MRI預測乳腺癌分子生物特性可行性的初步探索

付姣慧，常曉丹，王盈盈，姚長麗

在美國每年乳腺癌的新發(fā)病例達到1萬例[1-2]，我國女性乳腺癌發(fā)病率也不斷增高，據(jù)世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究中心的Globocan 2008估計，中國女性乳腺癌世界標準人口調(diào)整發(fā)病率約為21.6/10萬。人們對生活質(zhì)量的要求逐漸提高，越來越多患者選擇保乳手術治療。因此，術前對患者腫瘤分期及生物學行為評估的正確與否對手術方案的制定尤為重要。隨著免疫組織化學技術的普及，分子生物學標記物已經(jīng)成為指導乳腺癌治療不可缺少的技術手段。目前，臨床常用于指導乳腺癌治療生物標記物有雌激素受體(estrogen receptor, ER)、孕激素受體(progester receptor,PR)、C-erbB-2、Ki-67、拓撲異構酶Ⅱα (TopoⅡα)等。

筆者通過分析乳腺癌的MRI影像特征與組織ER、PR、C-erbB-2、Ki-67、TopoⅡα等分子表達的相關性，初步探討術前MRI影像特征預測乳腺癌分子生物學變化的可行性。

1 材料與方法

1.1 研究對象

大連大學附屬中山醫(yī)院2009年09月至2012年2月國人原發(fā)性乳腺癌女性患者156例，年齡26～78歲，平均47歲。均于術前2周內(nèi)行MR平掃及增強掃描，其中10例患者只進行普通增強掃描。

1.2 MR設備和檢查方法

采用1.5 T超導型MR掃描機(philips 1.5 T Achiver)，4通道SENSEbody相控陣表面線圈。患者俯臥位，雙臂上舉，使雙側(cè)乳腺對稱自然懸于固定托內(nèi)。掃描序列與參數(shù)如下：(1)矢狀面快速自旋回波TIWI序列，掃描參數(shù)：TE 10ms，TR 350～550ms，反轉(zhuǎn)角90°，NSA為2，層厚為4 mm，層間距為0，矩陣376×301；(2)矢狀面快速自旋回波T2WI，掃描參數(shù)：TE 120ms，TR 2500～5000ms，反轉(zhuǎn)角90°，NSA為2，層厚為4 mm，層間距為0；(3)動態(tài)增強MR掃描(dynamic contrast enhanced MR image，DCE-MRI)：應用多相位動態(tài)增強掃描技術，橫斷面掃描，掃描參數(shù)：TR及TE均為shortest，反轉(zhuǎn)角12°，NSA為1，矩陣340×339，層厚1 mm，層間距為0。對比劑采用釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)注射液，0.2 ml/kg體重，以2.5 ml/s高壓注射器靜脈團注。團注前采集1次蒙片，注射后連續(xù)采集9個時相，每個時相約32.3 s。

1.3 MR圖像分析數(shù)據(jù)測量及圖像處理

所有原始數(shù)據(jù)導入Phlips Release 2.6.1圖像處理工作站，由作者間隔2周根據(jù)MRI BI-RADS分別對病變平掃及增強后形態(tài)學表現(xiàn)、血流動力學參數(shù)及時間-信號曲線進行分析記錄，具體分析方法：MR平掃結(jié)合增強影像特征，按形態(tài)學表現(xiàn)將病變分為腫塊型和非腫塊型，病變的形狀分為卵圓形、分葉形和不規(guī)則形，邊緣分為光滑、毛刺、不清楚，病變內(nèi)部強化方式分為均勻、不均勻和環(huán)形強化。

在工作站上，自動獲得剪影圖像，手動選取腫瘤病灶實質(zhì)部分、強化明顯區(qū)域的層面設定感興趣區(qū)，盡量避開肉眼可辨別的血管及壞死囊性變區(qū)域。感興趣區(qū)的大小不固定，但略小于病變，繪制出時間-信號強度曲線(time-signal intensity curve，TIC)，參照Kuhl分型將TIC分為3型：I型，持續(xù)上升型；Ⅱ型，平臺型；Ⅲ型，流出型。并計算Ⅱ型及Ⅲ型曲線的動態(tài)增強參數(shù)：(1)最大信號增強率(maximum signal enhancement ratio)，它表示增強達峰值時的病灶信號強度相對于增強前的增強率。其中，Slpre及Slpost分別為增強前及增強達峰值時病灶的信號強度。(2)達峰時間(time to peak)表示注射對比劑后達到最大信號強度值時的時間。

1.4 免疫組織化學分析

圖1 女，54歲，左乳內(nèi)上象限浸潤性導管癌。增強掃描明顯不均勻強化，邊界不清，時間信號曲線為平臺型Fig.1 Female, 54 years old.There is mass in the upper inner quadrant of her left breast with heterogeneous enhancement.Time signal intensity curve was platform type.

