磁共振-弥散加权成像技术联合外周血IDO 活性对乳腺癌患者新辅助化疗疗效的预测价值

王萌，张颖，林华，骆成玉#

1北京市垂杨柳医院乳腺外科，北京 100022

2首都医科大学附属复兴医院普外科，北京 100038

新辅助化疗（neoadjuvant chemotherapy，NAC）已成为局部进展期乳腺癌术前的常规选择，旨在缩小肿块、降低肿瘤分级，为后续手术治疗创造有利条件，甚至有可能实现根治目的[1]。因此，NAC疗效评估尤为重要，而寻找一种能够评估乳腺癌NAC疗效的敏感且准确的方法成为临床研究的热点。近年来，弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）作为一种新的磁共振（magnetic resonance，MR）功能成像技术，在肿瘤放化疗领域展现出了良好的应用前景。已有研究显示，MR-DWI通过反映细胞分子水平的生理改变而能够较好地评价多种肿瘤的早期疗效[2]。有学者指出，MR-DWI对乳腺癌的治疗效果具有确切的预测价值[3]。吲哚胺2，3-双加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO）是一种可在肝外介导色氨酸（tryptophan，Trp）代谢的限速酶，其在多种恶性肿瘤组织及外周血中呈高表达，与患者预后不良密切相关[4]。研究发现，乳腺癌患者血液中的IDO活性高于健康体检者，且与化疗疗效密切相关[5]。本研究探讨了MRDWI联合外周血IDO活性对乳腺癌NAC疗效的预测价值，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2013年11月至2018年2月北京市垂杨柳医院收治的216例乳腺癌患者。纳入标准：①经病理活检证实为乳腺癌；②均为局部进展期；③均为女性，年龄为20～70岁；④均接受手术治疗，且术前行NAC；⑤NAC前后分别进行MR-DWI检查。排除标准：①既往有肿瘤疾病史者；②合并其他部位转移者；③具有MR检查禁忌证者；④未完成治疗者；⑤妊娠期或哺乳期女性；⑥临床资料不全者。216例患者的年龄为27～70岁，平均年龄为（49.2±13.6）岁；肿瘤直径为2.2～6.9 cm，平均肿瘤直径为（4.1±1.3）cm；浸润性导管癌184例，浸润性小叶癌29例，浸润性微乳头状癌3例。所有患者均采用紫杉醇联合卡铂方案化疗，每周疗法，持续4个周期。本研究经医院医学伦理委员会审批通过，所有患者均对本研究知情并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 MR-DWI检查 采用GE Sigma Twinspeed 1.5T MR扫描仪及8通道乳腺专用相控阵线圈。检查时，患者取俯卧位，双侧乳腺保持自然垂悬于乳腺线圈内。扫描序列：①平扫，行轴位扰相梯度回波序列（spoiled gradient echo，SPGR）-T1加权成像（T1-weighted imaging，T1WI），重复时间（repetition time，TR）=180.0 ms，回波时间（echo time，TE）=2.5 ms，层厚=4.0 mm，层间距=1.0 mm；行轴位快速恢复快速自旋回波序列（fast recovery fast spin echo，FRFSE）脂肪抑制-T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI），TR=2000.0 ms，TE=85.0 ms，层厚=4.0 mm，层间距=1.0 mm。②横轴位DWI，采用单次激发自旋回波平面回波成像（single shotspin echo-echo planar imaging，SS-SE-EPI）序列，TR=5000.0 ms，TE=59.0 ms，层厚=4.0 mm，层间距=1.0 mm，b值取0、1000 s/mm2。③轴位三维容积T1WI脂肪抑制成像动态增强扫描，TR=6.0 ms，TE=2.6 ms，层厚=2.4 mm，层间距=1.2 mm，视野（field of vision，FOV）=360 mm×360 mm；对比剂采用钆喷酸葡胺注射液，剂量为0.2 mmol/kg，推注速率为0.2 ml/s。

