超声多模态乳腺癌诊断与生物学预后因子的相关性研究进展

程辰，赵红艳

南京中医药大学附属连云港医院超声科，江苏 连云港 222004； *通信作者 赵红艳 643627734@qq.com

乳腺癌占所有癌症诊断的25%，占与癌症相关死亡的15%[1]。随着医疗技术的发展，个性化精准医疗技术突飞猛进，肿瘤生物学标志物在临床管理工作中呈现出愈发重要的地位，在辅助临床医师判断患者术后预后情况和治疗方案等方面具有重要意义[2]。关于乳腺癌超声特征与生物学预后因子是否存在相关性目前尚未得到明确的结论。本文针对目前超声多模态乳腺癌图像特征与生物学预后因子相关性的研究现状进行综述。

1 乳腺癌与生物学预后因子表达的相关性

乳腺癌是一种高度异质性的恶性肿瘤，多种生物学标志物均可以在癌细胞内表达，联合检测可以使良恶性鉴别诊断更加准确。理想的肿瘤生物标志物在确定易感因素、早期发现、预后评估和药物反应，甚至是药物靶点开发等方面应用广泛[3]。

1.1 HER-2/neu癌蛋白 HER-2/neu与癌细胞的增殖及分化有重要关联，与血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）高表达水平呈正相关，能增加血管的通透性，是一个预示预后不良的指标。Ding等[4]报道在浸润性导管癌伴有腋窝淋巴结转移患者中HER-2过度表达的发生率较高，其原发性肿瘤直径较大；而导管原位癌HER-2过度表达的发生率较低。Lin等[5]发现HER-2阳性的乳腺癌可能是由HER-2/neu受体扩增引起，并与提高肿瘤复发率和死亡率相关。因此，HER-2原癌基因的表达可提示乳腺癌发病和进展，其过度表达与术后复发及远处转移密切相关。

此外，HER-2过表达型乳腺癌患者的病理类型异质性较为明显，以肿瘤分子表达差异为基础的相关分子分型在乳腺癌疾病的治疗、异质性评估中均有一定的应用价值。Ma等[6]研究发现：曲妥珠单抗和其他抗HER-2药物的引入，大大提高了HER-2阳性的转移性乳腺癌患者的生存率和预后质量。Kolarova等[7]发现：HER-2阳性肿瘤患者中雌激素受体的表达也可能与抗HER-2治疗的耐药性有关。因此，确定患者的HER-2状态可能有助于确定是否能从更密集或替代治疗等方案中获得实质性的益处，尤其有助于新辅助治疗的方案管理。在抗HER-2治疗期间，大部分患者能获得癌细胞抵抗，其间HER-2水平降低可能预示着治疗有效。尽管目前抗HER-2治疗等方案取得了一定进展，但治疗后仍有可能出现复发或转移。

1.2 雌激素受体（ER）和孕激素受体（PR） ER、PR是乳腺癌预后检测最常用的免疫组化分子标志物，近年已成为乳腺癌术后病理中免疫组化常规报告的重要组成部分。ER、PR是存在于乳腺组织中的甾体类激素受体，对细胞生长发育及内分泌调节具有重要的生物学功能。乳腺组织发生癌变后，肿瘤细胞在一定程度上保留了原有受体系统的作用，在其细胞核中高分化肿瘤通常激素受体呈阳性，而低分化肿瘤通常呈阴性。

Khabaz[8]的研究中最常见的免疫组化模式是ER（+）/PR（+）/HER-2（-）（43.4%），而其中61.3%的ER（+）患者年龄>50岁，该研究认为ER的表达水平可能与年龄有一定的相关性；也有研究解释乳腺癌患者绝经后状态与ER（+）/PR（+）/HER-2（-）之间可能具有明确的联系。Van Asten等[9]研究发现：PR（+）可能对转移性复发更具有防护力，由于缺乏PR的低增生性肿瘤，ER（+）、HER-2（-）患者的化疗效果较差，在高增生性乳腺癌中PR的缺乏程度较高，且相对易复发。因此，两者均低表达的乳腺肿瘤侵袭性强，预后较差，对内分泌治疗不敏感。