表1 MRI形態(tài)及血液動力學參數(shù)與免疫組織化學因子陽性表達間關系Tab.1 The relationship between MR images and immunohistochemically

免疫組織化學染色采用PS方法，試劑均為北京中杉生物制劑有限公司生產(chǎn)。所有切片在光學顯微鏡下進行觀察，由專業(yè)病理醫(yī)師讀片。計數(shù)10個高倍視野中100個癌細胞或上皮細胞，計算出陽性細胞所占比例。染色結(jié)果判斷標準：ER、PR、C-erbB-2陽性表達位于細胞核，呈棕黃色顆粒，以25%以上的癌細胞核有明確的染色為陽性；Ki-67、TopoⅡα陽性表達位于癌細胞核，呈棕黃色顆粒，陽性細胞計數(shù)比例≥25%。

1.5 統(tǒng)計學分析

使用SSPS統(tǒng)計學軟件16.0作統(tǒng)計學分析，分析病灶的形態(tài)、形狀、邊緣、強化方式及時間信號曲線形態(tài)與生物因子間關系，應用Pearson卡方檢驗；分析達峰時間、最大強化率與各生物學因子之間的關系應用Spearman等級相關進行分析，以P<0.05為差異統(tǒng)計學意義顯著。

2 結(jié)果

原發(fā)性乳腺癌156例中，浸潤性導管癌126例(80.1 %)(圖1)，髓樣癌3例(1.9%)，浸潤性小葉癌14例(9.0%)，黏液腺癌5例(3.2%)，浸潤性乳頭狀癌4例(2.6%)，腺管癌2例(1.3%)，浸潤性篩狀癌1例(0.6%)，富脂細胞癌1例(0.6%)。

Pearson卡方檢驗示病灶的形態(tài)與C-erbB-2、TopoⅡα的表達有統(tǒng)計學意義(P值分別為0.019和0.039)；病灶的形狀與C-erbB-2的表達有統(tǒng)計學意義(P=0.008)，病灶強化方式與PR、C-erbB-2的表達有統(tǒng)計學意義(P值分別為0.035和0.009)，腫瘤的邊緣、時間-信號曲線類型與生物因子間無統(tǒng)計學意義。Spearman等級相關研究示腫瘤的最大強化率與C-erbB-2的表達正相關(P=0.029，相關系數(shù)為0.190)，達峰時間與TopoⅡα、Ki-67表達呈負相關(P=0.035，相關系數(shù)為－0.184；P=0.043，相關系數(shù)為－0.177)(表1，2)。

表2 最大強化率、達峰時間與各免疫組織化學因子之間的相關性Tab.2 The correlation between maximum, time to peak and immunohistochemically

3 討論

腫瘤的預后指標分為三方面：(1)臨床與病理指標；(2)激素受體指標；(3)分子指標[3]。這些方面的綜合應用可以判斷患者預后，指導臨床治療。其后兩項指標不僅能夠預測患者的預后，而且可以幫助臨床醫(yī)生決定使用哪些化療藥物。目前較常用且作用明確的生物因子包括ER、PR、C-erbB-2、Ki-67、TopoⅡα。ER、PR是激素受體蛋白，對乳腺癌判斷預后和內(nèi)分泌治療有重要意義，他們陽性表達說明對激素治療較敏感，且預后較好。C-erbB-2為人表皮生長因子受體家族成員之一，是乳腺癌發(fā)生、發(fā)展密切相關的原癌基因，是乳腺癌新輔助化療效果的重要生物標記之一。C-erbB-2過度表達提示乳腺癌組織分級高、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期晚，預后差，但同時說明腫瘤對蒽環(huán)類及紫杉醇敏感敏感。Ki-67反映腫瘤細胞的增殖情況，其陽性表達與腫瘤分期成正相關，同時提示腫瘤容易出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，如果腫瘤中有超過50%癌細胞有Ki-67過表達，則其復發(fā)危險性增大[4]，并且Ki-67的表達情況可以作為新輔助化療是否有效的指標。TopoⅡα是拓撲異構酶的一個亞型，存在于過度增殖的細胞中，且在快速增殖細胞中的水平是靜止細胞中的數(shù)倍[5]，與乳腺癌的增殖有關系，并且是化學藥物的靶點。TopoⅡα表達水平越高，使得具有TopoⅡα抑制作用的抗癌藥物具備作用的靶向目標，則對抗癌藥的敏感性越高。

乳腺癌是血管生成依賴性疾病，隨著腫瘤的生長，腫瘤血管通透性明顯增高[6]。DCE-MRI采用順磁性對比劑Gd-DTPA，是一種細胞外間隙小分子對比劑，由于腫瘤新生血管的高滲透性使Gd-DTPA可快速擴散到血管外-細胞外間隙，同時由于惡性腫瘤內(nèi)部存在大量動靜脈瘺使對比劑又迅速從腫瘤瘤體中流出，使對比劑的分布達到平衡。從而DCE-MRI可在活體上反映腫瘤組織血管外-細胞外間隙的容量、灌注情況以及毛細血管通透性的改變。因此，DCE-MRI不僅可以顯示腫瘤形態(tài)學變化，而且可在活體上反映其腫瘤微血管灌注、血管生成程度，從而評估腫瘤良惡性和預后。

