MRI预测乳腺癌分子生物特性可行性的初步探索

付姣慧，常晓丹，王盈盈，姚长丽

在美国每年乳腺癌的新发病例达到1万例[1-2]，我国女性乳腺癌发病率也不断增高，据世界卫生组织国际癌症研究中心的Globocan 2008估计，中国女性乳腺癌世界标准人口调整发病率约为21.6/10万。人们对生活质量的要求逐渐提高，越来越多患者选择保乳手术治疗。因此，术前对患者肿瘤分期及生物学行为评估的正确与否对手术方案的制定尤为重要。随着免疫组织化学技术的普及，分子生物学标记物已经成为指导乳腺癌治疗不可缺少的技术手段。目前，临床常用于指导乳腺癌治疗生物标记物有雌激素受体(estrogen receptor, ER)、孕激素受体(progester receptor,PR)、C-erbB-2、Ki-67、拓扑异构酶Ⅱα (TopoⅡα)等。

笔者通过分析乳腺癌的MRI影像特征与组织ER、PR、C-erbB-2、Ki-67、TopoⅡα等分子表达的相关性，初步探讨术前MRI影像特征预测乳腺癌分子生物学变化的可行性。

1 材料与方法

1.1 研究对象

大连大学附属中山医院2009年09月至2012年2月国人原发性乳腺癌女性患者156例，年龄26～78岁，平均47岁。均于术前2周内行MR平扫及增强扫描，其中10例患者只进行普通增强扫描。

1.2 MR设备和检查方法

采用1.5 T超导型MR扫描机(philips 1.5 T Achiver)，4通道SENSEbody相控阵表面线圈。患者俯卧位，双臂上举，使双侧乳腺对称自然悬于固定托内。扫描序列与参数如下：(1)矢状面快速自旋回波TIWI序列，扫描参数：TE 10ms，TR 350～550ms，反转角90°，NSA为2，层厚为4 mm，层间距为0，矩阵376×301；(2)矢状面快速自旋回波T2WI，扫描参数：TE 120ms，TR 2500～5000ms，反转角90°，NSA为2，层厚为4 mm，层间距为0；(3)动态增强MR扫描(dynamic contrast enhanced MR image，DCE-MRI)：应用多相位动态增强扫描技术，横断面扫描，扫描参数：TR及TE均为shortest，反转角12°，NSA为1，矩阵340×339，层厚1 mm，层间距为0。对比剂采用钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)注射液，0.2 ml/kg体重，以2.5 ml/s高压注射器静脉团注。团注前采集1次蒙片，注射后连续采集9个时相，每个时相约32.3 s。

1.3 MR图像分析数据测量及图像处理

所有原始数据导入Phlips Release 2.6.1图像处理工作站，由作者间隔2周根据MRI BI-RADS分别对病变平扫及增强后形态学表现、血流动力学参数及时间-信号曲线进行分析记录，具体分析方法：MR平扫结合增强影像特征，按形态学表现将病变分为肿块型和非肿块型，病变的形状分为卵圆形、分叶形和不规则形，边缘分为光滑、毛刺、不清楚，病变内部强化方式分为均匀、不均匀和环形强化。

在工作站上，自动获得剪影图像，手动选取肿瘤病灶实质部分、强化明显区域的层面设定感兴趣区，尽量避开肉眼可辨别的血管及坏死囊性变区域。感兴趣区的大小不固定，但略小于病变，绘制出时间-信号强度曲线(time-signal intensity curve，TIC)，参照Kuhl分型将TIC分为3型：I型，持续上升型；Ⅱ型，平台型；Ⅲ型，流出型。并计算Ⅱ型及Ⅲ型曲线的动态增强参数：(1)最大信号增强率(maximum signal enhancement ratio)，它表示增强达峰值时的病灶信号强度相对于增强前的增强率。其中，Slpre及Slpost分别为增强前及增强达峰值时病灶的信号强度。(2)达峰时间(time to peak)表示注射对比剂后达到最大信号强度值时的时间。

1.4 免疫组织化学分析

图1 女，54岁，左乳内上象限浸润性导管癌。增强扫描明显不均匀强化，边界不清，时间信号曲线为平台型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形态及血液动力学参数与免疫组织化学因子阳性表达间关系Tab.1 The relationship between MR images and immunohistochemically

