腺瘤69例，其他26例。

2.2 對(duì)IVIM-DWI參數(shù)測(cè)量結(jié)果的一致性比較

結(jié)果顯示，2位醫(yī)師測(cè)量ADC、D、D*、f值的結(jié)果一致性均較好，尤其是對(duì)ADC、D值的一致性更高(表1)。

2.3 2組IVIM-DWI定量參數(shù)水平比較

乳腺癌組ADC、D、D*值均較對(duì)照組低，f值較對(duì)照組高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05；表2)。

2.4 IVIM-DWI定量參數(shù)診斷乳腺癌的效能

結(jié)果顯示，D值診斷乳腺癌的效能最好，曲線下面積(area under the curve，AUC)為0.952，靈敏度為96.05%，特異度為85.38%(表3)。

表1 2位醫(yī)師對(duì)IVIM-DWI參數(shù)測(cè)量結(jié)果的一致性比較

表2 2組IVIM-DWI定量參數(shù)水平比較

表3 IVIM-DWI定量參數(shù)診斷乳腺癌的效能

2.5 IVIM-DWI定量參數(shù)與乳腺癌惡性程度的關(guān)系

2.5.1 IVIM-DWI定量參數(shù)與組織標(biāo)本中增殖、侵襲、自噬基因表達(dá)量的關(guān)系 乳腺癌組組織標(biāo)本中Notch1、CXCL1、FOXF1、NUAK1表達(dá)量高于對(duì)照組；ATG4D、ATG2B表達(dá)量低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05；表4)。Pearson相關(guān)分析顯示，老年乳腺癌患者ADC、D、D*、f值與組織標(biāo)本中Notch1、CXCL1、FOXF1、NUAK1基因表達(dá)量呈正相關(guān)rNotch1=0.329、0.774、0.328、0.239，P<0.05；rCXCL1=0.413、0.698、0.305、0.266，P<0.05；rFOXF1=0.371、0.658、0.318、0.275，P<0.05；rNUAK1=0.330、0.593、0.296、0.251，P<0.05)；與組織標(biāo)本中ATG4D、ATG2B表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)(rATG4D=-0.340、-0.654、-0.3119、-0.3007，P<0.05；rATG2B=-0.357、-0.613、-0.316、-3.487，P<0.05)。

2.5.2 不同臨床特征的乳腺癌患者IVIM-DWI定量參數(shù)比較 不同腫瘤直徑的ADC、D、D*、f值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌、組織學(xué)分級(jí)G3、臨床分期Ⅲ～Ⅳ期、有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者D值明顯低于病理其他類型、組織學(xué)分級(jí)G1+2、臨床分期Ⅰ～Ⅱ期、無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；而ADC值、D*值、f值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05；表5)。

表4 2組組織標(biāo)本中增殖、侵襲及自噬基因表達(dá)量比較

表5 不同臨床特征的乳腺癌患者IVIM-DWI定量參數(shù)比較

2.6 釓噴酸葡胺對(duì)比劑的變化

在注射釓噴酸葡胺對(duì)比劑1 h后，患者機(jī)體各組織軋含量達(dá)到了峰值，且軋含量由高到低分別是腎臟>肝臟>脾臟>肌肉，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)各組織中的軋含量普遍降低，至注射對(duì)比劑后第10天，腎臟內(nèi)軋含量仍較高，肝臟、脾臟、肌肉軋含量已接近為零。

3 討 論

本研究結(jié)果顯示，乳腺癌組ADC值、D值、D*值均低于對(duì)照組，f值高于對(duì)照組(P<0.05)。提示與乳腺良性病變相比，乳腺癌的腫瘤細(xì)胞因排列更密集而致細(xì)胞外間隙縮小，水分子活動(dòng)受限就更為顯著，所以ADC值更小。另外，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于乳腺良惡性腫瘤，ADC值往往大于D值，證實(shí)微循環(huán)灌注對(duì)ADC值造成了影響，使ADC值增高。Bokacheva等[6]也認(rèn)為造成ADC值偏高的原因是血流微循環(huán)發(fā)生障礙。f值間接反映組織血管化程度，本研究乳腺癌f值高于乳腺良性病變，說明乳腺癌血管密度高，血流灌注高。與汪林等[7]報(bào)道基本相符。在診斷乳腺癌的效能上，IVIM-DWI定量參數(shù)中D值診斷效果最好，其AUC為0.952，靈敏度為96.05%，特異度為85.38%。提示在規(guī)避了微循環(huán)灌注的影響下，D值在診斷乳腺癌的效能上體現(xiàn)了更大的優(yōu)勢(shì)。

