乳腺癌磁共振動態(tài)增強(qiáng)掃描影像組學(xué)特征與生物學(xué)預(yù)后因子的關(guān)系

宋園園，韓曉鳳，白娜娜

河南科技大學(xué)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(xí)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(yán)重威脅女性的生命健康。對于早期的乳腺癌患者，手術(shù)、化療、放療、內(nèi)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(yù)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(yù)后的關(guān)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(shù)，具有組織分辨率高、無輻射、多參數(shù)、多方位成像的優(yōu)點(diǎn)，能更清楚顯示病灶的具體情況，診斷準(zhǔn)確率高于其他影像學(xué)方法。隨著高磁場磁共振設(shè)備、順磁性對比劑的開發(fā)，磁共振動態(tài)增強(qiáng)掃描（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCEMRI）逐步用于臨床，該技術(shù)能夠高度分辨腫瘤的形態(tài)學(xué)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(yuǎn)期預(yù)測也有較高的價(jià)值。乳腺癌具有高度的異質(zhì)性，其發(fā)生發(fā)展受多種因素影響，不同個(gè)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(yù)后密切相關(guān)，而腫瘤微環(huán)境與癌基因的表達(dá)相關(guān)。既往研究顯示，乳腺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤轉(zhuǎn)移與孕激素受體（progesterone receptor，PR）、雌激素受體（estrogen receptor，ER）、增殖細(xì)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(guān)，缺氧誘導(dǎo)因子-2α（hypoxia inducible factor-2α，HIF-2α）也在促血管生成、腫瘤細(xì)胞增殖凋亡、侵襲轉(zhuǎn)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(xué)特征與生物學(xué)預(yù)后因子Ki-67、HER2、HIF-2α的關(guān)系，旨在采用無創(chuàng)的檢查手段預(yù)測生物學(xué)指標(biāo)在乳腺腫瘤中的表達(dá)情況，從而間接反映患者預(yù)后，現(xiàn)報(bào)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(xué)第一附屬醫(yī)院治療的乳腺癌患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡18～80歲；病理組織學(xué)檢查證實(shí)為乳腺癌且均為單側(cè)；采取手術(shù)治療，且術(shù)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(biāo)準(zhǔn)：合并其他惡性腫瘤；有MRI檢查禁忌證。根據(jù)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)，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(shù) 采用GE HDX 1.5T超導(dǎo)MRI儀和乳腺專用的8通道相控陣表面線圈，檢查時(shí)患者取俯臥位，將乳腺放置于乳腺圈凹形孔內(nèi)，使胸壁與線圈緊密貼合，兩側(cè)乳腺同時(shí)掃描，先行MRI平掃，再行動態(tài)增強(qiáng)掃描。平掃參數(shù)如下：重復(fù)時(shí)間（time of repetition，TR）6600 ms，回波時(shí)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(shù)：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(jīng)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(qiáng)圖像，每期掃描時(shí)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(xué)特征，由兩名5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師獨(dú)立閱片和診斷，意見不一致時(shí)，由上級醫(yī)師介入經(jīng)商討后達(dá)成一致。

1.2.3 DCE-MRI影像組學(xué)特征 形態(tài)學(xué)特征：形狀（有分葉、無分葉）、邊緣（光滑、毛刺）、強(qiáng)化特征（均勻強(qiáng)化、不均勻強(qiáng)化、環(huán)形強(qiáng)化）。血流動力學(xué)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(shí)在另一側(cè)乳腺組織內(nèi)選取同樣大小的ROI作為對照，生成時(shí)間-信號強(qiáng)度曲線（time-signal intensity curve，TIC），TIC分型：Ⅰ型為上升型，病灶信號隨時(shí)間緩慢增強(qiáng)；Ⅱ型為平臺性，病灶信號迅速上升到達(dá)峰值后，強(qiáng)度不再變化；Ⅲ型為流出型，病灶信號早期強(qiáng)化達(dá)到峰值后，強(qiáng)度逐漸降低。

1.3 免疫組織化學(xué)染色法檢測Ki-67、HER 2、HIF-2 α表達(dá)情況及結(jié)果判定

手術(shù)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(shù)開發(fā)有限公司）進(jìn)行染色，檢測腫瘤組織中Ki-67、HER2、HIF-2α的表達(dá)情況。結(jié)果判定：Ki-67高低表達(dá)百分率分界線為14%，低表達(dá)＜14%記為（-），高表達(dá)≥14%記為（+）。HER2細(xì)胞膜著色明亮的棕黃色為陽性，反之為陰性。HIF-2α細(xì)胞核著色棕黃色為陽性表達(dá)，反之為陰性。為避免假陽性，在免疫組織化學(xué)染色時(shí)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，并設(shè)置空白對照和陰性對照。

1.4 隨訪

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

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 DCE-MRI影像組學(xué)特征、病理組織學(xué)及免疫組織化學(xué)染色結(jié)果

DCE-MRI影像組學(xué)特征：有分葉65例，無分葉35例；邊緣光滑48例，毛刺52例；內(nèi)部均勻強(qiáng)化30例，不均勻強(qiáng)化41例，環(huán)形強(qiáng)化29例；TIC分型中Ⅰ型9例，Ⅱ型67例，Ⅲ型24例。病理組織學(xué)結(jié)果：浸潤性導(dǎo)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(dǎo)管內(nèi)癌2例；淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移46例，無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移54例。免疫組織化學(xué)染色結(jié)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(jié)轉(zhuǎn)移乳腺癌患者DCEMRI影像組學(xué)特征的比較

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

表1 不同分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移乳腺癌患者DCE-MRI影像組學(xué)特征的比較