免疫组织化学染色采用PS方法，试剂均为北京中杉生物制剂有限公司生产。所有切片在光学显微镜下进行观察，由专业病理医师读片。计数10个高倍视野中100个癌细胞或上皮细胞，计算出阳性细胞所占比例。染色结果判断标准：ER、PR、C-erbB-2阳性表达位于细胞核，呈棕黄色颗粒，以25%以上的癌细胞核有明确的染色为阳性；Ki-67、TopoⅡα阳性表达位于癌细胞核，呈棕黄色颗粒，阳性细胞计数比例≥25%。

1.5 统计学分析

使用SSPS统计学软件16.0作统计学分析，分析病灶的形态、形状、边缘、强化方式及时间信号曲线形态与生物因子间关系，应用Pearson卡方检验；分析达峰时间、最大强化率与各生物学因子之间的关系应用Spearman等级相关进行分析，以P<0.05为差异统计学意义显著。

2 结果

原发性乳腺癌156例中，浸润性导管癌126例(80.1 %)(图1)，髓样癌3例(1.9%)，浸润性小叶癌14例(9.0%)，黏液腺癌5例(3.2%)，浸润性乳头状癌4例(2.6%)，腺管癌2例(1.3%)，浸润性筛状癌1例(0.6%)，富脂细胞癌1例(0.6%)。

Pearson卡方检验示病灶的形态与C-erbB-2、TopoⅡα的表达有统计学意义(P值分别为0.019和0.039)；病灶的形状与C-erbB-2的表达有统计学意义(P=0.008)，病灶强化方式与PR、C-erbB-2的表达有统计学意义(P值分别为0.035和0.009)，肿瘤的边缘、时间-信号曲线类型与生物因子间无统计学意义。Spearman等级相关研究示肿瘤的最大强化率与C-erbB-2的表达正相关(P=0.029，相关系数为0.190)，达峰时间与TopoⅡα、Ki-67表达呈负相关(P=0.035，相关系数为－0.184；P=0.043，相关系数为－0.177)(表1，2)。

表2 最大强化率、达峰时间与各免疫组织化学因子之间的相关性Tab.2 The correlation between maximum, time to peak and immunohistochemically

3 讨论

肿瘤的预后指标分为三方面：(1)临床与病理指标；(2)激素受体指标；(3)分子指标[3]。这些方面的综合应用可以判断患者预后，指导临床治疗。其后两项指标不仅能够预测患者的预后，而且可以帮助临床医生决定使用哪些化疗药物。目前较常用且作用明确的生物因子包括ER、PR、C-erbB-2、Ki-67、TopoⅡα。ER、PR是激素受体蛋白，对乳腺癌判断预后和内分泌治疗有重要意义，他们阳性表达说明对激素治疗较敏感，且预后较好。C-erbB-2为人表皮生长因子受体家族成员之一，是乳腺癌发生、发展密切相关的原癌基因，是乳腺癌新辅助化疗效果的重要生物标记之一。C-erbB-2过度表达提示乳腺癌组织分级高、淋巴结转移、临床分期晚，预后差，但同时说明肿瘤对蒽环类及紫杉醇敏感敏感。Ki-67反映肿瘤细胞的增殖情况，其阳性表达与肿瘤分期成正相关，同时提示肿瘤容易出现淋巴结转移，如果肿瘤中有超过50%癌细胞有Ki-67过表达，则其复发危险性增大[4]，并且Ki-67的表达情况可以作为新辅助化疗是否有效的指标。TopoⅡα是拓扑异构酶的一个亚型，存在于过度增殖的细胞中，且在快速增殖细胞中的水平是静止细胞中的数倍[5]，与乳腺癌的增殖有关系，并且是化学药物的靶点。TopoⅡα表达水平越高，使得具有TopoⅡα抑制作用的抗癌药物具备作用的靶向目标，则对抗癌药的敏感性越高。

乳腺癌是血管生成依赖性疾病，随着肿瘤的生长，肿瘤血管通透性明显增高[6]。DCE-MRI采用顺磁性对比剂Gd-DTPA，是一种细胞外间隙小分子对比剂，由于肿瘤新生血管的高渗透性使Gd-DTPA可快速扩散到血管外-细胞外间隙，同时由于恶性肿瘤内部存在大量动静脉瘘使对比剂又迅速从肿瘤瘤体中流出，使对比剂的分布达到平衡。从而DCE-MRI可在活体上反映肿瘤组织血管外-细胞外间隙的容量、灌注情况以及毛细血管通透性的改变。因此，DCE-MRI不仅可以显示肿瘤形态学变化，而且可在活体上反映其肿瘤微血管灌注、血管生成程度，从而评估肿瘤良恶性和预后。