将扫描图像上传至MR后处理工作站AW4.2上，并采用系统软件Function tool行DWI图像后处理，获取表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图。由2名高年资影像科医师对图像进行分析，意见不一致时，经讨论取得一致结果。感兴趣区（region of interest，ROI）的选择：依据T2WI图像中显示的病变部位和形态，在DWI图像上不规则划线圈入全部高信号病变区，尽可能避开不均质低信号。对肿瘤所有层面测量ADC值，并计算平均ADC值。ADC变化率指NAC前后肿瘤平均ADC的差值占NAC前肿瘤平均ADC值的比率，即ADC变化率=（ADCNAC后-ADCNAC前）/ADCNAC前×100%。

1.2.2 外周血IDO活性检测 NAC前采集患者的外周静脉血3 ml，采用高效液相色谱法检测Trp和犬尿氨酸（kynurenine，Kyn）的含量，采用外标法进行定量分析[6]。以血清Kyn/Trp比值表示外周血IDO活性。

1.3 疗效评价

参照Miller&Payne改良病理反应性分级标准[7]，对比NAC前穿刺活检组织切片与NAC后手术病理切片。根据肿瘤退缩情况进行病理反应性分级：G1级，NAC前后肿瘤细胞密度无明显变化；G2级，NAC后肿瘤细胞密度较NAC前减少＜30%；G3级，NAC后肿瘤细胞密度较NAC前减少30%～90%；G4级，NAC后肿瘤细胞密度减少＞90%；G5级，镜下未见残留肿瘤细胞，肿瘤细胞基本完全消失。将病理反应性分级为G4、G5级的患者纳入组织学显著反应（major histological response，MHR）组，G1、G2、G3级的患者纳入非组织学显著反应（non-major histological response，NMHR）组。

1.4 统计学分析

采用SPSS 18.0软件对数据进行统计学分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验；采用受试者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲线分析ADC变化率、外周血IDO活性对乳腺癌NAC疗效的预测价值，曲线下面积的比较采用非参数检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 疗效评价结果

病理反应性分级结果显示，216例患者中，MHR组72例（G4级46例，G5级26例），NMHR组144例（G1级29例，G2级44例，G3级71例）。

2.2 ADC 参数的比较

NAC前，MHR组和NMHR组患者的ADC值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；NAC后，MHR组患者的ADC值明显高于NMHR组患者，差异有统计学意义（P＜0.01）（表1）。NAC前和NAC后，MHR组患者的ADC变化率为（58.0±14.2）%，明显高于NMHR组患者的（36.1±11.2）%，差异有统计学意义（t=12.619，P＜0.01）。

表1 NAC前后两组患者ADC值的比较（×10-3mm2/s，±s）

表1 NAC前后两组患者ADC值的比较（×10-3mm2/s，±s）

组别NAC前NAC后MHR组（n=72）0.81±0.131.28±0.15 NMHR组（n=144）0.84±0.141.14±0.12 t值1.5207.420 P值0.1300.000

2.3 外周血Kyn和Trp含量及IDO 活性的比较

MHR组患者的外周血Kyn含量明显低于NMHR组患者，Trp含量明显高于NMHR组患者，IDO活性（Kyn/Trp）明显低于NMHR组患者，差异均有统计学意义（P＜0.01）。（表2）

表2 两组患者外周血Kyn和Trp含量及IDO活性的比较（±s）

表2 两组患者外周血Kyn和Trp含量及IDO活性的比较（±s）

注：Kyn/Trp表示外周血IDO活性

组别Kyn（μmol/L）Trp（μmol/L）Kyn/Trp（%）MHR组（n=72）1.34±0.3136.02±5.683.72±1.11 NMHR组（n=144）1.65±0.4230.90±5.435.34±1.37 t值5.5506.4338.703 P值0.0000.0000.000

2.4 ADC变化率、外周血IDO 活性预测乳腺癌NAC疗效的ROC 曲线分析

以术后病理分级为金标准，绘制ADC变化率、外周血IDO活性预测NAC疗效的ROC曲线，结果显示，ADC变化率联合外周血IDO活性预测NAC疗效的曲线下面积为0.909（95%CI：0.791～1.019），高于ADC变化率单独预测的0.878（95%CI：0.754～1.001）和外周血IDO活性单独预测的0.802（95%CI：0.651～0.949），差异均有统计学意义（P＜0.05）。ADC变化率或外周血IDO活性单独预测的曲线下面积比较，差异无统计学差异（P＞0.05）。（图1、表3）

