乳腺癌多模态MRI成像与其分子分型的相关性

王振平 刘光洪 陈洋 罗是是 李建军 赵应满 李冠乔 陈集敏

海南省人民医院1放射科，2乳腺外科，3病理科（海口570311）

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，是一类分子水平上具有高度异质性的疾病［1］。乳腺癌分子分型，能够较好地表达出肿瘤的生物学活性，对乳腺癌的个体化治疗具有重要的临床指导意义［2-3］。分子生物学因素决定肿瘤的生物学行为和组织病理学改变，进而决定肿瘤的影像学表现。目前，关于乳腺癌不同分子亚型的MRI研究还非常有限，尚无统一结论。本研究对比分析乳腺癌的多模态MRI表现与病理组织学特点，旨在分析乳腺癌MRI表现与其分子分型的相关性。

1 对象与方法

1.1 研究对象收集海南省人民医院2014年1月至2017年2月间进行多模态乳腺MRI检查并行手术病理证实的乳腺癌患者93例，女92例，男1例，年龄25～77岁，平均44岁。所有患者在MRI检查前及术前均未行任何抗肿瘤治疗。

1.2 仪器和方法采用Siemens公司Magnetom 3.0T超导型MR扫描仪，乳腺专用多通道相控阵表面线圈。患者取俯卧位。扫描序列包括：常规MRI平扫采用快速自旋回波TSE序列T2WI及脂肪抑制T2WI；动态增强采用三维快速小角度激发梯度回波（3D-FLASH）序列压脂T1WI；共扫描6次，对比剂：Gd-DTPA 0.1 mmol/kg；注射速率2.5 mL/s。DWI用单次激发EPI序列，成像参数：扩散敏感梯度取b=0、b=500及b=1 000 s/mm2，弥散方向=3，轴位成像。MRS采用点分辨自旋回波波谱（PRESS），单体素置于肿瘤中心。

1.3 MRI影像表现分析分析乳腺癌病灶的形态学表现，包括病灶类型、病灶形态、边缘、内部强化特征、动态增强曲线（缓升型、平台型、流出型）；MRS的复合胆碱（Cho）浓度；DWI中的表观扩散系数（ADC值）。具体标准参考ACR BI-RADS MRI图谱（2013版）。

1.4 乳腺癌免疫组化与分子分型所有标本均石蜡包埋，SP法检测雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）、人表皮生长因子受体2（HER-2）和Ki-67的表达。ER、PR判定：阳性细胞数≤10%为阴性，＞10%为阳性；HER-2判定：CerbB-2（-）或（+）为HER-2阴性，对CerbB-2（+++）为阳性，阳性（++）者需进一步荧光原位杂交技术（FISH）检测HER-2基因的扩增状态。根据免疫组化染色和FISH基因检测结果确定分型（表1）。

表1 乳腺癌分子分型判定表Tab.1 The molecular classification of breast cancer

1.5 统计学方法采用SPSS 19.0统计软件，应用χ2检验和Fisher确切概率法对4种分子分型间肿瘤的MR征象、强化特征、ADC值、复合胆碱浓度（Cho）和分子分型等指标进行分析，存在统计学差异的数据进行两两比较。P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 84例乳腺癌患者的分子分型93例患者全部完成MRI检查，其中2例患者因MRI图像运动伪影明显或病灶过小无法测量被排除，4例患者因转院治疗后失访，未能获得最终免疫组化和分子分型结果被排除，实际纳入研究87例，其中86例为单侧乳腺病变，1例双侧乳腺病变，其分子分型见表2。病理类型以浸润性导管癌为主（77例，88.6%），浸润性小叶癌5例（5.7%），其他类型乳腺癌5例（占5.7%，包括神经内分泌癌2例，导管内乳头状癌2例和浸润性鳞状细胞癌1例）。

