合成MRI 定量參數(shù)與乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌分子分型及細(xì)胞增殖活性關(guān)系研究*

鄭蕊 謝瑜 薛珂 張冬雪 李卓琳

乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌（invasive ductal carcinoma，IDC）是一種高度異質(zhì)性惡性腫瘤，其個(gè)體化診療方案的選擇、內(nèi)分泌治療反應(yīng)及預(yù)后與雌激素受體（estrogen receptor，ER）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）、人類表皮生長(zhǎng)因子受體-2（human epidermal growth factor receptor-2，HER-2）和腫瘤增殖核抗原Ki-67 等指標(biāo)的表達(dá)水平密切相關(guān)[1]。免疫組織化學(xué)法是一種侵入性檢測(cè)乳腺癌分子分型的方法，難以進(jìn)行無創(chuàng)、重復(fù)檢測(cè)。合成MRI 是一種多對(duì)比定量弛豫技術(shù)，采用多動(dòng)態(tài)、多回波掃描方法，一次采集即可獲得組織定量參數(shù)T1、T2 和質(zhì)子密度（proton density，PD）等多個(gè)弛豫圖，使掃描時(shí)間大幅縮短[2-4]。合成MRI 在前列腺[2]和骨關(guān)節(jié)[3]等部位已被逐漸應(yīng)用，在對(duì)乳腺良惡性腫瘤鑒別中亦被證實(shí)其可行性[4]。但合成MRI 定量參數(shù)與乳腺IDC 分子分型和細(xì)胞增殖活性關(guān)系的研究尚較少，本研究旨在探討合成MRI 定量參數(shù)與乳腺IDC 分子分型和Ki-67 表達(dá)之間的關(guān)系，為新輔助治療前評(píng)估乳腺IDC 分子分型提供幫助。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

回顧性分析2020 年7 月至2022 年2 月于昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院經(jīng)病理證實(shí)的112 例女性乳腺IDC 患者的臨床病理資料，年齡為31～79 歲，中位年齡51.5 歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）病理證實(shí)為乳腺IDC；2）免疫組織化學(xué)法檢測(cè)ER、PR、HER-2 及Ki-67 等指標(biāo)數(shù)據(jù)完整；3）治療前乳腺合成MRI 資料完整；4）手術(shù)前未行抗腫瘤治療；5）單側(cè)、單發(fā)腫塊。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）MRI 檢查前行穿刺活檢或其他手術(shù)；2）合成MRI 偽影明顯，無法準(zhǔn)確測(cè)量參數(shù)；3）病灶直徑＜1 cm；4）妊娠及哺乳期患者。

1.2 方法

1.2.1 MRI 檢查 使用美國(guó)GE 公司Pioneer 3.0T MRI 掃描儀對(duì)患者依次進(jìn)行常規(guī)MRI、合成MRI 及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI 掃描。合成MRI 掃描采用MAGiC 序列，通過2 個(gè)回波時(shí)間和4 個(gè)延遲時(shí)間計(jì)算T1、T2及PD 值，并通過定量參數(shù)模型并結(jié)合虛擬掃描設(shè)置不同重復(fù)時(shí)間（TR）和回波時(shí)間（TE）合成不同對(duì)比圖像。掃描參數(shù)：TR 為4 000 ms；TE 為 19.2/86 ms；層厚為5 mm；層數(shù)為34 層；視野為360 mm×360 mm；矩陣為260×260；帶寬為213.7 Hz/pixel。

1.2.2 圖像處理及參數(shù)測(cè)量 合成MRI 使用美國(guó)北卡羅來納大學(xué)開發(fā)的免費(fèi)開源ITK-SNAP 軟件進(jìn)行處理。參考動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI 上病變位置和范圍，在合成MRI 上手動(dòng)勾畫整個(gè)病灶作為感興趣區(qū)（region of interest，ROI），注意避開腺體等非腫瘤區(qū)域，軟件自動(dòng)在T1、T2 和PD 偽彩圖上復(fù)制相同ROI 并生成參數(shù)值。由2 名具有5 年以上乳腺影像診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量參數(shù)，每個(gè)病灶勾畫3 次，取平均值為最終T1、T2 和PD 值。應(yīng)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC）對(duì)2 名醫(yī)師測(cè)量的合成MRI定量參數(shù)進(jìn)行一致性評(píng)價(jià)。

