体素内不相干运动成像应用于乳腺癌研究进展

魏清顺，周祖邦，李淑兰，杨晓萍

(1.甘肃省人民医院超声科，甘肃 兰州 730000；2.中国人民解放军联勤保障部队第九四○医院影像诊断中心，甘肃 兰州 730050)

乳腺癌发病率居全球女性恶性肿瘤首位。影像学检查对早期诊断乳腺癌、监控化疗效果等至关重要。MRI软组织分辨率高，在乳腺癌中应用广泛。DWI是重要MR序列，包括单指数模型、双指数模型及拉伸指数模型，其中体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion， IVIM)成像为双指数模型，多b值DWI可用于评价水分子扩散及微循环灌注。本文对IVIM应用于乳腺癌的研究进展进行综述。

1 IVIM概述

传统单指数DWI认为组织内水分子运动单一，信号呈线性衰减，仅需高低2个b值就可获得反映水分子扩散受限程度的ADC值。但近来研究[1]发现，随着b值数目及数值增加，组织的信号衰减呈非线性，更为复杂的IVIM双指数模型可能提供更多、更直观的信息。IVIM双指数模型的理论基础为通过多b值信号衰减进行双指数拟合，理论上b值越多，相关参数计算的准确率越高，但应根据受检组织选择最佳b值方案，原因在于活体状态下生物组织结构复杂，水分子的存在及运动状态等诸多因素均可影响组织信号衰减[2-3]。IVIM模型的数学表达式为Sb/S0=(1-f)×exp(-b×D)+f×exp[-b×(D*+D)]，其中Sb和S0分别为b值为0以外任意值和b=0时体素内的平均信号，D为真实扩散系数，D*为灌注相关扩散系数，f为灌注分数[4]。

2 IVIM鉴别诊断乳腺良恶性病变

闵朋等[5]采用Meta分析方法评价DWI模型对乳腺良恶性病变的鉴别诊断价值，结果显示其敏感度及特异度分别为92.0%和79.5%。自IVIM模型提出以来，Sigmund等[6]首次验证了IVIM模型诊断乳腺病变的可行性。Chen等[7]研究发现ADC值与D值对乳腺恶性病灶的检出率基本一致，且明显高于D*值及f值。研究[8]发现乳腺恶性病变的D值小于ADC值，可能与双指数模型剔除了微循环灌注对水分子真实扩散的影响有关。曹义等[9]发现恶性病变的D值相较于乳腺良性病变更低而f值更高，Ma等[10]亦得出相似结果，原因可能为恶性病变中存在更多与肿瘤浸润相关的新生血管[11-12]，新生肿瘤血管基底膜厚度及血管周细胞覆盖率均低于正常毛细血管[13]。但亦有研究得到与上述研究[9-10]不完全相同或相悖的结果。周杰等[14]认为乳腺恶性病变的D值明显低于良性病变，而二者间D*值和f值差异无统计学意义。而Jiang等[13]发现乳腺良恶性病变的D*值虽然存在差异，但差异性较小，D*值鉴别诊断乳腺良恶性病变的价值有限。Wang等[15]报道乳腺恶性病变的D*值显著低于良性病变，与Ma等[10]结论相反。车树楠等[16]发现乳腺良恶性病变的D值及f值存在差异，而二者间D*值无明显差异。Mao等[17]认为乳腺恶性病变的D值明显低于良性病变，D*值及f值均高于良性病变；但Zhao等[18]发现，相较于乳腺良性病变，恶性病变的D值、D*值均较低，而f值较高。有研究[10,19]认为D*值和f值测量的可重复性相对较差，变异性较大，二者的诊断效能均较低。综上所述，IVIM参数中的D值对乳腺良恶性病变具有较好的鉴别诊断效能，而对于D*值及f值的诊断效能尚无一致结论。

3 IVIM参数与乳腺癌分子分型及预后因子的关系

乳腺癌组织具有异质性，根据基因表型及激素受体表达不同可将其分为5个亚型，分别为Luminal A型、Luminal B型、人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2， Her-2)过表达型、基底细胞型和正常样乳腺型。对不同亚型乳腺癌的临床干预手段不同，而其预后亦不相同。Kawashima等[20]发现Luminal A型乳腺癌的D值明显高于Luminal B型，而二者间D*值及f值差异均无统计学意义。但Kim等[21]认为Luminal A型与Luminal B型乳腺癌的D*值无显著差异，二者间f值差异有统计学意义，即Luminal A型的f值低于Luminal B型。