表2 84例乳腺癌病例的分子分型Tab.2 The molecular typing of 84 cases of breast cancer

2.2 乳腺癌MRI形态与增强特征病灶表现为非肿块型32例（36.8%，图1A），肿块型55例（63.2%，图2）；病灶形态：类圆形34例（39.1%，图2）、分叶状21例（24.1%，图3）及不规则形32例（36.8%，图 1）；病灶边缘清楚 16例（18.4%，图2A），病灶边缘不清71例（81.6%，图1A）；增强扫描均匀强化35例（40.2%），不均匀强化42例（48.3%，图1C、3D），环形强化10例（11.5%，图2C、4A）。动态增强曲线（TIC）为平台型42例（48.3%，图1D），流出型45例（51.7%，图4C），无缓升型曲线。见表3、4。

2.3 不同分子分型与MRI图像特点之间的关系不同分子分型在病灶形态、病灶边缘是否清楚无统计学差异，而在病灶类型及强化方式、TIC曲线上差异存在显著性（P＜0.05）。将病灶强化方式和TIC曲线进行组间比较分析，三阴性乳腺癌环状强化者比例为25%，对比Luminal A型、Luminal B型和HER-2过表达型，差异存在显著性（P＜0.05）。4种分子分型中流出型TIC曲线的比例差异存在统计学意义（P＜0.05），三阴性型最高（66.7%），Luminal A型最低（38.5%），Luminal B型和HER-2过表达型中流出型曲线所占比例差异无统计学意义（P＞0.05），其余各组间比较，差异均存在显著性（P＜0.05）。

图1 患者女，34岁。左乳中高级别导管内癌，Luminal A型Fig.1 female，34 years old.High grade intraductal carcinoma in left breast，Luminal A type

图2 患者女，45岁。右乳浸润性导管癌Ⅲ级，Luminal B型Fig.2 female，45 years old.The right breast invasive ductal carcinoma was gradeⅢ and Luminal B

图3 患者女，48岁。左乳浸润性导管癌，HER-2过表达型Fig.3 female，48 years old.The left breast invasive ductal carcinoma，HER-2 over-expressed

图4 患者女，42岁。右乳浸润性导管癌Ⅱ级，三阴性型Fig.4 female，42 years old.Right breast invasive ductal carcinoma gradeⅡ，triple-negative

2.4 扩散加权成像（DWI）所有病灶在b值为1 000的DWI图上均为高信号（图2B、3B），ADC图呈低信号（图3C）。本组87例乳腺癌平均ADC值为0.97×10-3mm2/s，各分子分型乳腺癌ADC平均值比较差异有统计学意义（P＜0.01），其中三阴性型ADC值最高（1.07×10-3mm2/s），Luminal A型最低（0.89×10-3mm2/s），两组间比较差异有统计学意义，Luminal B型（0.97×10-3mm2/s）与HER-2过表达型（0.99×10-3mm2/s），其余各组间比较差异无明显统计学意义。

2.5 MRS检查本组乳腺癌中仅22例成功完成1H-MRS检查，成功率为25.3%（22/87），其余病例因患者不能配合或病灶过小，或非肿块型病变定位困难，而致MRS检查失败。22例乳腺癌病例中，MRS均发现3.2 ppm处明显可测量的胆碱峰（Cho）（图2E）。因MRS病例数较少，本研究中未对比分析不同分子分型乳腺MRS差异。

表3 不同分子分型乳腺癌MR形态特征比较Tab.3 The comparison of MR morphological features in different molecular types of breast cancer 例（%）

表4 不同分子分型乳腺癌增强特征及TIC曲线对比Tab.4 The MR enhancement features and comparison of TIC curves in different molecular types of breast cancer 例（%）

3 讨论

3.1 乳腺癌分子分型与临床2000年PEROU等［2］最先将乳腺癌分为4个亚型，包括管腔型（luminal subtype）、基底细胞样型（basal-like subtype）、人表皮生长因子受体2过表达型（HER-2 over-expression subtype）和正常乳腺样型（normal breastlike subtype）。2003年，SORLIE等［3］又将管腔型分为A型和B型。本研究利用ER、PR和HER-2 3种分子标志物在乳腺癌患者组织中的检测结果，以及Ki-67的表达水平将其简易分成4种亚型。虽然三阴性乳腺癌并不完全等于同基底细胞样型，只是有近80%的重合，由于本研究中采用免疫组化方法行分子分型，故采用三阴性型。