1.3 Ki-67 Ki-67是检测肿瘤增殖活性的可靠指标，与肿瘤体积及癌症患者的存活率相关，用于预测癌症预后和评估治疗效果。尽管Ki-67高表达与预后不良相关，但Ki-67高表达的患者对化疗的反应可能更好，能指导患者获得较为理想的化疗方案。比较Ki-67指数与临床病理特征的关系发现：Ki-67指数与ER、PR表达水平呈负相关、与组织学级别和HER-2表达水平呈正相关。此外，在各类亚型比较中，三阴性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）、HER-2过表达型及Luminal B型的Ki-67表达水平分别均高于Luminal A型[10]。程新宇等[11]报道Ki-67阳性表达可能与乳腺癌恶性程度分级及侵袭力有关，与患者发病年龄、肿瘤大小及淋巴结转移无关；但也有部分研究认为Ki-67作为增殖细胞相关的核抗原，其高表达者较易发生淋巴结转移[12]。由此可见，在Ki-67与乳腺癌淋巴结转移及恶性侵袭程度是否相关方面有待进一步探讨。

1.4 E-钙黏蛋白（E-cadherin，E-cad） E-cad作为钙黏附蛋白家族中的重要成员，是近年的研究热点之一。作为肿瘤抑制因子的E-cad与肿瘤的侵袭和转移密切相关，E-cad在乳腺癌组织中呈低表达[13]，且与ER表达水平呈显著相关。

E-cad蛋白表达减少或缺失是导致恶性肿瘤转移的一个重要因素。Stănculescu等[14]研究发现：分化差、进展期的胃癌中E-cad蛋白表达降低，转移病灶中Ecad蛋白表达均缺失。体外研究证实转染E-cad cDNA的高恶性肿瘤细胞的浸润能力下降；而用反义mRNA能抑制肿瘤细胞E-cad基因的表达，可诱导肿瘤细胞恢复浸润转移能力。张一兵等[15]报道乳腺癌伴有腋窝淋巴结转移的晚期患者E-cad蛋白表达降低；启动子甲基化亦会导致E-cad蛋白表达降低，这可能与乳腺癌的发生、发展进程有关。

E-cad蛋白有可能成为乳腺癌早期诊断和预后评估的指标。谷化平等[16]研究显示：乳腺癌患者E-cad表达阴性可能与其病理组织学分级、临床分期、淋巴结转移和癌症复发呈正相关性，表明E-cad表达水平对预测乳腺癌患者的生存期具有重要意义。

1.5 p53 乳腺癌术后复发和转移是患者死亡的主要因素，p53作为调节细胞周期的肿瘤抑制因子，在肿瘤的血管生成、修复、凋亡及靶向基因细胞的应激反应中均发挥重要作用。50%以上的乳腺癌组织中能够检测到p53蛋白表达，而野生型p53蛋白能够诱导肿瘤细胞凋亡[17]。在乳腺癌TNM分期较晚的患者中，p53的表达率较高[18]，由此推测p53可为乳腺癌患者的诊断、病情评估及预后判断提供参考依据。

然而，p53在浸润性乳腺癌中极易发生突变，不适用于乳腺癌的常规诊疗。在乳腺癌的动物模型和临床前模型中发现PRIMA-1、APR-246等靶点若与p53蛋白结合，可将突变型p53结构转化为野生型构象，从而抑制突变型p53乳腺癌细胞的增殖，使得p53作为乳腺癌的生物标志物和治疗靶点成为可能，也为其他靶向药物治疗方法的选择及疗效预测提供理论依据[19]。

2 超声多模态乳腺癌诊断与生物学预后因子的相关性

目前多种用于乳腺癌筛查的方法中，超声检查仍是较为常用且经济便捷的检查方法之一。由于乳腺癌因不同生物组织学特性表现出不同的肿瘤形态，近阶段临床开始探讨乳腺癌超声的形态学特征等与生物学预后因子的相关性。

