超声新技术在预测乳腺癌分子标志物中的应用进展

罗 婷，周建桥

（上海交通大学医学院附属瑞金医院超声科，上海 200025）

乳腺癌是全世界女性最常见的恶性肿瘤,且其发病率正逐年上升[1]。国际癌症研究机构的统计数据显示，2018年在全球范围内有2 088 849例女性被诊断为乳腺癌，同时有626 679例女性死于乳腺癌[2]，可见乳腺癌的早期诊断及早期治疗至关重要。随着乳腺癌相关研究的深入，乳腺癌的精准化、个体化治疗已成为临床的目标。超声作为无创、便捷的检查方式，在乳腺癌的筛查和诊断中具有重要作用，尤其是对东方女性常见的致密型乳腺检查有一定优势。乳腺癌的分子分型在协助选择患者合适的新辅助治疗方法中有重要价值，也是判断患者预后的重要因素。目前，超声检查在判定分子标志物方面的价值也逐渐引起关注，已有越来越多的研究对此进行了探索。本文将总结国内外文献，分析超声新技术在预测乳腺癌分子标志物中的价值，并对其应用进行展望。

乳腺癌分子标志物ER、PR、HER-2及Ki-67的提出及临床意义

乳腺癌是一组具有不同分子特征的疾病，不同类型乳腺癌患者的预后不同，对不同治疗的敏感性也不同[3]。19世纪晚期，研究者发现激素调节与乳腺癌的生长有关，进而研究发现，内分泌治疗可以缓解雌激素受体（estrogen receptor，ER）阳性和孕激素受体（progesterone receptor，PR）阳性乳腺癌患者的病情，且疗效与其ER、PR水平相关[4-5]。因此，临床开始根据患者的ER、PR水平决定其是否需要进行内分泌治疗。另有研究发现，致癌基因人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor-2,HER-2）是约30%乳腺癌的治疗靶点，其参与了细胞增殖、分化和存活的调节，并与乳腺癌低分化有关，从而导致患者预后较差[6]。针对HER-2这一基因，临床上已成功研制出靶向药物，明显改善了HER-2阳性乳腺癌患者的预后[7]。因此，除了常规TMN分期，目前临床上常规综合ER、PR、HER-2检测结果来判断患者的预后，并为其选择合适的治疗方案。

此外，有研究显示，反映肿瘤细胞增殖活性的Ki-67水平与乳腺癌患者对化疗的敏感性有关[8]。2016年，美国癌症联合委员会制定的第8版乳腺癌分期系统正式提出了乳腺癌的预后分期，指出患者应检测ER、PR、HER-2及Ki-67的表达情况，并将前三者纳入为预后分期的评估指标，从而指导患者的预后评估及疾病治疗[9]。可见，乳腺癌的不同分子标志物表达水平是影响乳腺癌的治疗方案和预后的重要因素。

超声新技术与乳腺癌分子标志物表达水平间的相关性

随着科技的发展，超声技术不断涌现，B型超声和彩色多普勒超声等常规超声检查在临床上已成为乳腺癌筛查和诊断的主要影像学手段[9-10]。目前又有了超声造影、超声弹性成像、光散射成像等超声新技术，这些新技术也已被应用于临床乳腺疾病的诊断。

一、超声弹性成像特征与乳腺癌分子标志物表达水平间的相关性

目前，临床应用于乳腺的弹性成像主要包括应变超声弹性成像和剪切波超声弹性成像。这2种技术均是通过乳腺病灶硬度评估从而鉴别乳腺病灶的良恶性[11]。应变弹性成像主要是评估组织形变程度和内部组织应变分布，对获得的病变处的应变弹性成像图像进行评分，或计算病变内部应变与周围组织的应变比值，从而判断病变的硬度。剪切波超声弹性成像则是捕获、追踪因声辐射力激励人体软组织所产生的剪切波，获得其传播速度，从而得到弹性成像图，最后根据速度（或换算得到的杨氏弹性模量）判断组织的硬度。其中，剪切波传播速度或杨氏弹性模量越高，组织的硬度越硬。相比于应变超声弹性成像，剪切波超声弹性成像可以定量评估组织硬度，且对操作者依赖性较低，从而具有较高的可重复性。