不同分子亚型乳腺癌的发病率，各家报道不一，曹华等［4］研究显示，乳腺癌患者中Luminal A型占56.86%（290/510），Luminal B型占9.02%，HER-2型占3.53%，basal cell-1ike型占30.59%。本组病例中Luminal A型占29.9%，Luminal B型占36.8%，HER-2型占19.5%，三阴性型占13.8%，以管腔型比例最高。文献［5］报道Luminal A型乳腺癌是最常见的分子亚型，复发风险较低，对内分泌治疗敏感，对化疗不敏感，预后较好；Luminal B型多见于高龄乳腺癌患者，对内分泌治疗敏感，但其化疗敏感性易变；HER-2（+）型乳腺癌多为晚期，有腋窝淋巴结转移倾向，恶性程度高，对化疗敏感，预后差；basal cell-1ike型乳腺癌常见于晚期、年轻和绝经前女性患者，具有对化疗敏感及易复发转移等特点［4-5］。因此，如果术前影像学特征能够反映乳腺癌的分子分型，对临床治疗方案的选择有很大的帮助。

3.2 乳腺MRI与生物学因子的相关性乳腺是激素依赖性器官，乳腺癌中，ER、PR阳性表达说明肿瘤对内分泌治疗的敏感性高，且预后较好。DCE-MRI形态学表现可以在一定程度上预测ER、PR的表达情况，ER高表达的肿块MRI表现为不规则肿块；环形强化是恶性肿瘤的重要形态学特征，与乳腺癌肿瘤血管生成和病理特征有关，提示预后不良，是较高的组织分级、ER阴性、PR阴性的独立预测因素［6］。DCE-MRI除了可以得到肿瘤的形态学特征，还可以反映血流动力学特点，DCEMRI的TIC曲线中的流出型多见于ER阴性者［7］。ADC值是直接反映水分子在组织内弥散快慢的指标，细胞增殖越旺盛，密度越高，生物膜结构对水分子扩散的限制越明显，导致DWI上信号值增加，ADC值下降。本组资料中乳腺癌ADC值均减低，平均ADC值为0.97 × 10-3mm2/s。研究［6-7］表明中位ADC值越低，ER、PR更容易表达为阴性，这与ER表达阳性的患者细胞密度较高有关。本研究显示Luminal型ADC值低于三阴性型，二者间存在统计学差异。

HER-2是人表皮生长因子受体之一，可作为评估乳腺癌患者预后的独立性指标［8］。龚水根等［9］报道肿瘤内有坏死者中HER-2阳性率为46.34%，无坏死者中HER-2阳性率为20.51%，乳腺癌内部坏死与癌细胞HER-2阳性表达之间呈正相关。理论上讲，HER-2表达率越高，细胞密度越大，ADC值越低。研究发现HER-2与ADC值无明显相关性（P＞0.05）［10］。但JEH等［11］发现ADC值与HER-2具有相关性。这种差异可能是因为ADC值受多种因素的影响，除了细胞密度，还有其他因素如肿瘤血管的高灌注，新生血管通透性的增加及血管源性水肿等都可以导致细胞外间隙的增大，使ADC值增高。

3.3 乳腺癌MRI与不同分子亚型相关性由于不同分子亚型的分子生物学不同，乳腺癌组织学类型和分级、淋巴结状态、ER、PR状态以及C-erbB-2、Ki67表达、从不同角度反映了乳腺癌的生物学行为及患者的预后［8］。因此，乳腺癌的MRI表现与组织病理学、分子生物学之间存在一定关系。

Luminal型较其他亚型组织学级别较低，与HER-2过表达型和三阴性型相比，在MRI上更常表现为不规则或边缘毛刺状肿块［11］。而三阴性型乳腺癌作为一种独立的临床病理类型，具有独特的临床病理特点和生物学行为，研究证实其在影像学上也具有独特的表现。三阴性型乳腺癌多表现为边缘光滑、边界清晰，环形强化，且中心非强化区在T2WI上表现为高信号［12］，ER阳性和HER-2过表达型表现为等或低信号。因三阴性型乳腺癌边缘的微血管密度高、中心坏死或纤维化程度高，所以在乳腺癌的各分子亚型中，环形强化多见于三阴性型，很少见于其他三种亚型。LI等［12］应用DCE-MRI探讨三阴性型乳腺癌的血供特征，结果表明三阴型乳腺癌更易表现为快进快出的强化模式。本研究结果与其相似，虽然4种分子分型乳腺癌的形态学特征无明显差异，但三阴性型乳腺癌出现环形强化的比率高于其他类型。

