CDT-VIBE序列DCE-MRI：血流动力学参数与乳腺癌预后因子的相关性

武峰， 李亚光， 胡益祺， 艾涛， 夏黎明

相对于传统的乳腺癌预后指标，雌激素受体(estrogen receptor，ER)、孕激素受体(progesterone receptor，PR)、人类表皮生长因子受体(human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)和细胞增殖抗原标记物(Ki-67)等预后因子越来越多的应用于患者治疗方案的制订和疗效的评估[1]。ER、PR和HER-2等预后因子与乳腺肿瘤生长方式、生长速度、恶性程度等生物学行为密切相关，其存在和表达可以进一步引起组织病理学改变。因此，准确获取肿瘤细胞的分子标记物的特征对乳腺癌的临床决策起着重要作用。目前，临床上通常采用空心针穿刺活检术或手术后多点取材的方法获得乳腺肿瘤的生物学标记或分子分型特征。但是，由于取样数量和部位的限制及肿瘤异质性的存在，对最具进展性、高度侵袭性的区域有可能漏检[2]。

动态增强磁共振成像借助血管内对比剂和磁共振快速采集技术，通过适当的药代动力学模型，可获得反映病灶血流灌注和血管通透性的定量参数(Ktrans、Kep、Ve)，从而能全面、无创地反映肿瘤内不同区域组织细胞的生物学行为。本研究拟采用高时间和空间分辨率的DCE-MRI技术，初步探讨血流动力学定量参数与乳腺癌预后因子之间的关系。

材料与方法

1.临床资料

回顾性分析2014年12月-2016年7月在本院行DCE-MRI检查且经手术病理证实的96例浸润性乳腺癌患者的病例资料。所有病灶经手术切除并进行组织病理及免疫组化检查。将病灶坏死范围较大(3例)、直径小于1 cm(5例)和呈非肿块样强化(7例)及MR图像上运动伪影严重(2例)病例剔除，最终71例患者(71个病灶)被纳入本研究。

患者年龄19～65岁，中位年龄48岁；病灶最大径10～92 mm，中位值41 mm。病理结果显示，ER阳性44例(63.8%)，阴性25例(36.2%)；PR阳性42例(60.9%)，阴性27例(39.1%)；Her-2阳性25例(36.2%)，阴性45例(63.8%)；Ki-67阳性48例(69.6%)，阴性22例(30.4%)。

2.检查方法

使用Siemens Skyra 3.0T MR扫描仪和4通道乳腺专用相控阵线圈。患者取俯卧位，双乳自然悬垂于线圈内。扫描方案如下。①常规三平面定位像；②横轴面脂肪抑制FSE T2WI：TR 3700 ms，TE 101 ms，视野320 mm×320 mm，层厚4.0 mm，扫描时间2 min 6 s；③多反转角T1-mapping：TR 5.40 ms，TE 2.46/3.69 ms，TA 1 min 5 s，视野320 mm×320 mm，层厚1.5 mm，反转角2°/14°；④基于CDT-VIBE的DCE-MRI：TR 5.4 ms，TE 2.46/3.69 ms，视野320 mm×320 mm，反转角9°，层厚1.5 mm，空间分辨率1.0 mm×1.0 mm×1.5 mm， 11.2 s/期，共扫描35期，总扫描时间为7 min 20 s。扫描3期后，由高压注射器经肘静脉注入钆双胺注射液(欧乃影，Gd-DTPA-BMA)，剂量0.1 mmol/kg，注射流率2.5 mL/s，随后以相同流率注射20 mL生理盐水冲管。