乳腺癌分子标志物表达情况与乳腺癌的诊断及预后相关。国内外均有研究探讨了超声弹性成像特征与乳腺癌分子标志物表达间的关系。

1.应变弹性成像特征与乳腺癌分子标志物的关系:有研究发现，应变弹性成像中较高的应变比与ER阴性、PR阴性及HER-2阴性有关[12]。HER-2阳性患者病灶的弹性应变较低，这可能与HER-2阳性乳腺癌呈低纤维化及高度坏死有关。然而，Hayashi等[13]的研究则显示，应变弹性成像特征与ER、PR、HER-2及Ki-67表达间不具有统计学相关性。可见，关于应变比与ER、PR、HER-2表达间的相关性的研究结论目前还不太一致，并可能在不同人群中有所不同，需要进一步行大样本研究来确定其与这些预后因素之间的关系。

2.剪切波弹性成像与乳腺癌分子标志物的关系：在将剪切波弹性成像应用于乳腺癌分子标志物的研究中，一些研究发现，ER阳性及PR阳性的乳腺癌硬度较低[14-15]，这可能是因为ER、PR表达水平与组织学分级呈负相关[16]。Au等[17]发现，HER-2阳性乳腺癌具有较高的杨氏弹性模量比值（肿块与脂肪组织的比值），而Choi等[18]和Chang等[14]研究未发现两者间具有相关性。另外Youk等[15]发现，Ki-67高表达的乳腺癌硬度较高。Ki-67高表达是肿瘤细胞增殖的指标，同时其也与其他不良预后因素（如肿瘤大小、淋巴结受累、组织学分级和血管侵犯）有关[19]，因此Ki-67高表达的乳腺癌具有较高的硬度。由此可见，关于ER、PR、HER-2及Ki-67表达水平与肿瘤硬度间相关性的研究结果具有较好一致性。除此之外，乳腺癌具有浸润性，在乳腺肿块良恶性鉴别中，“硬环征”通常出现在乳腺癌中，因而肿块边缘的剪切波弹性特征有助于乳腺癌的诊断[11]。关于分子标志物的上述研究均涉及乳腺肿块本身的杨氏弹性模量，而尚未有研究探讨乳腺癌边界区域的剪切波弹性特征是否与分子标志物表达相关，这方面的研究尚有待开拓。

二、超声造影特征与乳腺癌分子标志物表达水平间的相关性

肿瘤的血管密度与肿瘤体积成正比，且与肿瘤良恶性有关,同时，血管生成对肿瘤的生长、侵袭和转移至关重要，并与患者的预后密切相关[20-21]。因而，微血管显影检查在乳腺癌的诊断及预后判断中十分重要。超声造影检查可通过超声对比剂显示病灶内的血流情况，实现微血管成像[22]。进行超声造影检查时，采用静脉注射微泡对比剂来提高血管的显像，微泡比红细胞更易显像，且局限于血管内，不会通过血管壁渗漏，从而比增强MRI更易反映肿瘤血管生成情况[22]，进而有助于对乳腺肿块的良恶性作出鉴别。

1.超声造影增强特征：乳腺癌超声造影增强特征与不同预后因素的相关性已逐渐受到关注。超声造影评估分为定性和定量评估。定性评估指标包括增强程度、增强顺序、边缘特征、内部均匀性、灌注缺损及穿支血管。一些研究显示，ER阴性乳腺癌超声造影特征常表现为灌注缺损[23]、向心性增强[24]，且其增强后更易发生病灶边缘模糊[25]。ER阴性乳腺癌在组织学上表现为中心坏死或纤维化，且ER低表达与乳腺癌局部缺氧有关[26]，从而导致ER阴性乳腺癌在超声造影图像上更易发生灌注缺损。另外，ER阴性乳腺癌患者有更高水平的血管生成因子，使肿瘤快速生长，从而导致病灶边缘模糊。多数研究均发现，PR表达程度与超声造影定性特征间无相关性[23,25,27]。Vraka等[23]的研究显示，HER-2高表达的乳腺癌更易出现灌注缺损[41]。然而，Wan等[25]认为HER-2表达水平与超声造影的定性特征无关。Ki-67高表达的乳腺癌病灶在超声造影检查中常表现为高灌注、灌注缺损[24,28]、边缘强化[29]，这可能是由于高增殖活性肿瘤中心易发生缺氧，甚至坏死，同时肿瘤细胞可产生血管生成因子，刺激周围组织局部血管生成，从而使周围组织增强。