本研究結(jié)果顯示，乳腺癌組組織標(biāo)本中Notch1、CXCL1、FOXF1、NUAK1表達(dá)量高于對(duì)照組，ATG4D、ATG2B表達(dá)量低于對(duì)照組，提示乳腺癌的惡性增殖與增殖基因、侵襲基因、自噬基因表達(dá)失衡相關(guān)，對(duì)上述基因進(jìn)行檢測(cè)可客觀反映腫瘤細(xì)胞的增殖及侵襲活性，間接反映乳腺癌的惡性程度，與陳海濤等[8]研究結(jié)果一致。進(jìn)一步經(jīng)Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，老年乳腺癌患者IVIM-DWI定量參數(shù)水平與組織標(biāo)本中Notch1、CXCL1、FOXF1、NUAK1表達(dá)量呈正相關(guān)，與ATG4D、ATG2B表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)。從結(jié)果可以看出，D值與乳腺癌組組織標(biāo)本中Notch1、CXCL1、FOXF1、NUAK1、ATG4D、ATG2B表達(dá)均呈強(qiáng)相關(guān)，可能是由于乳腺癌惡性程度較高，腫瘤易出現(xiàn)壞死、囊變等現(xiàn)象，水分子受限程度較低，再加上通過重塑腫瘤脈管系統(tǒng)而誘導(dǎo)新血管生成，均導(dǎo)致D值升高[9]。而ADC值、D*值、f值與上述各基因表達(dá)呈弱相關(guān)，原因可能是：(1)ADC值、D*值、f值受噪聲的影響較大而致結(jié)果重復(fù)性較差[10]；(2)不同的b值可能會(huì)對(duì)灌注參數(shù)結(jié)果產(chǎn)生一定程度的影響[11]；(3)腫瘤內(nèi)微血管結(jié)構(gòu)存在差異性。本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌、組織學(xué)分級(jí)為G3、臨床分期為Ⅲ～Ⅳ期、有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者D值明顯更低，提示乳腺癌病理分級(jí)越高，分期越高，乳腺癌核分裂數(shù)、腺管結(jié)構(gòu)就越多，腫瘤細(xì)胞密度就越高，水分子擴(kuò)散受限就更為顯著，從而導(dǎo)致D值更低，與既往學(xué)者研究結(jié)果相一致[12-14]。此外，本研究注射釓噴酸葡胺(gadolinium-diethylenetriamine pentaacetic acid，Gd-DTPA)對(duì)比劑1 h后發(fā)現(xiàn)腎臟含量最高，第10天時(shí)，Gd-DTPA在腎臟含量仍較高，而在肝、脾及肌肉內(nèi)的釓含量已接近為零，這提示軋類對(duì)比劑存在著潛在的風(fēng)險(xiǎn)，由于臨床應(yīng)用軋類對(duì)比劑的劑量較小，在MRI增強(qiáng)掃描后軋類對(duì)比劑腎毒性并不常見，但也要引起醫(yī)學(xué)者的足夠重視。值得一提的是，本研究通過Pearson相關(guān)性分析證實(shí)了CT灌注參數(shù)能客觀反映老年乳腺癌病情特征，為臨床鑒別診斷提供參考依據(jù)。根據(jù)上述研究結(jié)果，我們認(rèn)為IVIM-DWI定量參數(shù)為評(píng)價(jià)老年乳腺癌病情特征提供了一個(gè)新的研究方向。

綜上所述，IVIM-DWI定量參數(shù)(ADC值、D值、D*值、f值)變化在乳腺癌組織和良性乳性病變組織中存在顯著差異，且其水平變化與乳腺癌細(xì)胞的增殖、侵襲活性及自噬活性相關(guān)，可作為老年乳腺癌患者臨床早期篩查與惡性程度評(píng)估的有效手段。但本研究也存在不足：研究樣本量較小，對(duì)IVIM-DWI的b值選取缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，故日后需進(jìn)一步探索如何對(duì)b值的大小及分布進(jìn)行合理的設(shè)置。