本研究显示肿块型病变的TopoⅡα阳性表达为87.5%，非肿块型病变为65%。TopoⅡα表达阳性说明肿瘤增殖程度高，易形成肿块，故影像表现为肿块型，同时说明肿块型病灶对于部分化疗药物较敏感；C-erbB-2表达阳性，说明肿瘤的组织分级较高、分期较晚，恶性程度较高，预后较差，即肿块型乳腺癌较非肿块型乳腺癌的预后好，对部分化疗药物效果较好。以前相关研究未发现两者之间的统计学意义，可能是由于MRI扫描方式及病例数量不同所致。卵圆形病变C-erbB-2阳性表达为25.6%，分叶状病变为34.1%，不规则形病变变为53.6%。C-erbB-2表达阳性，说明肿瘤侵袭性性高、易淋巴结转移，容易浸润周围组织，故使肿瘤向周围生长，形态不规则；C-erbB-2表达阴性，说明肿瘤浸润性差，使肿瘤形态相对比较规则，故表现为卵圆形或分叶状。徐慧等[7]的研究发现，肿块形态可以预测ER表达状态，不规则形肿块能够预测ER阴性表达，而我们研究发现两者之间的表达没有统计学意义，比较其文章发现徐慧等[7]采用的统计学方法与本研究不同，故可能导致结果有所差异。而Lee等[8]发现发现肿块的形态与ER、PR的表达明显相关，与本研究结果亦不同，这是由于Lee等[8]的研究中只涉及浸润性导管癌，而本研究包括各种类型的癌症。

肿瘤达峰时间与TopoⅡα、Ki-67表达呈负相关，说明肿瘤的达峰时间越短，TopoⅡα、Ki-67表达为阳性。Lee等[8]研究认为达峰时间与Ki-67的表达呈明显相关性，与本研究结果相一致。李彭等[9]研究结果显示，肿瘤的达峰时间与ER表达呈正相关，与Ki-67的表达呈负相关，与本研究结果也大致相同，但本研究未发现达峰时间与ER表达之间有统计学意义。然而Szabo等[10]研究认为乳腺癌信号增强率与组织学级别没有相关性。

乳腺癌增强后最大强化率与C-erbB-2的表达正相关，肿瘤最大强化程度越高，C-erbB-2表达多。C-erbB-2表达阳性肿瘤恶性程度越高，肿瘤血管异常增殖，基底细胞膜越不完整，肿瘤的灌注越多，强化程度越高。徐慧等[7]的研究发现乳腺癌的最大强化率能够预测淋巴结转移情况，但与免疫组织化学因子之间没有明确相关性。Lee等[8]研究认为强化率与肿瘤体积有明显相关性，而与组织化学因子没有统计学意义。产生这种差异可能与扫描序列设置不同有关系。

均匀强化病变PR阳性表达为74.7%，不均匀强化病变为82.4%，均匀强化、不均匀强化与环形强化病灶C-erbB-2阳性表达分别为50.5%、26.5%、25.8%。说明环形强化病灶，PR不易表达；均匀强化病灶C-erbB-2易表达。PR阴性说明乳腺癌肿块上皮受激素调控效果较差，激素治疗效果较差，即环形强化病灶的预后提示较差。即提示均匀强化的病灶较不均匀强化的病灶预后可能较差。但张青等[11]研究认为两者无相关性。Lee等[8]研究显示肿瘤内部强化方式与ER、PR和Ki-67有明显统计学意义，并且认为环形强化是ER、PR阴性表达的独立的预测指标。分析原因，一是Lee等[8]文章只涉及浸润性导管癌，二是只是将内部强化方式分为两组不均匀强化和环形强化，这两点的不同导致结果差别。

本研究的不足和局限性：(1)DCE-MRI感兴趣区的选定与病理组织取材可能不一致。(2)病理类型不同，预后相差很大，本实验未将其纳入预后因子研究范围。(3)未采用专用乳腺线圈，所得图像的分辨率不够高，可能导致对于肿块边缘及内部强化方式内部的分析有误差。

总之，MRI影像特征可初步预测乳腺癌部分生物因子的表达状况。

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