MR氢质子波谱成像在乳腺癌中的应用

季 冬 李 铭 赵泽华 芮元鹏 马凤华

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤[1],近年来我国乳腺癌发病率迅速增高,目前已占据女性恶性肿瘤发病率的首位[2]。据上海市卫生局疾病控制中心专业统计资料显示2006年上海地区市区女性乳腺癌发病率由原来的17.6/10万上升为70.13/10万[3]。乳腺MR迅速发展,国外大量病例已证明它对原发性和继发性的乳腺癌具有高度敏感性[4],随着磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)、弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)等新技术的应用,乳腺MR诊断的特异性进一步提高,不但从形态学而且从功能学、细胞学方面对病变进行综合评价[5]。

方 法

1.病例资料

经手术病理证实原发性乳腺癌36例共41个乳腺癌灶(3例为多发癌灶),其中浸润性导管癌28例、黏液腺癌2例、神经内分泌癌2例、浸润性小叶癌2例、筛状癌1例、硬癌1例,均为女性,年龄41～79岁,平均53.6岁。其中10例(浸润性导管癌8例,浸润性小叶癌1例,黏液腺癌1例)完成1H单体素波谱成像,8例同时完成1H-二维(tw o-dimension,2D)多体素成像。

2.MR扫描技术

应用GE 1.5T Signa Infinity Twin Speed磁共振机,后处理工作站(SUN ADW 4.2),相控阵乳腺线圈。病人取俯卧位,双侧乳腺自然悬垂于乳腺线圈内,周围最好用垫子填塞,以固定乳腺。扫描序列:常规横断面T1WI、T2WI、矢状面 T1WI、T2WI脂肪抑制、1H磁共振波谱(MRS)、横断面弥散加权成像(DWI)、磁共振动态增强。

扫描参数:磁共振波谱成像(MRS):采用单体素1H波谱成像技术,TR为1500ms、TE为35m s或288m s,体素默认大小为20mm×20mm×20mm(一般取等于或大于默认值),线宽满足5～10Hz,部分病例加做2D-多体素成像序列,体素默认大小为20mm×20mm×10mm,线宽满足10～15Hz。动态增强:采用FSPGR成像技术,常规完成动态扫描,重复扫描10min。

3.磁共振图像与病理结果对照分析

3.1 乳腺病变波谱成像:将单体素1H波谱图像在SUN ADW 4.2后处理工作站进行处理后,观察Cho峰存在情况,病例加做1H-2D多体素成像序列,测得Cho、Lip、Cho/Cr值。

3.2 M RI成像特征与病理相关性分析:应用SPSS10.0统计软件进行 t检验,将肿瘤组织Cho峰值与PCNA、P53、CerbB-2等免疫组化指标进行相关性分析。

4.病理分析

4.1 病理检查:乳腺癌行乳腺癌根治术,观察得标本的大体特点,测量病灶大小后取材。采集后的组织块经10%福尔马林溶液固定,组织脱水、二甲苯透明、石蜡包埋后,4μm连续切片,分别行HE染色和免疫组织化学染色,采用S-P法,一抗分别是CerbB-2、PCNA、P53,均购自福州迈新生物有限公司。

4.2 染色结果判断:在显微镜下观察肿瘤细胞的表达情况。①CerbB-2:阳性表达位于癌细胞膜,以25%以上的癌细胞膜有棕黄色以上的染色计为阳性。②P53:阳性表达位于癌细胞核,以10%以上的癌细胞核有棕黄色以上的染色计为阳性。③PCNA:阳性表达位于癌细胞核,细胞核有棕黄色染色计为阳性。

5.统计学处理

使用SPSS10.0统计软件进行统计学分析,统计方法采用t检验和相关分析。所有统计学结果均以P＜0.05作为差异有显著意义。

结 果

10例波谱成像病例完成单体素M RS扫描,8例同时完成多体素MRS扫描,平均病灶大小3.25±0.17cm,PCNA阳性6例,P53阳性3例、CerbB-2阳性5例。1H单体素波谱成像(图1A,B)显示癌灶主要有两个波峰:3.2ppm处可见单峰Cho峰,1.3ppm处可见较高的脂肪峰,而正常及良性乳腺组织只显示单一脂肪峰。

1H-2D多体素成像(图1C,D)显示乳腺癌病灶3.2ppm处可见单峰Cho峰升高,测值为1156±116单位,Cho/Cr为2.13±0.85,正常乳腺组织3.2ppm处没有明显升高的峰。胆碱峰值与PCNA阳性表达呈正相关性(r=0.761,P ＜0.05),但与P53、CerbB-2没有明显相关性(图1E,F)。

