擴(kuò)散加權(quán)成像與乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌分子生物標(biāo)記的相關(guān)性研究

劉 莉，尹 波，岳 磊，毛 健，彭衛(wèi)軍

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射診斷科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032；2. 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院放射科，上海 200040

·論著·

擴(kuò)散加權(quán)成像與乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌分子生物標(biāo)記的相關(guān)性研究

劉 莉1，尹 波2，岳 磊1，毛 健1，彭衛(wèi)軍1

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射診斷科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032；2. 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院放射科，上海 200040

目的：研究表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)與乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌分子生物學(xué)標(biāo)記之間的關(guān)系，以指導(dǎo)臨床判斷預(yù)后及選擇治療方案。方法：對(duì)67例乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌患者進(jìn)行磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)檢查，并測(cè)量病灶A(yù)DC值。術(shù)后免疫組化分析人表皮生長(zhǎng)因子受體2 (human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)、雌激素受體(estrogen receptor，ER)、孕激素受體(progesterone receptor，PR)、Ki-67，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析ADC值與ER、PR、HER-2、Ki-67的相關(guān)性，并研究不同分子分型病灶之間ADC值的差別。結(jié)果：Spearman相關(guān)性分析表明，ADC值與Ki-67之間無(wú)相關(guān)性(P＞0.05)；ER、PR、HER-2陰性表達(dá)者ADC值高于陽(yáng)性者(P＜0.05)；三陰性病灶A(yù)DC值明顯高于Luminal A型、Luminal B型、HER-2過(guò)表達(dá)型(P＜0.05)；HER-2過(guò)表達(dá)型病灶A(yù)DC值高于Luminal B型。結(jié)論：ADC值與乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌分子生物標(biāo)記及分子分型具有相關(guān)性，可輔助指導(dǎo)臨床選擇治療方案及判斷預(yù)后。

擴(kuò)散加權(quán)成像；乳腺腫瘤；分子生物標(biāo)記

乳腺癌作為女性最好發(fā)的惡性腫瘤之一，占全身腫瘤的7%～10%[1]。乳腺癌表達(dá)不同的Ki-67、人表皮生長(zhǎng)因子受體2 (human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)、雌激素受體(estrogen receptor，ER)、孕激素受體(progesterone receptor，PR)可導(dǎo)致預(yù)后不同，分子分型的不同可導(dǎo)致治療方案不同。因此，術(shù)前無(wú)創(chuàng)評(píng)估乳腺癌的分子生物學(xué)特點(diǎn)對(duì)指導(dǎo)治療及判斷預(yù)后具有重要意義。本研究旨在探討擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)與乳腺分子生物學(xué)特征之間的相關(guān)性，從而指導(dǎo)臨床選擇治療方式及判斷預(yù)后。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象

前瞻性地對(duì)復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院2014年1月—2016年5月收治的109例可疑乳腺癌患者進(jìn)行MRI檢查。選擇入組標(biāo)準(zhǔn)：① 經(jīng)活檢并病理證實(shí)的乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌患者；② MRI檢查前未進(jìn)行過(guò)治療或活檢。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 妊娠期或哺乳期婦女；② DWI圖像磁敏感偽影大，無(wú)法判斷病灶情況者。最終排除42例，入組67例患者。

1.2 MRI掃描

患者均進(jìn)行統(tǒng)一方案MRI掃描。采用GE公司Signa Excite HDx 3.0 T磁共振掃描儀(Milwaukee，USA)，乳腺專用表面線圈(8通道相控陣)。患者俯臥于檢查床，雙側(cè)乳腺垂放于乳腺線圈內(nèi)。為防止患者移動(dòng)，使用機(jī)器自帶綁帶將其固定。

1.2.1 常規(guī)掃描

常規(guī)三平面定位(冠狀位、矢狀位、橫斷位)，軸位快速自旋回波 T1WI掃描：重復(fù)時(shí)間(repetitive time，TR)/回波時(shí)間(echo time，TE)=960/8.9 ms，視野(field of view，F(xiàn)OV)=30 cm，激勵(lì)次數(shù)=1，層厚4 mm，間隔0 mm，矩陣352×l92；然后矢狀位T2WI壓脂掃描：TR/TE=3 800/85 ms，視野=20 cm，激勵(lì)次數(shù)=2，層厚4 mm，間隔0 mm；橫斷位T2WI壓脂掃描：TR/TE=5 220/48.2 ms，視野=30 cm，激勵(lì)次數(shù)=2，層厚4 mm，間隔0 mm，矩陣352×192。