2.1 乳腺癌常规二维超声形态学及彩色多普勒血流显像（CDFI）特征与生物学预后因子的相关性研究二维超声作为超声各项技术的基础影像，对乳腺肿块的诊断具有极其重要的作用，其主要是根据声波对不同组织病变的声阻抗差异发现病灶，主要观察病灶的大小、边缘、钙化等方面，以判断乳腺病灶的性质。CDFI通过观察乳腺病灶内部及周边的血流情况诊断其性质，可显示肿瘤内部及周边血流信号的分布形态、强弱及血管数量，在此基础上运用频谱多普勒技术可以测量血流动力学参数。

康亚圣等[20]研究表明：PR（+）、ER（+）的病灶边缘模糊较明显；其中ER表达阳性水平越高，乳腺肿块边缘呈角或毛刺越明显；HER-2（+）的病灶边缘微小分叶表现较为明显。因此，超声扫查病灶边缘特征联合检测相应的生物学因子，对预测乳腺癌的侵袭性有一定的帮助。

超声声像图中，病灶周边的毛刺征及CDFI肿块内血流信号增多可在一定程度上体现Ki-67的表达水平[21]，而ER低水平表达及HER-2/neu高水平表达的乳腺癌肿块，其边缘毛刺处胶原纤维重度增生，肿块体积更大，组织分级更高，淋巴结转移更多。在常规超声检查中，将微小钙化灶作为乳腺癌的诊断标准之一，在肿块的钙化病变密度区测定免疫因子分析发现HER-2在钙化组中表达率更高，尤其在簇状钙化灶中[22]。

目前，多数研究认为肿瘤体积、血流丰富程度、淋巴结是否转移均与VEGF、细胞增殖程度、促血小板生长因子等有相关性，但在目前的临床研究中，超声声像图与部分免疫因子的相关性研究结论尚未统一。多数研究认为后方回声衰减与ER呈正相关，肿瘤直径>2 cm与HER-2、Ki-67呈正相关，CDFI高评分及淋巴结转移与ER呈负相关、与HER-2呈正相关[23]。

2.2 超声造影（CEUS）与生物学预后因子的相关性研究 CEUS主要通过增强多普勒信号，提高病灶内微小血管的检出率，并显示病灶内部及周边的微血管走行及分布。Kedar等[24]发现CEUS有利于乳腺肿块的良恶性鉴别。在低机械指数条件下，通过超声内置的相关软件可获得时间-强度曲线（TIC），并能够实时观察微泡在肿瘤内的分布情况。曾锦树等[25]对乳腺CEUS TIC曲线的形态研究显示：90.5%的乳腺恶性病灶TIC曲线呈速升缓降型，82.2%的乳腺良性病灶呈缓升速降型，有显著差异。

既往乳腺癌CEUS研究表明，范围扩大、高增强及消退迟与HER-2阳性表达呈正相关[26]。乳腺CEUS主要显示乳腺肿块内的血流代谢情况及周边微血管、新生血管情况，CEUS以血池跟踪为基本原理，呈现出CDFI难以显示的肿块内血供情况，而HER-2在病理状态下对肿瘤细胞的增殖分化起重要作用，与VEGF高表达呈正相关[27]，VEGF可促进肿瘤血管形成、增加血管通透性。CEUS中充盈缺损的现象也与HER-2表达有相关性。Liu等[28]探讨CEUS联合扩散加权成像对不同类型乳腺癌的诊断及预后发现，HER-2阳性的乳腺癌中组织学分级为Ⅲ级的病变及淋巴结转移所占比例较高，可作为乳腺癌预后的独立危险因素。

在CEUS中，Ki-67阳性表达的病灶易出现肿块边缘不清、CEUS高增强特征，而病灶的边缘带TIC曲线造影剂达峰时间与ER、PR及HER-2阳性表达呈负相关，癌边缘带灌注峰值强度及曲线下面积与Ki-67阳性表达呈正相关[29]。乳腺癌边缘带往往多见增殖浸润区，而Ki-67与VEGF表达在肿瘤的发生和发展过程中起协同作用，故多见造影剂滞留在病灶中。因此在CEUS模式下，Ki-67高表达者更易出现高增强及增强后边缘不清。

