剪切波彈性成像對乳腺癌新輔助化療后殘存癌的評估

馬玉峰，張 昕，張 微，劉洪姝

（遼寧省阜新礦業集團總醫院功能檢查科，遼寧 阜新 123000）

新輔助化療 （Neoadjuvant chemotherapy，NAC）是局部晚期乳腺癌標準治療方案之一，NAC可提高手術治療成功率，增加保乳機會。目前研究已證實NAC后病理完全緩解 （Pathological complete response，pCR）是影響乳腺癌患者長期預后的重要因素[1]。因此，在術前無創性的準確評估NAC后殘存乳腺癌對于制訂有針對性治療方案尤為關鍵。超聲技術在該領域有廣闊的應用前景[2]。剪切波彈性成像（Shear-wave elastography，SWE）可通過評估乳腺腫物硬度鑒別良惡性，近年來研究認為SWE在乳腺癌個體化治療中可發揮更重要的作用[3]。本研究擬通過NAC后病灶硬度來評估殘存癌情況，為制定個體化治療方案提供重要參考依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象

連續納入2015年1月—2017年3月來我院腫瘤外科進行NAC并手術的乳腺癌患者66例，均為女性，年齡平均值為（48.6±10.5）歲，腫瘤的最大徑平均值為（4.3±2.1）cm。 所有患者均經活檢病理證實為乳腺癌，并未經手術、放化療及內分泌治療。

所有患者均進行4～6個周期NAC，采用TEC等化療方案，HER-2陽性的患者同時聯合靶向治療。NAC結束后3周內進行手術治療。

1.2 儀器與方法

采用法國聲科公司Supersonic Aixplorer型超聲診斷儀，L4～15線陣探頭，探頭頻率 4～15 MHz。

于手術前2～5天進行超聲檢查。首先進行乳腺常規二維超聲和多普勒超聲檢查，記錄病灶的超聲特點，包括腫物形態、邊界、縱橫比、回聲、周圍組織、鈣化及血流信息等。然后切換至彈性成像模式，尋找到病灶后，在不對病灶施壓的情況下，囑患者屏氣，待圖像穩定并且持續時間大于3 s以上時認為測量數據比較可靠，選取感興趣區域（ROI）時需包含病灶及其周圍組織。測量腫物硬度時，采用超聲儀系統里描記測量方法（Q-box trace）進行測量，描記時需包含病灶和病灶周邊區域，讀取描記區域的平均和最大硬度。同一病灶需采用兩個相互垂直的切面進行測量，測量完成后儲存圖像并記錄數據。同一ROI重復測量3次，記錄數值并計算平均值。所有超聲檢查均由2名具有5年以上乳腺彈性超聲經驗的醫師共同完成。

1.3 術后病理評估

對NAC前的乳腺癌穿刺活檢標本進行ER（Estrogen receptor），PR （Progestrone receptor），HER-2以及 Ki-67免疫組化檢測。其中，HER-2≤1級認為HER-2陰性；HER-2≥2級則需進行FISH（Fluorescence in situ hybridization）檢測，如提示擴增，則為陽性，反之仍為陰性。依據2013年St Gallen專家共識[4]，將標本分為 Luminal A，Luminal B，三陰和HER-2四種分子亞型。

術后對于NAC病理反應性進行判斷，明確殘存癌情況。擬參照殘余腫瘤負荷 （Residual cancer burden，RCB）評估 NAC 病理反應性[5]，RCB 病理評估包括：殘余腫瘤床二維平面的長和寬兩個最大徑、癌細胞百分比 （包括浸潤癌及原位癌的癌床所占比例）、陽性淋巴結個數以及最大轉移淋巴結直徑。將上述參數輸入MD Anderson RCB評價系統（http://www3.mdanderson.org/app/medcalc/index.cfm?pagename=jsconvert3）進行RCB計算。參照兩點界值法，將NAC治療后病理反應性RCB值分為4類，RCB-0 級（pCR，RCB=0）；RCB-I級（微小殘留病灶，RCB=0～1.36）；RCB-II 級 （中等殘 留病灶，RCB=1.36～3.28）；RCB-III級（廣泛殘留病灶，RCB＞3.28）。 pCR定義為原腫瘤瘤床部位已無癌細胞 （無浸潤性癌和原位癌），pCR等同于RCB 0級，將預測反應性指標分為pCR組和非pCR組。

1.4 統計學方法

采用組內相關系數 （Intraclass correlation coefficient，ICC）評估兩名超聲醫生提供的SWE讀數的內部觀察者間一致性。根據術后評估的病理反應性，患者被分為pCR及非pCR組，將患者年齡、腫物大小、免疫組化指標、分子亞型及超聲評估硬度等可能影響pCR結局的指標作為變量，其中計量資料以均數±標準差表示（正態分布）或中位數（四分位數）（非正態分布），做單因素分析，兩組均數比較采用t檢驗或Mann-Whitney U檢驗；計數資料采用χ2檢驗或Fisher精確概率法。使用Pearson相關系數明確連續變量化的RCB與彈性指標之間的關聯程度。驗證SWE指標判定pCR的總體診斷效能，并繪制出受試者工作特征（ROC）曲線，并得出曲線下面積（AUC）及 95%可信區間（Confidence interval，CI），最佳診斷界點下的敏感度及特異度，使用Z檢驗比較SWE不同指標的AUC是否存在差異。采用Medcalc 15.2 軟件進行統計分析，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 病理結果