1.2.2 DWI掃描

DWI掃描包括雙側(cè)乳房，采用軸位掃描及單次激發(fā)平面回波序列，將彌散梯度磁場(chǎng)分別施加于X、Y、Z軸，然后綜合各向同性的影像。掃描參數(shù)如下。軸位：TR/TE=10 000/60.9 ms，視野=30 cm，激勵(lì)次數(shù)=2，層厚4 mm，間隔0 mm，矩陣190×190，b值為0、1 000 s/mm2。DWI掃描的位置、層厚、間隔、矩陣、視野與橫斷位T2WI壓脂一致，便于疊加圖像觀察病灶情況。

1.2.3 增強(qiáng)掃描

DWI掃描結(jié)束后，進(jìn)行增強(qiáng)掃描，使用VIBRANT橫斷面掃描序列。用高壓注射器將釓噴酸葡胺(馬根維顯，Magnevist)以3 mL/s的速率團(tuán)注入肘前靜脈，劑量為0.2 mmol/kg，然后即刻團(tuán)注生理鹽水20 mL，注射完成即刻開(kāi)始增強(qiáng)掃描。

1.3 圖像學(xué)分析與處理

影像學(xué)圖像由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的(執(zhí)業(yè)時(shí)間10年以上)乳腺放射學(xué)診斷醫(yī)師分析，評(píng)估醫(yī)師事先并不知道患者病理學(xué)結(jié)果。將DWI DICOM格式數(shù)據(jù)輸入GE AW43工作站，使用Functool軟件計(jì)算表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)。參考T2WI壓脂掃描圖像和增強(qiáng)后T1WI圖像，避開(kāi)出血、壞死區(qū)域，選擇病灶最大層面，感興趣區(qū)(region of interest，ROI)盡可能包括該層面腫瘤的實(shí)質(zhì)部分。

1.4 病理與免疫組化分析

所有患者均進(jìn)行外科手術(shù)，術(shù)后立即行病理學(xué)檢查，包括病理學(xué)類型、病灶大小；免疫組化：ER、PR、HER-2、Ki-67。

按2011年St. Gallen國(guó)際乳腺癌大會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)[2]，對(duì)乳腺癌各分子亞型在免疫組化水平進(jìn)行定義(表1)

表1 乳腺癌分子亞型

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用Spearman相關(guān)性分析研究ADC值與Ki-67之間的相關(guān)性；SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析數(shù)據(jù)，不同分子亞型ADC均值比較采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)，組間比較采用LSD，P＜0.05為有顯著性差異。

2 結(jié) 果

2.1 患者特征

共67例患者，67枚病灶。其中女性66例、男性1例；年齡34～70歲，平均55.2歲。病理均為浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌。

2.2 ADC值與Ki-67之間的相關(guān)性

Spearman相關(guān)性分析顯示，ADC值與Ki-67之間的相關(guān)性指數(shù)為0.155 (P=0.209)。

2.3 ADC值與ER、PR、HER-2的相關(guān)性

ER、PR、HER-2陰陽(yáng)性表達(dá)者之間ADC值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，陰性病灶的ADC值高于陽(yáng)性者(圖1～3，表2)。

2.4 ADC值與乳腺癌分子分型之間的相關(guān)性

按2011年St. Gallen標(biāo)準(zhǔn)，本研究67例患者中，三陰性4例，HER-2過(guò)表達(dá)型17例，Luminal A型7例，Luminal B型39例。不同分子分型的病灶A(yù)DC值總體有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.001)；三陰性病灶的ADC值與Luminal A型、Luminal B型、HER-2過(guò)表達(dá)型有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；HER-2過(guò)表達(dá)型病灶的ADC值與Luminal B型有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；其余各分子分型之間病灶A(yù)DC值沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表3)。

圖1 ADC與ER表達(dá)的相關(guān)性

圖2 ADC與PR表達(dá)的相關(guān)性

圖3 ADC與HER-2表達(dá)的相關(guān)性

表2 ADC值與ER、PR、HER-2的相關(guān)性

表3 不同分子分型病灶的ADC值

3 討 論

DWI主要依賴水分子自由運(yùn)動(dòng)(布朗運(yùn)動(dòng))的原理成像，在乳腺癌診斷及新輔助化療療效評(píng)估中發(fā)揮著重要作用[3]。不同病理類型的乳腺癌DWI表現(xiàn)各異。乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌因細(xì)胞密度增大，在DWI上較良性病灶及正常腺體信號(hào)增高。低級(jí)別導(dǎo)管原位癌ADC值降低不明顯，可能導(dǎo)致假陰性診斷[4]。非腫塊型浸潤(rùn)性小葉癌腫瘤細(xì)胞散在分布于周圍正常的腺體內(nèi)，ADC值高于腫塊型，其與良性病灶的鑒別較困難。黏液癌具有“黏液湖”，會(huì)出現(xiàn)DWI高信號(hào)(低b值)/等低信號(hào)(高b值)及ADC值升高，加上黏液癌的信號(hào)不均質(zhì)，從而構(gòu)成了其特有征象。本研究入組患者為單一浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌，避免了混雜多種病理類型的影響。