2.3 弹性成像与生物学预后因子的相关性研究Ophir等[30]于1991年首次提出超声弹性成像的概念，其原理是根据不同组织弹性系数不同，在自身运动或施加外力后其形变也有差异，通过收集被测物体各片段信号并转化为彩色编码成像，图像色彩可反映组织软硬程度，从而判断病变组织的良恶性。弹性成像经过近30年的发展，临床应用历经静态弹性成像、瞬时弹性成像、声辐射力脉冲弹性成像及剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）4个阶段。2014年，超声弹性成像已被纳入美国国立综合癌症网络（NCCN）乳腺癌指南，成为乳腺超声诊断的重要参考指标之一。

乳腺肿瘤的硬度取决于间质肌成纤维细胞（myofibroblasts，MFS）的增生程度，因此MFS与超声弹性成像指标密切相关。刘焱等[31]发现弹性成像评分与肿块CD34表达水平呈负相关，与α-SMA呈正相关。弹性成像定量分析可以初步提示CD34和α-SMA的表达水平，而弹性成像的峰度、偏度、蓝色区域百分比及弹性率比值可提示MFS的分布情况，从而间接反映肿瘤良恶性。目前乳腺癌超声弹性成像特征与ER、PR表达水平的相关性研究显示：弹性评分4～5级与ER、PR表达水平呈正相关[32]。

弹性成像相对敏感、无创地评估靶组织的硬度和机械性能[33]。乳腺SWE最大硬度值（Emax）与乳腺癌病灶大小及腋窝淋巴结转移情况有相关性[34-35]。肖祎等[36]分析经手术病理证实的各乳腺癌亚型发现：HER-2过表达型的硬度最大，Luminal样型次之，Basal-like型最小。张美恋[37]研究发现PR（+）乳腺癌的Emax较低，而HER-2阳性、Ki-67高表达的Emax较高。可见，Emax值大小与PR、HER-2、Ki-67表达均有相关性，SWE与乳腺癌的分子分型有一定的关系。

目前，SWE与多种生物学预后因子的相关性研究较少，尤其是E-cad、p53等肿瘤抑制因子，有待今后能将各种影响因素考虑在内，进行多中心大样本研究，并开发更多的弹性成像用于诊断乳腺疾病。

2.4 人工智能在乳腺癌超声诊断研究中的应用 近年，全自动乳腺容积扫描超声（automated breast volume scanner，ABVS）开始应用于乳腺疾病的临床诊疗。超声人工智能的研究多集中在乳腺病灶的良恶性鉴别的二次诊断。Kuo等[38]利用虚拟器官计算机辅助分析成像程序绘制乳腺病灶周围轮廓，获得肿瘤血管化直方图指标，利用图像的多层感知机构建分类器，实现对良、恶性肿瘤的分类。

Wu等[39]的研究应用相关的计算方法，通过机器学习评估从图像中提取的灰度和彩色多普勒超声特征分离TNBC 和非三阴性乳腺癌（non-TNBC，NTNBC）。在定性上，TNBC的界限比NTNBC的界限更为明确；在定量分析上，边缘锐度和边缘回声差异证实TNBC的边缘更清晰；NTNBC病灶的形态更为复杂和不规则。人工智能学习发现TNBC的边缘锐度、边缘回声差异和圆度较大，曲折度、椭圆归一化骨架、彩色多普勒血管面积、平均血流速度指数和血流容积指数均明显小于NTNBC。

尽管人工智能研究已经具备较高的临床诊断效能，但是对于预后分析与对生物学指标的预测能力还需要更多的研究，进一步深化人工智能的检测水平，为临床医师提供更多的帮助。

综上所述，目前超声多模态的乳腺癌诊断不断向人工智能、微观研究及疾病治疗等方向发展，而免疫因子在乳腺癌术前对其判断疾病的预后及术后综合治疗具有重要的指导作用。多模态超声声像图特征及半定量、定量参数与生物学预后因子的相关性研究更有实际临床指导意义，也是今后研究的方向之一。