DWI可通过量化参数ADC值反映病变组织内水分子的运动状态。三阴性型具有侵袭性的临床特点，应该表现为更高的ADC值。大多数研究表明较高的ADC值对诊断三阴型乳腺癌有提示作用，而相对较低的ADC值对HER-2过表达型乳腺癌的诊断有意义。本研究结果与其相似。

MRS是目前唯一能够无创性检测活体内生化代谢的技术，恶性乳腺病变的1H-MRS中经常会出现Cho峰，而在正常组织和良性病变中却很少出现［14］。1H-MRS在乳腺病变中以3.2 ppm处是否有异常升高的Cho峰作为鉴别良恶性病变的依据。本组病例中22例MRS检查均发现在3.2 ppm处可见升高的Cho峰。

综上所述，本研究表明不同分子分型乳腺癌的MRI动态增强的形态学和血流动力学特点及ADC值具有一定特征，通过乳腺癌的MRI表现可初步预测分析其分子分型。但由于本研究样本量不够大，且为单中心研究，可能会使结果产生偏倚，尚需扩大样本量进行研究。

［1］侯净，郭小，毛冯炎.乳腺癌的分子分型与肿瘤治疗的相关性［J］.中国癌症杂志，2011，21（11）：882-888.

［2］PEROU C M，SOFTIE T，EISEN M B，et al.Molecular portraits of human breast Tumors［J］.Nature，2000，406（6797）：747-752.

［3］SORLIE T，TIBSHIRANI R，PARKER J，et al.Repeated observation of breast tumor subtypes in independent gene expression data sets［J］.Proc Natl Aead Sei USA，2003，100（14）：8418-8423.

［4］曹华，闫茂生，郑涛，等.乳腺癌分子分型的临床意义［J］.中华乳腺病杂志（电子版），2011，5（6）：670-680.

［5］CAREY L A，PEROU C M，LIVASY C A，et al.Race，breast cancer subtypes，and survival in the Carolina Breast Cancer Study［J］.J Am Med Assoc，2006，295（21）：2492-2502.

［6］CHOI S Y，CHANG Y W，PARK H J，et al.Correlation of the apparent diffusion coefficiency values on diffusion-weighted imaging with prognosticfactors for breast cancer［J］.Br J Radiol，2012，85（1016）：474-479.

［7］BALTZER P A，VAG T，DIETZEL M，et al.Computer-aided interpretation of dynamic magnetic resonance imaging reflects histopathology of invasive breast cancer［J］.Eur Radiol，2010，20（7）：1563-1571.

［8］BAE M S，SEO M，KIM K G，et al.Quantitative MRI morphology of invasive breast cancer：correlation with immunohistochemical biomarkers and subtypes［J］.Acta Radiol，2015，56（3）：269-275.

［9］龚水根，陈蓉，张伟国.乳腺癌MRI形态学表现与C-erbB-2表达的相关性研究［J］.第三军医大学学报，2003，12：1109-1112.

［10］TRIHIA H，MURRAY S，PRICE K，et al.Ki-67 expression in breast carcinoma：its association with grading systems，clinical parameters，and other prognostic factors-a surrogate marker？［J］.Cancer，2003，97（5）：1321-1331.

［11］JEH S K，KIM S H，KIM H S，et al.Correlation of the apparent diffusion coefficient value and dynamic magnetic resonance imaging findings with prognostic factors in invasive ductal carcinoma［J］.J Magn Reson Imaging，2011，33（1）：102-109.

［12］LI S P，PADHAN A R，TAYLOR N J，et al.Vascular characterisation of triple negative breast carcinomas using dynamic MRI［J］.Eur Radiol，2011，21（7）：1364-1373.

［13］赵乐勇，任晓平，马捷，等.1H-MRS在乳腺BI-RADS 3病变的应用价值［J］. 医学影像学杂志，2015，25（3）：455-458.