基于ADC值對(duì)良惡性病變的鑒別能力，本研究探討其與乳腺癌分子標(biāo)記Ki-67之間的關(guān)系。結(jié)果表明，ADC值與Ki-67之間的相關(guān)性指數(shù)為0.155 (P=0.209)，沒(méi)有明顯相關(guān)性，與部分文獻(xiàn)報(bào)道不一致。如Mori等[5]采用ADC直方圖研究表明，ADC值與Ki-67之間呈負(fù)相關(guān)性。Sun等[6]采用擴(kuò)散峰度成像研究浸潤(rùn)型乳腺癌，MK值與腫瘤級(jí)別及Ki-67之間呈正相關(guān)，而平均擴(kuò)散系數(shù)與Ki-67呈負(fù)相關(guān)。也有學(xué)者報(bào)道結(jié)論與本研究一致，如Martincich等[7]的研究表明Ki-67與ADC值之間沒(méi)有明顯相關(guān)性。推測(cè)乳腺癌作為一種具有明顯異質(zhì)性的腫瘤，微囊變、壞死及血供差別很大，特別是在ROI選擇時(shí)單純依靠肉眼很難避開(kāi)某些微囊變與微壞死；另一方面，文獻(xiàn)中病例的病理類型多樣性也是導(dǎo)致結(jié)果差異性的原因，也是本研究為避免產(chǎn)生以上差異而采用單一病理類型的原因。

乳腺上皮細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)存在ER、PR等可對(duì)乳腺細(xì)胞起調(diào)控作用的性激素受體，以調(diào)控乳腺細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、增殖。ER為兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為65 000、沉降系數(shù)為4 S的激素結(jié)合蛋白所構(gòu)成的分子二聚體。PR是雌激素作用產(chǎn)物，在雌激素啟動(dòng)下由雌激素與雄激素受體結(jié)合誘導(dǎo)而產(chǎn)生。PR可引起和增強(qiáng)雌激素對(duì)ER的反應(yīng)，起促進(jìn)和協(xié)同作用，PR的存在間接表明ER的活性。乳腺癌表達(dá)ER與PR表明其具有激素依賴性的特點(diǎn)，對(duì)激素治療的選擇具有重要指導(dǎo)意義。

ER陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞分化程度高，異型性較低，惡性程度相對(duì)低，對(duì)內(nèi)分泌治療更敏感，預(yù)后較好；同樣，PR陽(yáng)性乳腺癌惡性程度較低，且轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)低于陰性者[8]。ER、PR陽(yáng)性乳腺癌的激素治療效果好于陰性者，生存期也長(zhǎng)于后者。本研究發(fā)現(xiàn)，ER、PR陰性病灶的ADC值高于陽(yáng)性者。這可能是因?yàn)镋R、PR陽(yáng)性病灶中血管生成通路被抑制，血流灌注下降，致使腫瘤組織中微灌注對(duì)ADC值的影響較小，ADC值相對(duì)降低。Martincich等[7]研究發(fā)現(xiàn)，ER陰性者的ADC值高于陽(yáng)性者(1.110×10-3mm2/s vs.1.050×10-3mm2/s，P=0.015)，與本研究一致。Kamitani等[9]研究也發(fā)現(xiàn)，ER、PR陰性病灶的ADC值高于陽(yáng)性者，并證實(shí)ER、PR陰性乳腺癌細(xì)胞密度較陽(yáng)性者低，為本研究提供了更多支持。

HER-2是一種酪氨酸蛋白，可促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂、增殖、分化、遷移。但其在促進(jìn)細(xì)胞增殖的同時(shí)，也抑制細(xì)胞凋亡，使腫瘤細(xì)胞的侵襲性增加[10]。HER-2活性越強(qiáng)則乳腺癌預(yù)后越差，HER-2過(guò)表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤級(jí)別增高、激素受體陰性及高增殖活性相關(guān)[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，HER-2陰性病灶的ADC值高于陽(yáng)性者(P＜0.05)。這是因?yàn)镠ER-2可促進(jìn)有絲分裂，促進(jìn)細(xì)胞增殖，同時(shí)抑制細(xì)胞凋亡，使細(xì)胞密度增大，從而導(dǎo)致陽(yáng)性者的ADC值高于陰性者。但有文獻(xiàn)報(bào)道，ADC值與HER-2表達(dá)之間沒(méi)有任何相關(guān)性[9,12]。甚至Martincich等[7]研究發(fā)現(xiàn)，HER-2陽(yáng)性者的ADC值高于陰性者。推測(cè)這可能與不同研究入組的患者病理類型不一致有關(guān)，如前所述，不同病理類型的乳腺癌ADC值不同，從而導(dǎo)致結(jié)果的差異。