2.3 不同DCE-MRI影像組學(xué)特征乳腺癌患者生物學(xué)預(yù)后因子表達(dá)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(qiáng)化者HIF-2α陽性率高于其他強(qiáng)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(xué)特征乳腺癌患者生物學(xué)預(yù)后因子表達(dá)情況的比較

2.4 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學(xué)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(nèi)部強(qiáng)化情況不均勻強(qiáng)化=1，均勻強(qiáng)化=2，環(huán)性強(qiáng)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(qiáng)化是HIF-2α的保護(hù)因素（P＜0.05）。（表3～表5）

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

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

表5 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學(xué)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(dá)與乳腺癌患者預(yù)后的關(guān)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(jì)學(xué)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(jì)學(xué)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(jì)學(xué)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(xué)、血流動力學(xué)特征。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤呈分葉狀、邊緣毛刺、內(nèi)部環(huán)形強(qiáng)化、TIC分型為Ⅲ型是診斷乳腺癌的較為獨(dú)立、特異的診斷指標(biāo)。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(jìn)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(xì)胞的增殖需要豐富的血液供應(yīng)，而新生的血管滲透性較高，Gd-DTPA可快速擴(kuò)散至血管外-細(xì)胞外間隙，因此DCE-MRI掃描參數(shù)可以反映乳腺癌的生物學(xué)特征。臨床研究還顯示，乳腺癌血管復(fù)雜，毛細(xì)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(qiáng)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(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。本研究結(jié)果也顯示，乳腺癌分化程度與腫瘤內(nèi)部強(qiáng)化方式有關(guān)，與腫瘤的形狀、邊緣、TIC分型無關(guān)；乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與腫瘤的形狀、內(nèi)部強(qiáng)化方式有關(guān)，與腫瘤的邊緣、TIC分型無關(guān)。其中，有分葉征者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率顯著增高，環(huán)形強(qiáng)化者低分化和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移比例均較高，這說明DCE-MRI影像組學(xué)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(qiáng)化可能是乳腺癌惡性程度的特征。

預(yù)后因子是手術(shù)期間獲得的可預(yù)測治療后無病生存和總生存情況的可測量參數(shù)，主要與腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)。乳腺癌的預(yù)后因子分為傳統(tǒng)預(yù)后因子和生物學(xué)預(yù)后因子，腫瘤大小、分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移屬于傳統(tǒng)預(yù)后因子，Ki-67、HER2、HIF-2α屬于生物學(xué)預(yù)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(xì)胞核內(nèi)，與細(xì)胞的增殖相關(guān)，其基因位于人體10號染色體。在G期Ki-67抗原基本不表達(dá)，G期及S期前期呈低表達(dá)，S期后期及G期表達(dá)明顯升高，在M期達(dá)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(dá)，但具體表達(dá)情況存在差異，可以明確的是Ki-67表達(dá)越高，乳腺腫瘤惡性程度越高、細(xì)胞增殖越快、侵襲性及轉(zhuǎn)移率越高，預(yù)后越差。HER2基因編碼的蛋白質(zhì)分子量為185 kD，該基因在人體正常組織中表達(dá)較少，約有25%的乳腺癌HER2基因會擴(kuò)增，使腫瘤組織中HER2蛋白過表達(dá)，從而激活酪氨酸激酶，導(dǎo)致細(xì)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(dá)預(yù)測乳腺癌的轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)等價(jià)值較高。HIF-2α是20世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的細(xì)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(dǎo)高表達(dá)，胰腺癌、肝癌、腎透明細(xì)胞癌組織中表達(dá)異常。近年研究顯示，其在乳腺癌中也表達(dá)異常，HIF-2α可調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖分化，促進(jìn)增殖轉(zhuǎn)移及血管生成，下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶及上皮鈣黏素蛋白表達(dá)影響上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）。

本研究結(jié)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(shí)，Logistics回歸也顯示，腫瘤內(nèi)部強(qiáng)化類型與HIF-2α表達(dá)存在關(guān)聯(lián)，環(huán)形強(qiáng)化是HIF-2α的保護(hù)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(guān)性，結(jié)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(qiáng)和高增強(qiáng)模式是診斷乳腺癌公認(rèn)的主要征象，與本研究中DCE-MRI診斷乳腺癌的影像組學(xué)特征基本一致，其得出乳腺腫瘤內(nèi)血流豐富程度及快速增強(qiáng)和高增強(qiáng)超聲造影征象可預(yù)測HER2表達(dá)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(guān)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(guān)。既往研究顯示，Ki-67陽性率與腫瘤邊緣、強(qiáng)化特征無顯著相關(guān)性，與腫瘤形態(tài)相關(guān)；較多研究傾向于TIC分型為Ⅲ型者Ki-67陽性率更高，少數(shù)研究則認(rèn)為TIC分型與各生物學(xué)預(yù)后因子之間均無相關(guān)性。關(guān)于HIF-2α的相關(guān)性研究較少，其表達(dá)與血管生成密切相關(guān)，梁璟慧采用動態(tài)增強(qiáng)MRI檢測鼻咽癌腫瘤內(nèi)HIF-2α和血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，動態(tài)增強(qiáng)曲線特征與HIF-2α及VEGF呈正相關(guān)。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(guān)，隨訪3年發(fā)現(xiàn)，Ki-67、HER2、HIF-2α蛋白陽性表達(dá)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(dá)的96.43%、88.14%、91.89%。

綜上所述，乳腺癌DCE-MRI影像組學(xué)征象與生物學(xué)預(yù)后因子的表達(dá)有一定的關(guān)系，可作為無創(chuàng)檢查手段評估乳腺癌患者預(yù)后。