本研究顯示腫塊型病變的TopoⅡα陽性表達為87.5%，非腫塊型病變?yōu)?5%。TopoⅡα表達陽性說明腫瘤增殖程度高，易形成腫塊，故影像表現(xiàn)為腫塊型，同時說明腫塊型病灶對于部分化療藥物較敏感；C-erbB-2表達陽性，說明腫瘤的組織分級較高、分期較晚，惡性程度較高，預后較差，即腫塊型乳腺癌較非腫塊型乳腺癌的預后好，對部分化療藥物效果較好。以前相關研究未發(fā)現(xiàn)兩者之間的統(tǒng)計學意義，可能是由于MRI掃描方式及病例數(shù)量不同所致。卵圓形病變C-erbB-2陽性表達為25.6%，分葉狀病變?yōu)?4.1%，不規(guī)則形病變變?yōu)?3.6%。C-erbB-2表達陽性，說明腫瘤侵襲性性高、易淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，容易浸潤周圍組織，故使腫瘤向周圍生長，形態(tài)不規(guī)則；C-erbB-2表達陰性，說明腫瘤浸潤性差，使腫瘤形態(tài)相對比較規(guī)則，故表現(xiàn)為卵圓形或分葉狀。徐慧等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，腫塊形態(tài)可以預測ER表達狀態(tài)，不規(guī)則形腫塊能夠預測ER陰性表達，而我們研究發(fā)現(xiàn)兩者之間的表達沒有統(tǒng)計學意義，比較其文章發(fā)現(xiàn)徐慧等[7]采用的統(tǒng)計學方法與本研究不同，故可能導致結(jié)果有所差異。而Lee等[8]發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)腫塊的形態(tài)與ER、PR的表達明顯相關，與本研究結(jié)果亦不同，這是由于Lee等[8]的研究中只涉及浸潤性導管癌，而本研究包括各種類型的癌癥。

腫瘤達峰時間與TopoⅡα、Ki-67表達呈負相關，說明腫瘤的達峰時間越短，TopoⅡα、Ki-67表達為陽性。Lee等[8]研究認為達峰時間與Ki-67的表達呈明顯相關性，與本研究結(jié)果相一致。李彭等[9]研究結(jié)果顯示，腫瘤的達峰時間與ER表達呈正相關，與Ki-67的表達呈負相關，與本研究結(jié)果也大致相同，但本研究未發(fā)現(xiàn)達峰時間與ER表達之間有統(tǒng)計學意義。然而Szabo等[10]研究認為乳腺癌信號增強率與組織學級別沒有相關性。

乳腺癌增強后最大強化率與C-erbB-2的表達正相關，腫瘤最大強化程度越高，C-erbB-2表達多。C-erbB-2表達陽性腫瘤惡性程度越高，腫瘤血管異常增殖，基底細胞膜越不完整，腫瘤的灌注越多，強化程度越高。徐慧等[7]的研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌的最大強化率能夠預測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，但與免疫組織化學因子之間沒有明確相關性。Lee等[8]研究認為強化率與腫瘤體積有明顯相關性，而與組織化學因子沒有統(tǒng)計學意義。產(chǎn)生這種差異可能與掃描序列設置不同有關系。

均勻強化病變PR陽性表達為74.7%，不均勻強化病變?yōu)?2.4%，均勻強化、不均勻強化與環(huán)形強化病灶C-erbB-2陽性表達分別為50.5%、26.5%、25.8%。說明環(huán)形強化病灶，PR不易表達；均勻強化病灶C-erbB-2易表達。PR陰性說明乳腺癌腫塊上皮受激素調(diào)控效果較差，激素治療效果較差，即環(huán)形強化病灶的預后提示較差。即提示均勻強化的病灶較不均勻強化的病灶預后可能較差。但張青等[11]研究認為兩者無相關性。Lee等[8]研究顯示腫瘤內(nèi)部強化方式與ER、PR和Ki-67有明顯統(tǒng)計學意義，并且認為環(huán)形強化是ER、PR陰性表達的獨立的預測指標。分析原因，一是Lee等[8]文章只涉及浸潤性導管癌，二是只是將內(nèi)部強化方式分為兩組不均勻強化和環(huán)形強化，這兩點的不同導致結(jié)果差別。

本研究的不足和局限性：(1)DCE-MRI感興趣區(qū)的選定與病理組織取材可能不一致。(2)病理類型不同，預后相差很大，本實驗未將其納入預后因子研究范圍。(3)未采用專用乳腺線圈，所得圖像的分辨率不夠高，可能導致對于腫塊邊緣及內(nèi)部強化方式內(nèi)部的分析有誤差。

總之，MRI影像特征可初步預測乳腺癌部分生物因子的表達狀況。

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