乳腺癌是一種高度異質(zhì)性惡性腫瘤，即使病理與臨床分期相同，其生物學(xué)特點(diǎn)及對(duì)治療的反應(yīng)、預(yù)后也各不相同。因此，僅靠傳統(tǒng)的病理組織學(xué)分類已不適用于目前腫瘤研究及診治的要求。2011年，St. Gallen 召開(kāi)的乳腺癌會(huì)議對(duì)乳腺癌分子分型進(jìn)行了重新分型，分為L(zhǎng)uminal A型、Luminal B型、HER-2過(guò)表達(dá)型、三陰性4個(gè)亞型[2]。本研究67例患者中，三陰性病灶的ADC值高于Luminal A型、Luminal B型、HER-2過(guò)表達(dá)型(P＜0.05)。三陰性乳腺癌多發(fā)生于年輕患者，侵襲性強(qiáng)，化療效果不佳且預(yù)后較差。雖然三陰性乳腺癌的腫瘤細(xì)胞在鏡下以推擠的方式生長(zhǎng)，但病灶的壞死率較高，以大片地圖樣壞死和中央性壞死為主，這種壞死可能是導(dǎo)致ADC值升高的原因。Martincich等[7]研究發(fā)現(xiàn)，三陰性乳腺癌ADC值高于Luminal A型、Luminal B型(1.1×10-3mm2/s vs. 1.02×10-3mm2/s vs. 1.06×10-3mm2/s)，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

Martincich等[7]研究還表明，HER-2過(guò)表達(dá)型病灶的ADC值高于其他類型，與本研究中HER-2過(guò)表達(dá)型病灶的ADC值高于Luminal B型(P＜0.05)基本一致。Luminal B型的一種亞型為Ki-67高表達(dá)(≥14%)，Ki-67高表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞增殖明顯，細(xì)胞密度增加；另一種亞型為ER和(或)PR陽(yáng)性、HER-2陽(yáng)性。而HER-2過(guò)表達(dá)型的ER、PR均陰性，結(jié)合ER、PR陰性者的ADC值高于陽(yáng)性者，最終導(dǎo)致HER-2過(guò)表達(dá)型病灶的ADC值升高。

本研究采用ADC平均值，未使用直方圖與DWI新技術(shù)(如基于體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像、擴(kuò)散峰度成像)，將在以后研究中探討。綜上，本研究表明ADC值與乳腺癌激素受體表達(dá)及分子分型之間具有相關(guān)性，但ADC值與乳腺癌Ki-67之間無(wú)相關(guān)性，這些結(jié)論可輔助臨床無(wú)創(chuàng)性評(píng)估患者預(yù)后及選擇治療方案。

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Correlation between diffusion weighted imaging and molecular biomarkers in breast invasive ductal carcinomas

LIU Li1, YIN Bo2, YUE Lei1, MAO Jian1, PENG Weijun1(1. Department of Diagnostic Radiology, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032,China; 2. Department of Radiology, Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China)

Objective:To investigate the relationship between apparent diffusion coefficient (ADC) value and molecular biomarkers in breast invasive ductal carcinomas (IDCs), which may facilitate the optimal treatment and prognosis prediction.Methods:A total of 67 patients with IDC were enrolled in this study. All the patients underwent breast diffusion weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) before treatment. The ADC values of IDCs were calculated. The expressions of estrogen receptor (ER),progesterone receptor (PR), Ki-67, human epidermal growth factor receptor 2 (HER-2) were analyzed by immunohistochemistry.The relationships between ADC values and ER, PR, HER-2 and ki-67 expressions were statistically evaluated while the ADC values in different subtypes were also studied.Results:The ADC values of IDCs did not correlate significantly with Ki-67 by Spearman’s correlation analysis (P＞0.05); The mean ADC value was higher in IDCs with negative ER, PR and HER-2 expressions than that with positive expressions (P＜0.05); The triple-negative IDC had higher mean ADC value than Luminal A, Luminal B and HER-2 overexpressing IDCs (P＜0.05); The mean ADC value in HER-2 overexpressing IDC was significantly higher than that in Luminal B type IDC (P＜0.05).Conclusion:The ADC value could be used to evaluate the expressions of molecular biomarkers and IDC subtype, which could help determine individual treatment and predict prognosis.

Diffusion weighted imaging；Breast neoplasm；Molecular biomarker

PENG Weijun E-mail: cjr.pengweijun@vip.163.com

R445.2

A

1008-617X(2017)03-0199-06

2017-06-03

2017-06-20）

國(guó)家自然科學(xué)基金(No：81501435)；國(guó)家公益性行業(yè)專項(xiàng)基金(No：201402020)

彭衛(wèi)軍 E-mail：cjr.pengweijun@vip.163.com