活檢病理證實浸潤性導管癌61例，浸潤性小葉癌5例，根據RCB分級，確定RCB-0級16個，RCB-I級4個，RCB-II級24個，RCB-III級22個。

2.2 影響pCR結局的單因素分析及相關分析

評估平均硬度和最大硬度的內部觀察者間一致性，ICC 系數分別為 0.90及 0.87，提示一致性較好，取兩位超聲醫師獲取的SWE數據平均值納入研究。影響pCR結局的單因素分析如表1，SWE平均硬度和最大硬度在不同病理反應性組中存在顯著差異（P＜0.05）； 相關分析提示，SWE 平均硬度和最大硬度均與RCB相關，Pearson相關系數分別為r=0.63（平均硬度，P＜0.01）；r=0.67（最大硬度，P＜0.01）。 上述結果提示SWE平均硬度和最大硬度均與NAC后病理反應性密切相關（圖1）。

2.3 SWE評估NAC后pCR的診斷效能

為了明確SWE對評估殘存癌的診斷效能，本研究以pCR為金標準，得到SWE平均硬度的AUC為0.83±0.04（SE）；最大硬度的 AUC 為 0.96±0.02（SE）（圖2）；Z檢驗提示平均硬度與最大硬度的AUC差異有統計學意義 （Z=2.85，P＜0.01）； 最大硬度診斷pCR 的最佳閾值為≤42.3 kPa， 敏感度為 100.00%（95%CI=79.4%～100.0%）， 特異度為 88.00%（95%CI=75.7%～95.5%）。

表1 影響病理完全緩解（pCR）結局的單因素分析

圖1 pCR及非pCR患者的剪切波彈性圖。圖1a：57歲患者，接受新輔助化療后病灶平均硬度為4.5 kPa，最大硬度為13.9 kPa，病理 RCB-0 級（pCR）。圖1b：54 歲患者，接受新輔助化療后病灶平均硬度為19.9kPa，最大硬度為67.1kPa，病理浸潤癌百分比為40%，提示RCBII級（非pCR）。Figure 1.The images of shear-wave elastography in patients with pCR and non-pCR.Figure 1a:The image of a residual lesion in 57-year-old woman after NAC showed that mean and maximum stiffness were 4.5 kPa and 13.9 kPa'respectively.The RCB category was 0'suggesting a pCR.Figure 1b:The image of a residual lesion in 54-year-old woman after NAC showed that mean and maximum stiffness were 19.9 kPa and 67.1 kPa'respectively.The percentage of tumour cellularity is 40%'suggesting RCB II(non-pCR).

3 討論

細胞外微環境是影響乳腺癌表型重要因素之一，其參與了乳腺癌的進展、侵襲及對化療藥物的反應性[6]。乳腺癌細胞與間質細胞、細胞外基質及癌細胞、微血管含氧量與癌細胞等之間均存在重要的相互作用，進而改變乳腺癌的生物學行為及表型特征[6-7]。腫瘤間質是實性腫瘤中重要的組成部分，間質內的膠原含量決定了腫瘤硬度，同時也與乳腺癌的侵襲及進展相關[8]。Ma等[9]最近研究證實使用SWE技術在乳腺癌NAC前進行評估可預測病理反應性，使用線性回歸模型將NAC第二周期SWE平均硬度的相對變化率與術前Ki-67指數相結合得出的新的變量可有效地預測pCR及耐藥。而本研究證實NAC后SWE評估殘存癌最大硬度與RCB量化的病理反應性密切相關，可在術前有效診斷評估pCR，為患者制定個體化治療方案提供參考。

現有硬度評估預測乳腺癌NAC后病理反應性的機制不十分清楚，機械應力傳導信號是目前研究的重點之一。最近的一項研究證實TWIST1作為重要的轉錄因子，在基質介導的應力變化過程中充當中心環節，乳腺癌細胞在高硬度等外應力信號作用下，胞漿內的TWIST1與其結合蛋白G3BP2解離，使TWIST1向核內轉移，轉錄相關因子，促發乳腺癌上皮間葉性轉化[10]，而上皮間葉性轉化與化療耐藥同樣密切相關[11-12]。

進一步研究應明確以下問題：應變力彈性成像（Strain elastography，SE）是除SWE外廣泛應用于臨床的超聲彈性成像技術，最近的一項研究[13]證實，SWE對乳腺癌NAC后耐藥的預測效能要高于SE，因此，本研究應用SWE作為評估乳腺癌硬度的技術，進一步研究仍需證實，SE是否可有效的術前評估殘存癌情況。常規B型超聲對殘存癌評估的主要缺陷在于其只能從癌床區域的形態學、回聲、周圍組織及鈣化等情況評估NAC反應性。但是，NAC對乳腺癌細胞殺滅不僅僅意味著殘留病灶都代表殘位癌或導管原位癌，乳腺癌纖維間質仍以不同形式存在，且化療后由于殘存癌與周圍間質界限不清晰，B型超聲可能會錯估殘存癌的尺寸。因此，進一步研究仍需證實SWE與B型超聲相結合模式是否對乳腺癌NAC治療過程中的退縮殘留模式有評估價值。作為另一重要的細胞外微環境因素，低氧在腫瘤的發展及侵襲過程中同樣有重要的作用，Zhu等[14]使用超聲引導下的近紅外（near-infrared，NIR）評估NAC前的含氧及血紅蛋白水平，結果提示乳腺癌組織含氧情況與NAC后病理反應性有密切關系，因此，進一步研究應將超聲光散射斷層成像 （Diffuse optical tomography，DOT）等功能性超聲技術應用于乳腺殘存癌的評估，并明確DOT評估的含氧情況與SWE評估的彈性指標之間的關聯，及二者結合是否可提高診斷效能。

圖2 SWE平均及最大硬度評估新輔助化療后pCR的ROC曲線。Figure 2.The receiver operating characteristics curves of mean and maximum stiffness for evaluating pCR after NAC.