激素受体表达情况与乳腺癌预后密切相关[22]。Cho等[23]应用直方图分析乳腺恶性病变IVIM参数与激素受体表达关系，发现雌激素受体(estrogen receptor， ER)表达与D*值及f值的相关性最强，ER阳性乳腺癌的D*值和f值的峰度和偏度均显著降低，且孕激素受体(progestrone receptor， PR)表达与平均f值呈正相关。Kim等[21]发现ER或PR阳性乳腺癌的D*值均较阴性者低，Her-2表达与IVIM各参数均无明显相关性。Zhao等[18]认为ER和PR阴性乳腺癌的D值低于阳性者，相较于其他亚型乳腺癌，三阴性乳腺癌的D值较低，D*值和f值较高，而Luminal B型的f值较低。但亦有研究[24]认为ER、PR与IVIM各参数间均不相关。

Ki-67反映细胞增殖情况，传统单指数模型ADC值表示细胞间隙水分子扩散受限程度，Ki-67与ADC值理论上存在相关性，而在实际研究中得出的结论并不一致[25-26]。Kim等[21]研究发现乳腺恶性病变Ki-67表达与ADC值无关，但与D值相关，认为D值较ADC值可提供更为准确的细胞增殖信息。恶性肿瘤体积及腋窝淋巴结转移情况也可作为评估患者预后的重要依据。研究[21]发现，病灶体积大的乳腺癌，其灌注相关参数D*值和f值均高于体积小者，恶性病变的临床分级越高，其D*值越高，f值与腋窝淋巴结转移呈正相关。目前关于IVIM参数与乳腺癌预后因素的相关研究较少，有待进一步探讨。

4 IVIM监测乳腺癌新辅助化疗(neoadjuvant chemotherapy， NAC)效果

NAC是局部晚期乳腺癌患者的标准治疗方案之一，可降低肿瘤临床分级，增加保乳手术机会。研究[27]发现约13%的乳腺癌患者接受NAC后能够达到病理完全缓解(pathologic complete response, pCR)。但也有Meta分析[28]结果显示，NAC对于乳腺癌患者生存率或总体疾病进展无显著影响，可能与乳腺癌组织异质性有关。在NAC前或治疗的某一阶段评估其效果可帮助临床医师及时调整治疗方案，减少NAC不良反应并提高治疗效果。MRI是评估乳腺癌NAC效果的主要影像学手段之一。Park等[29]认为NAC前后ADC值的变化可以作为评价NAC是否有效的依据，且乳腺癌患者接受NAC后能否达到pCR与其治疗前ADC值相关；Richard等[30]亦认为ADC值是预测NAC效果的重要指标。另一方面，也有研究者[31]认为乳腺癌经NAC干预后能否达到pCR与NAC前的ADC值无关。

有学者[32]对乳腺癌患者进行2个周期NAC后，发现疗效与D值相关而与D*值及f值无关，原因可能为D*值不稳定[33]、肿瘤异质性及图像噪声影响等[34]。据研究[33]报道，乳腺癌经过2个周期NAC后达pCR病灶的D值明显高于未达pCR病灶，f值低于未达pCR病灶，且达pCR病灶的D值变化值明显高于未达pCR者，而二者D*值的变化值差异无统计学意义；当D值变化值的界值为-0.163×10-3mm2/s时，其评估乳腺癌NAC后是否达pCR的AUC达0.924，敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为100%、73.7%、64.3%和100%。Che等[33]发现NAC后达pCR患者其化疗前病灶f值明显高于未达pCR者，认为NAC可降低病灶f值；而Kim等[32]认为NAC前后f值无明显变化。目前关于评估IVIM乳腺癌患者NAC效果的临床研究较少，但笔者认为其临床应用潜力较大。

5 不足与展望

IVIM双指数模型在乳腺癌中应用前景广阔，但仍存在以下问题亟待解决：①对于乳腺病变，不同扫描系统的多b值方案尚未“标准化”；②IVIM相关参数的算法尚未统一；③与灌注相关参数的稳定性较差。在后续研究中，应对上述方面加以规范，为今后的临床及科研带来更大效益。