讨 论

1.乳腺波谱成像技术方法与可行性

磁共振波谱成像是一种表现活体生化信息及代谢状态的无创技术,以往主要应用于头颅,近年来随着硬件设备的不断发展,其在体部、乳腺中的应用逐渐增多,国内外文献报道发现MRS能显示肿瘤和正常组织之间代谢的不同[6],用1H-M RS所做出的临床前期研究结果,支持胆碱水平升高是乳腺恶性肿瘤的波谱标记这一假说。Specter等[7]报道用高场1H-M RS对未被浸润的乳腺组织生物活性进行分析,结果得知胆碱/脂肪比率可用于鉴别良恶性或未被浸润的乳腺组织。本组应用1.5T双梯度磁共振对36例病例进行波谱成像,有10例乳腺癌有特征性的波谱表现,但也有较高的失败率,如何提高成功率,通过对36例乳腺癌及40多例良性或正常病例的检查,总结经验如下:获得满意的乳腺波谱图像在相同磁场强度下 (1.5T)需要尽量满足如下成像条件:①对匀场要求高[8],波谱的信噪比和分辨率部分决定于谱线线宽,谱线线宽受原子核自然线宽及磁场均匀度的影响,内磁场的均匀度高,线宽越小,基线越平滑光整,本组病例中成像失败病例有3例是因为在没有充分匀场前提下就进行扫描,导致成像失败。②对线宽的要求:单体素成像要求线宽在5～10H z之间,2D多体素成像要求线宽在10～15Hz之间,线宽越小成像效果越佳。若一次预扫描不能满足要求,则需要反复进行多次预扫描,本组失败病例中有5例虽经多次预扫描,仍未能满足线宽要求。③对病灶大小要求:单体素波谱成像体素默认大小为20mm×20mm×20mm,2D多体素成像体素默认大小为20mm×20mm×10mm,选取默认值作为体素大小成像效果最佳,小于默认值过多不易获得满意图像,本组失败病例中有16例是因为病灶大小不够,导致成像失败。④乳腺内脂肪组织及病灶部位对图像质量也有所影响,脂肪组织少,病灶不靠近胸壁时,成像较佳,反之成像困难。⑤采样和后处理,获得波谱后要进行基线校正和相位校正。

2.乳腺癌波谱成像特点与病理免疫的相关性及临床应用价值

M RS能检测良恶性肿瘤代谢的差异,如肿瘤内有关膜磷脂合成的复合物增加,其中磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱含有N-三甲基(为胆碱的一部分),可通过1H-M RS中检测到。N-三甲基含有9个相似的氢质子,关于胆碱化合物的研究,国外乳腺疾病的波谱研究已有20余年的历史,近10余年来的研究基本都集中在3.2ppm处的胆碱峰[9,10]。在3.2ppm处产生单一峰,该峰由所有含胆碱的复合物产生,在各种各样人类肿瘤的研究中发现该峰均有升高。Mackinnon等[11]报道,利用高场1H-MRS对未被肿瘤浸润的乳腺组织进行研究,结果发现当胆碱峰值在3.25时可区别良恶性组织。Bartella等[12]最近的一项研究结果显示,MRS对乳腺非团块状强化病灶诊断的敏感性和特异性分别是100%和85%。Stanw ell等[10]认为,根据1H-MRS的3.2ppm处复合胆碱峰诊断乳腺病变的敏感度为80%,特异度为86%。免疫组化指标PCNA的表达与细胞增值活性有关,为细胞增值状态的一个重要指标[13]。MRS中胆碱峰升高也反映膜磷脂合成的复合物增加,本组病例应用1.5T磁共振对乳腺癌病灶进行波谱成像,结果显示胆碱峰的升高与PCNA表达有轻度正相关性,但其结果与P53、CerbB-2没有明显相关性。但本组病例数尚少,其结果有待进一步研究。

万卫平等[14]的研究也证明了胆碱水平升高是乳癌的波谱标记这一假说,是诊断乳腺癌的重要标准,万卫平等根据胆碱及肌酸波峰共振处是否分别形成一较宽大的波峰并且两者相连,呈一较宽大“M”型波峰,将M RS按波形分为两大类:I型(含“M”型波峰)、II型(“M”型波峰消失)。乳腺良性病变及正常组织多含“M”型波峰(I型),而乳腺肿瘤的波形中则无(II型),可以通过观察将两者区分开。本组结果波峰特点略有不同,正常乳腺组织波谱成像未见明显“M”型波峰,只在1.3ppm附近单一高耸的脂肪峰,而乳腺癌成像可在3.2ppm附近见到胆碱峰,单体素成像时脂肪峰与胆碱峰均存在,胆碱峰较正常乳腺组织明显升高;2D-多体素成像时,胆碱峰升高,胆碱峰信号强度值大于1000个单位,脂肪峰明显降低或消失。Specters等[7]还描述了正常乳腺组织不含胆碱的事实。但Sina等[15]使用4T磁共振进行波谱成像,认为正常乳腺组织中也含有胆碱成分,但峰值明显低于乳腺癌组织,并对16例乳腺癌患者在化疗前和化疗后24h之内分别进行磁共振的波谱成像,结果发现术前化疗第四次后,胆碱值迅速下降,反映了细胞增殖的受限和对化疗的急性毒性反应。这对临床有重要的应用价值,目前国内报道较少,有待进一步研究。

乳腺M RS成像方式,不但从形态学而且从功能学、细胞学方面对病变进行综合评价,本组病例研究还表明所得结果与病理及免疫学结果有一定相关性,具有很高的临床应用价值。目前MRS目前成像技术难度大,失败率较高,但MRS可以反映细胞代谢成分的变化,有很高的临床应用前景,但目前迫切需要在技术上有所突破。

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