3.图像后处理

将T1-mapping及35期DCE-MRI图像传到系统工作站，选择Tissue 4D软件进行数据后处理。采用Tofts双室药代动力学模型，并选取人群平均动脉输入函数(population arterial input function)进行计算，获得以下血流动力学参数：①容量转移常数(inflow transfer constant，Ktrans)，代表对比剂从血浆(中央室)渗漏到外周室的转运系数，单位为min-1；②再分布常数(outflow rate constant，Kep)，代表对比剂从外周室返回中央室的速率常数；③血管外细胞外间隙容积比(the extravascular space volume per unit volume of tissue，Ve)，每单位体积组织内血管外细胞外间隙的大小。Ktrans、Kep和Ve三者关系满足下式：Ve=Ktrans/Kep。ROI的选取及基本要求：选择每个病灶的最大层面及其相邻层面，共三个层面，手动沿病灶边缘勾划感兴趣区，避开病灶内明显坏死区及血管、钙化灶，尽可能地包含整个病灶。取三个层面的平均值作为最后参数值。

图1 左乳浸润性乳腺癌(PR-)。a) 乳腺动态增强图像； b) 定量参数图(Ktrans=0.651min-1,Kep=1.413min-1,Ve=0.452；c) 伪彩图。 图2 左乳浸润性乳腺癌(PR+)。 a) 乳腺动态增强图像； b) 定量参数图(Ktrans=0.344min-1,Kep=0.638min-1,Ve=0.534； c) 伪彩图。

4.免疫组化分析

采用常规免疫组化SP法对ER、PR、Her-2和Ki-67进行检测。参照2010年《ASCO/CAP乳腺癌激素受体IHC检测指南》[3]， ER和PR评估方法：肿瘤细胞核≥1%为阳性，<1%为阴性；Her-2的评判标准：(-)和(+)为Her-2阴性，()为Her-2阳性，()为Her-2可疑阳性，需进一步行FISH检测，FISH结果显示基因扩增则为Her-2阳性，反之则为阴性[4]。参照2011年St.Gallen国际乳腺会议确定标准，在高倍镜下，计算任意10个视野的阳性细胞数所占比例的平均值：阳性细胞百分比<14%为低表达，≥14%为高表达[5]。

5.统计学方法

使用SPSS 19.0软件进行统计分析。对计量资料进行正态性检验。采用独立样本t检验比较ER、PR和Her-2阴性和阳性组间及Ki-67高、低表达组间定量参数的差异。以P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

统计分析结果显示，Ktrans、Kep和Ve测量值均符合正态分布。各项预后因子的不同表达情况下血流动力学参数值及统计分析结果见表1～4。

表1 不同表达状态ER组的血流动力学参数分析

表2 不同表达状态PR组的血流动力学参数分析

表3 不同表达状态Her-2组的血流动力学参数分析

表4 不同表达状态Ki-67组的血流动力学参数分析

PR阴性组中乳腺癌病灶的Ktrans、Kep值显著高于PR阳性组(图1～2)，差异有统计学意义(P<0.05)；而两组之间Ve值的差异无统计学意义(P>0.05)。Ki-67低表达组的Ktrans、Kep和Ve值均显著低于Ki-67高表达组，组间差异均具有统计学意义(P<0.05)。ER及Her-2不同表达状态组间Ktrans、Kep和Ve值的差异均无统计学意义(P>0.05)。

讨 论

DCE-MRI是一种反映组织微循环血流灌注情况的成像技术，其信号的变化可用药代动力学模型转化为对比剂浓度，计算后可获得反映血流动力学特征的定量参数，从而能够无创、准确地反映病灶内不同组织细胞的生物学行为[6-7]。

临床上通常采用ER和PR作为指导乳腺癌的内分泌治疗及评估预后的指标。ER和PR阳性的患者可以接受内分泌治疗，疗效和预后较好，生存率高[8]。本研究结果显示，ER阴性组与阳性组之间各项血流动力学参数的差异无统计学意义，而PR阴性组的Ktrans和Kep明显高于PR阳性组(P<0.05)，提示PR阴性的乳腺癌，肿瘤微血管生长快，血管内皮细胞发育不完善，微血管通透性增加，对比剂在中央室和周围室之间交换速度增加。临床上，PR表达状况通常作为辅助ER预测乳腺癌内分泌治疗疗效的指标。但也有研究结果显示PR的表达状态不仅仅接受ER的激活，还受cAMP介导的其它通路的调节[9]。本研究结果显示，与PR阳性组相比，PR阴性组中肿瘤新生血管更丰富，其Ktrans和Kep值较高。