图1 ADC变化率、外周血IDO 活性单独及联合预测乳腺癌NAC疗效的ROC曲线

表3 ADC变化率、外周血IDO活性单独及联合检测对乳腺癌NAC疗效的预测价值

3 讨论

NAC是治疗局部晚期乳腺癌的重要手段，寻找有效方法预测乳腺癌NAC疗效对及时调整治疗方案、改善患者预后具有重要意义。病理学检查虽然是评价NAC疗效的金标准，但其结果获取是在手术切除肿瘤之后，不能为NAC后的治疗提供指导。因此，采用影像学方法对乳腺癌NAC的疗效进行评价引起了广泛关注。

MR检查是常见的影像学检查方法之一，在多种恶性肿瘤的诊断及疗效评价中广泛应用。MRDWI能够从分子水平描述组织内水分子弥散运动的分子生物学特征，并以ADC值对扩散程度进行量化，从而呈现与组织含水量相关的形态和病理改变[8]。ADC值与肿瘤组织密度呈负相关，且对于肿瘤残余和坏死或炎性的区分特异度较高，使其适用于NAC疗效预测。研究表明，化疗后肿瘤组织的ADC值会升高，且与治疗后肿瘤组织密度减小有关[9]。化疗前，食管癌细胞大量增殖，导致食管癌组织密度较高，细胞外隙空间较小，加之细胞生物膜限制等多种因素，限制了水分子扩散，从而使ADC值较低；而化疗后，肿瘤细胞膜遭到破坏，细胞大量死亡，细胞外隙空间扩大，易于水分子扩散，因此ADC值升高[10]。本研究结果显示，NAC前，MHR组和NMHR组患者的ADC值比较，差异无统计学意义（P＞0.05），与姜原等[11]报道的结果一致。本研究结果还显示，NAC后，MHR组患者的ADC值明显高于NMHR组患者，差异有统计学意义（P＜0.01）；NAC前和NAC后，MHR组患者的ADC变化率明显高于NMHR组患者，差异有统计学意义（P＜0.01），与相关文献[12-13]报道的结果一致。提示肿瘤ADC值变化可能与NAC疗效有关，可用于疗效预测。

IDO是一种能够催化Trp降解的酶类物质，在各类恶性肿瘤组织中呈高表达，并被证实与肿瘤分期和淋巴结转移情况密切相关[14]。既往研究提示，肿瘤组织中IDO的表达情况与机体Trp代谢具有密切联系，肿瘤组织中IDO表达水平升高往往伴随着外周血Trp水平下降和Kyn水平上升[15]。研究表明，乳腺癌组织中IDO的表达水平与外周血Kyn/Trp比值呈正相关，且在某种程度上决定着预后[16]。故临床常采用Kyn/Trp比值反映乳腺癌患者的外周血IDO活性。研究发现，NAC可影响肿瘤组织中IDO的表达情况及外周血IDO活性，而IDO亦与化疗耐药密切相关[17]。本研究结果显示，MHR组患者的外周血IDO活性（Kyn/Trp）明显低于NMHR组患者，与赵杨等[18]的研究结果一致，提示乳腺癌患者的外周血IDO活性可能与NAC疗效有关，可为临床预测NAC的疗效提供指导。

本研究采用ROC曲线评价ADC变化率及外周血IDO活性对乳腺癌NAC疗效的预测价值。结果显示，ADC变化率及外周血IDO活性单独预测乳腺癌NAC疗效的曲线下面积分别为0.878（95%CI：0.754～1.001）和 0.802（95%CI：0.651～0.949），表明ADC变化率及外周血IDO活性对乳腺癌NAC疗效具有一定的预测价值；而二者联合时，曲线下面积为0.909（95%CI：0.791～1.019），大于ADC变化率或外周血IDO活性单独预测的结果，表明MR-DWI联合外周血IDO活性检测可提高对乳腺癌NAC疗效的预测价值。

综上所述，MR-DWI联合外周血IDO活性对乳腺癌NAC疗效具有较高的预测价值，可为临床治疗提供可靠指导。