1.2.3 免疫組織化學(xué)法檢測(cè)及分子分型判定 免疫組織化學(xué)法檢測(cè)結(jié)果由2 名超過5 年診斷經(jīng)驗(yàn)的病理科醫(yī)師獨(dú)立分析，結(jié)果不一致時(shí)，由上級(jí)醫(yī)生復(fù)核確定。當(dāng)10 個(gè)高倍鏡下陽性細(xì)胞核≥1%時(shí)，ER 和PR表達(dá)為陽性，反之為陰性[5]。HER-2 表達(dá)評(píng)分為0 和+時(shí)為陰性、+++時(shí)為陽性，++時(shí)需進(jìn)一步行熒光原位雜交技術(shù)檢測(cè)，若基因擴(kuò)增則說明HER-2 表達(dá)為陽性，反之為陰性。Ki-67 表達(dá)≥14%為高表達(dá)，表達(dá)＜14%為低表達(dá)。乳腺IDC 包括4 種分子分型[6]：Luminal A 型：ER 陽性/或PR 陽性，HER-2 陰性且Ki-67 低表達(dá)；Luminal B 型：ER 陽性/或PR 陽性，HER-2 陽性或陰性，Ki-67 高表達(dá)；HER-2 過表達(dá)型：ER 和PR 均陰性，HER-2 陽性，Ki-67 表達(dá)水平不限；三陰性乳腺癌：ER、PR 和HER-2 均陰性，Ki-67 表達(dá)水平不限。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 22.0 及R 語言軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)數(shù)資料以例數(shù)或百分比表示，計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，如符合正態(tài)性則以（± s）表示。采用t檢驗(yàn)及單因素方差分析進(jìn)行各免疫組織化學(xué)指標(biāo)不同表達(dá)水平及分子分型的分組之間合成MRI 定量參數(shù)比較。以P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料及ICC 分析

112 例患者共112 個(gè)IDC 病灶，其中ER 陽性81 個(gè)、陰性31 個(gè)，PR 陽性67 個(gè)、陰性45 個(gè)，HER-2 陽性41 個(gè)、陰性71 個(gè)，Ki-67 高表達(dá)65 個(gè)、低表達(dá)47 個(gè)；亞型分別為L(zhǎng)uminal A 型40 個(gè)、Luminal B 型49 個(gè)、HER-2 過表達(dá)型8 個(gè)及三陰性乳腺癌15個(gè)（圖1，2）。2 名醫(yī)師測(cè)量的T1、T2 和PD 值一致性較高，ICC 分別為0.89、0.89 和0.91。

圖1 乳腺IDC 的Luminal A 型合成MRI 參數(shù)PD、T1 和T2 圖

圖2 乳腺IDC 的HER-2 過表達(dá)型合成MRI 參數(shù)PD、T1 和T2 圖

2.2 免疫組織化學(xué)法檢測(cè)指標(biāo)不同表達(dá)水平時(shí)合成MRI 定量參數(shù)比較

ER 陽性/陰性、PR 陽性/陰性、HER-2 陽性/陰性組之間T1、T2 及PD 值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。Ki-67 高表達(dá)組的T1 和T2 值均高于低表達(dá)組（均P＜0.05），兩組間PD 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1，圖3。

表1 乳腺IDC 免疫組織化學(xué)法檢測(cè)指標(biāo)不同表達(dá)水平時(shí)的合成MRI 定量參數(shù)

圖3 ER、PR、HER-2、Ki-67 不同表達(dá)水平時(shí)乳腺IDC 合成MRI 定量參數(shù)比較

2.3 乳腺IDC 不同分子分型間合成MRI 定量參數(shù)比較

Luminal A 型T1、T2 值均低于Luminal B 型和三陰性乳腺癌（均P＜0.05），HER-2 過表達(dá)型T2 值低于Luminal B 型及三陰性乳腺癌（均P＜0.05），4 種分子分型間PD 值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。見表2 及圖4。

表2 4 種分子分型乳腺IDC 的合成MRI 定量參數(shù)

圖4 乳腺IDC 各分子分型間合成MRI 定量參數(shù)比較

3 討論

MRI 磁場(chǎng)強(qiáng)度相同時(shí)，每種組織T1、T2、PD 值相對(duì)恒定，不同組織的參數(shù)主要與細(xì)胞外水分子含量有關(guān)[7]。乳腺癌在腫瘤生長(zhǎng)過程中，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需求和供應(yīng)逐漸增加，腫瘤內(nèi)大量毛細(xì)血管生成并伴內(nèi)皮細(xì)胞功能異常，導(dǎo)致血管滲透性增加[4]，從而使細(xì)胞外間隙自由水的含量增加，最終表現(xiàn)為癌組織中的T1、T2、PD 值改變，這也是利用合成MRI 技術(shù)對(duì)乳腺IDC 進(jìn)行定量評(píng)估的理論基礎(chǔ)[8]。

