MRI預(yù)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(shù)治療。因此，術(shù)前對患者腫瘤分期及生物學(xué)行為評估的正確與否對手術(shù)方案的制定尤為重要。隨著免疫組織化學(xué)技術(shù)的普及，分子生物學(xué)標記物已經(jīng)成為指導(dǎo)乳腺癌治療不可缺少的技術(shù)手段。目前，臨床常用于指導(dǎo)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(gòu)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(guān)性，初步探討術(shù)前MRI影像特征預(yù)測乳腺癌分子生物學(xué)變化的可行性。

1 材料與方法

1.1 研究對象

大連大學(xué)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(shù)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(shè)備和檢查方法

采用1.5 T超導(dǎo)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(yīng)用多相位動態(tài)增強掃描技術(shù)，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(dǎo)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(xué)表現(xiàn)、血流動力學(xué)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(xué)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(shè)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(xué)分析

圖1 女，54歲，左乳內(nèi)上象限浸潤性導(dǎo)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(xué)參數(shù)與免疫組織化學(xué)因子陽性表達間關(guān)系Tab.1 The relationship between MR images and immunohistochemically

免疫組織化學(xué)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(xué)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(xué)分析

使用SSPS統(tǒng)計學(xué)軟件16.0作統(tǒng)計學(xué)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(guān)系，應(yīng)用Pearson卡方檢驗；分析達峰時間、最大強化率與各生物學(xué)因子之間的關(guān)系應(yīng)用Spearman等級相關(guān)進行分析，以P<0.05為差異統(tǒng)計學(xué)意義顯著。

2 結(jié)果

原發(fā)性乳腺癌156例中，浸潤性導(dǎo)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(xué)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(xué)意義(P=0.008)，病灶強化方式與PR、C-erbB-2的表達有統(tǒng)計學(xué)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(xué)意義。Spearman等級相關(guān)研究示腫瘤的最大強化率與C-erbB-2的表達正相關(guān)(P=0.029，相關(guān)系數(shù)為0.190)，達峰時間與TopoⅡα、Ki-67表達呈負相關(guān)(P=0.035，相關(guān)系數(shù)為－0.184；P=0.043，相關(guān)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(xué)因子之間的相關(guān)性Tab.2 The correlation between maximum, time to peak and immunohistochemically

3 討論

腫瘤的預(yù)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(yīng)用可以判斷患者預(yù)后，指導(dǎo)臨床治療。其后兩項指標不僅能夠預(yù)測患者的預(yù)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(yù)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(yù)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(guān)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(yù)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(guān)，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(fù)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(gòu)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(guān)系，并且是化學(xué)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(xué)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(yù)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(yù)后較差，即腫塊型乳腺癌較非腫塊型乳腺癌的預(yù)后好，對部分化療藥物效果較好。以前相關(guān)研究未發(fā)現(xiàn)兩者之間的統(tǒng)計學(xué)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(yù)測ER表達狀態(tài)，不規(guī)則形腫塊能夠預(yù)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(xué)意義，比較其文章發(fā)現(xiàn)徐慧等[7]采用的統(tǒng)計學(xué)方法與本研究不同，故可能導(dǎo)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(guān)，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(dǎo)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(guān)，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(guān)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(guān)，與Ki-67的表達呈負相關(guān)，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(xué)意義。然而Szabo等[10]研究認為乳腺癌信號增強率與組織學(xué)級別沒有相關(guān)性。

乳腺癌增強后最大強化率與C-erbB-2的表達正相關(guān)，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(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，但與免疫組織化學(xué)因子之間沒有明確相關(guān)性。Lee等[8]研究認為強化率與腫瘤體積有明顯相關(guān)性，而與組織化學(xué)因子沒有統(tǒng)計學(xué)意義。產(chǎn)生這種差異可能與掃描序列設(shè)置不同有關(guān)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(yù)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(yù)后可能較差。但張青等[11]研究認為兩者無相關(guān)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(xué)意義，并且認為環(huán)形強化是ER、PR陰性表達的獨立的預(yù)測指標。分析原因，一是Lee等[8]文章只涉及浸潤性導(dǎo)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(dǎo)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(yù)后相差很大，本實驗未將其納入預(yù)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(dǎo)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(yù)測乳腺癌部分生物因子的表達狀況。

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