HER-2是评估乳腺癌预后的独立性因素之一，属于表皮生长因子受体，与乳腺癌进展及预后有着密切关系[10]。因此，HER-2阳性者易发生肿瘤转移，患者的预后较差。另外。临床上常根据HER-2的表达状况选择用药方案，对HER-2阳性患者进行曲妥珠单抗药物靶向治疗。本研究显示HER-2阴性和阳性组间血流动力学参数的差异均无统计学意义，而这可能是因为HER-2的作用途径与肿瘤进展过程中微血管的生成无明显相关性[11]。

Ki-67抗原为细胞核内增殖相关蛋白，是判断肿瘤细胞活性增殖活性及预后的指标。有研究表明，Ki-67高表达者发生肿瘤复发的可能性大，患者预后不佳[12]。本研究结果显示，Ki-67高表达者的Ktrans、Kep和Ve值明显高于Ki-67低表达者。这可能提示Ki-67高表达者乳腺癌病灶内微血管密度高，血管壁通透性增加，局部血供丰富。

虽然DCE-MRI定量参数在一定程度上与乳腺癌预后因子具有良好的相关性，但是其结果受扫描技术的影响较大，不同研究者之间的结论存在较大的差异[13]。其中，时间分辨率是影响动态增强MRI定量参数及其诊断效能的重要因素[14]；高时间分辨力序列采样频率增高，因此所获得的定量参数能更真实地反映组织血流动力学特征。目前临床实践中，DCE-MRI常采用3D GRE序列，其优势在于具有较高的空间分辨力，有利于乳腺病灶内部细微结构的观察和小病灶的检出；然而，其时间分辨力一般较低(60～90 s/期)，无法真实描述病灶内血流动力学的流入曲线，显著降低DCE-MRI定量分析的准确性[15]。而此项技术的局限性是时间分辨率的提高会导致扫描序列的空间分辨率降低。郝雯等[16]的研究显示，时间分辨力的降低会引起部分组织的信号数据失真，时间分辨率在24s以上基本上能获取稳定的血流动力学参数值。本研究中采用基于并行采集技术(controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration，CAIPIRINHA)、水脂分离技术(Dixon)及随机轨迹时间分辨成像技术(time-resolved imaging with interleaved stochastic trajectories，TWIST)结合的容积插入法屏气扫描(volumetric interpolated breath-hold examination，VIBE)技术(简称CDT-VIBE)，从而实现了超快速(11.2 s/期)、高空间分辨力(1.0 mm×1.0 mm×1.5 mm)扫描[17]。这样所获取的DCE-MRI定量参数更能反映病灶的血流动力学特征，提高定量分析的准确性和可靠性。

本研究仍存在不足之处：①仅采用了经典的Tofts两室模型，而与采用其它模型得出的结论是否有差异还需要进一步证实；②受限于空间分辨力的影响，本研究采用Population AIF进行定量分析，在一定程度上降低了研究结果的准确性和敏感性；③本研究仅采用均值分析对不同样本之间的差异进行比较，缺乏相关关系或回归分析，不能真实反映定量参数与乳腺癌预后因子之间相关性的大小。鉴于本研究中采用的序列是一项DCE-MRI新技术，对其测量的血流动力学参数与预后因子的相关性进行了初步探讨，在后面的工作中我们将进一步完善实验设计和方法，争取更准确地评估DCE-MRI与乳腺癌预后因子之间的相关性。

综上所述，采用超快速、同步水脂分离的高空间分辨力扫描技术(CDT-VIBE)DCE-MRI获得的血流动力学定量参数能在一定程度上反映乳腺癌肿瘤细胞分子标记物的表达水平，将有可能为进一步完善乳腺癌的分子分型以及疗效预测、评估提供了新的方法。