乳腺IDC 是一種與雌激素和孕激素水平密切相關(guān)的腫瘤[1]，ER、PR 和HER-2 不同表達(dá)水平會(huì)影響乳腺癌細(xì)胞水平上的微觀結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致T1、T2 和PD 值不同[8]。激素受體陽性時(shí)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子水平降低，新生血管減少，表現(xiàn)為T1、T2 值降低，而HER-2 陽性時(shí)可促進(jìn)血管生成，表現(xiàn)為T1、T2 值升高[8-9]。本研究結(jié)果顯示，ER、PR 及HER-2 陽性/陰性不同表達(dá)水平之間的合成MRI 定量參數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），但基于分子分型不同表達(dá)水平組合時(shí)T1、T2 值在部分分子分型間，如Luminal A型T1、T2 值低于Luminal B 型和三陰性乳腺癌，HER-2 過表達(dá)型T2 值低于Luminal B 型及三陰性乳腺癌（均P＜0.05）。上述結(jié)果表明，癌組織中的T1、T2 值是ER、PR 及HER-2 在不同表達(dá)水平下共同作用的結(jié)果，即在腫瘤生長(zhǎng)、血管密度增高、血流灌注增強(qiáng)、細(xì)胞周圍水分子增加的同時(shí)，也伴隨著癌細(xì)胞密度增大、細(xì)胞周圍間隙縮小、自由水含量減少，反映了乳腺IDC 病理結(jié)構(gòu)及微環(huán)境的復(fù)雜性[5-6]。本研究結(jié)果顯示，惡性程度更高、預(yù)后更差的三陰性乳腺癌中的T1、T2 值顯著高于Luminal A 型，T2 值也高于HER-2 過表達(dá)型，這與各分子分型的IDC 生物學(xué)行為相一致。

本研究為真實(shí)反映癌組織整體病理特征，避免靶區(qū)勾畫時(shí)人為因素導(dǎo)致的偏倚，將整個(gè)病灶作為ROI以計(jì)算合成MRI 定量參數(shù)的平均值[4，10]。因乳腺癌異質(zhì)性明顯，不可避免地將行免疫組織化學(xué)法檢測(cè)指標(biāo)的不同表達(dá)水平的腫瘤病理組織異質(zhì)性信息平均化，這可能會(huì)掩蓋能夠真實(shí)反映腫瘤生物學(xué)行為的高度異質(zhì)性區(qū)域[10]。研究顯示，T1、T2 及PD 實(shí)際測(cè)量值亦與設(shè)備及掃描參數(shù)有關(guān)[11]。因此，在統(tǒng)一設(shè)備及掃描參數(shù)設(shè)置的同時(shí)，調(diào)整靶區(qū)勾畫及數(shù)據(jù)測(cè)量方法，進(jìn)一步探索IDC 病灶各參數(shù)的最大值、最小值具有應(yīng)用價(jià)值。

Ki-67 是評(píng)估腫瘤細(xì)胞增殖活性最可靠的指標(biāo)[5]。有關(guān)合成MRI 定量參數(shù)與Ki-67 表達(dá)水平關(guān)系的研究結(jié)果較一致，認(rèn)為增殖活性高的癌組織中的T1、T2值往往高于增殖活性低的癌組織，且T1、T2 值與Ki-67 表達(dá)呈正相關(guān)[12-14]。本研究也發(fā)現(xiàn)，Ki-67 高表達(dá)組中的T1、T2 值高于低表達(dá)組，這可能與細(xì)胞增殖活性高時(shí)生長(zhǎng)周期縮短、細(xì)胞凋亡后致使自由水的含量增加有關(guān)。目前，Ki-67 檢測(cè)主要依賴于有創(chuàng)的組織活檢，因此合成MRI 定量參數(shù)T1、T2 值將是無創(chuàng)、可重復(fù)評(píng)估Ki-67 表達(dá)水平及腫瘤增殖活性的潛在方法。本研究還發(fā)現(xiàn)，免疫組織化學(xué)法檢測(cè)指標(biāo)不同表達(dá)水平時(shí)及不同分子分型間PD 值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），與既往研究結(jié)果相一致[4，13]，可能是IDC異質(zhì)性明顯，而PD 值尚不足以區(qū)分出免疫組織化學(xué)法檢測(cè)指標(biāo)不同表達(dá)水平時(shí)及不同分子分型間的差別。李芹等[15]通過分析乳腺IDC 合成MRI 定量參數(shù)直方圖特征與HER-2 表達(dá)水平之間的關(guān)系，結(jié)果顯示PD值中位數(shù)和T1 平均值是HER-2 表達(dá)水平的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素，與本研究以及既往多數(shù)研究結(jié)果不一致，因此需要進(jìn)一步探索。

綜上所述，合成MRI 定量參數(shù)中的T1、T2 值對(duì)乳腺IDC 不同分子分型及腫瘤細(xì)胞增殖活性指標(biāo)Ki-67 的鑒別具有一定價(jià)值，PD 價(jià)值有限。本研究尚存在一定的局限性，為了提高手動(dòng)勾畫ROI 的準(zhǔn)確性，僅納入腫塊型病灶，而HER-2 過表達(dá)型IDC 多數(shù)為非腫塊病變，使得該型樣本量較小，可能存在一定偏倚。

本文無影響其科學(xué)性與可信度的經(jīng)濟(jì)利益沖突。