2.超声造影定量指标:超声造影定量包括峰值强度（peak intensity，PI）、达峰时间（time-to-peak，TTP）、时间强度曲线下面积、上升斜率和下降斜率等。Ji等[30]发现，ER阴性的浸润性导管癌PI较高，同时还发现PR阴性的浸润性导管癌PI较高，这可能与肿瘤内毛细血管密度有关。对于PR表达水平与超声造影定量指标间相关性的研究发现，PR阳性乳腺癌TTP更长[23,31]。也有研究表明，HER-2阳性乳腺癌的TTP较短[30,32]，PI较高[32]。其原因可能是，病理条件下，HER-2的激活导致血管内皮生长因子活性表达，从而使血管生成因子与抑制因子的平衡被打破，促进微血管形成，导致血管内皮细胞增殖失控[32]。肿瘤组织血供越丰富，血流速度越快，平均血容量越大，从而导致超声造影PI高[32]。然而Szabó 等[31]发现，HER-2表达与超声造影定量指标间无相关性。Vraka等[23]发现，Ki-67与TTP、时间强度曲线下面积、上升斜率及下降斜率有关，其中Ki-67与上升斜间率相关性最显著，提示其可反映肿瘤细胞增殖活性。但Ji等[30]发现Ki-67与超声造影定量特征间无相关性。乳腺癌的不同分子标志物表达水平与超声造影特征间关系存在一定争议，仍需行更多、大样本、多中心研究来证明。

三、超声光散射成像特征与乳腺癌分子标志物表达水平的相关性

光散射成像（diffused optical tomography，DOT）是一种无创的成像方法，其为波长范围为500～900 nm近红外的光，穿透软组织，利用组织表面反射或透射的光来重建断层图像，从而获得生物组织的吸收和散射特性[33]。DOT能够反映血红蛋白浓度（total hemoglobin concentration，THC），可评估血管生成及肿瘤氧合水平，在肿瘤的诊断和治疗监测中显示出较大的潜力[34]。通常，恶性肿瘤比良性病变具有更高的血红蛋白含量，且治疗有反应者与无反应者之间的血红蛋白量变化不同。DOT正成为现有成像方式的补充。

关于DOT与乳腺癌分子标志物表达水平间的相关性，Kim等[35]的研究发现，ER阴性乳腺癌的平均THC显著高于ER阳性乳腺癌。Zhi等[36]的研究发现，ER阴性或PR阴性的平均THC明显高于ER或PR阳性者，HER-2及Ki-67水平与平均THC间无相关性，这可能是由于ER阴性、PR阴性乳腺癌具有丰富血供。有研究显示，平均THC结果可能会受肿瘤异质性和部分体积效应的影响[37]，因此一些研究探讨了乳腺癌分子标志物表达情况与最大THC间的相关性。有研究发现，Ki-67高表达乳腺癌的最大THC较高[35,38]，这可能与Ki-67高表达的乳腺癌增殖更具有侵袭性及易生成新生血管有关[8,29]。另外，Choi等[38]和Brown等[39]的研究发现，HER-2阳性乳腺癌的最大THC明显高于HER-2阴性乳腺癌，最大THC与ER或PR状态上并没有相关性。HER-2可调节血管内皮生长因子表达而刺激新生血管生成[32]，而含有较高血容量的肿瘤比血管密度较低的肿瘤，灌注、氧合更好，从而导致HER-2阳性乳腺癌具有较高的最大THC。尽管不同研究间有一定差异，但目前研究均证实，超声光散射成像特征与分子标志物表达水平间有一定相关性，其可作为乳腺癌常规检查的补充，辅助临床诊断及预后评估。

小结

乳腺癌分子标志物关乎乳腺癌患者的治疗和预后，因而判断乳腺癌分子标志物表达水平具有重要临床价值。超声新技术在乳腺癌分子标志物的预测中具有一定价值，然而目前研究结果不尽相同，仍需行更多研究来确定超声特征与分子标志物表达情况之间的关系，以实现超声对乳腺癌分子标志物表达的精确识别，为乳腺癌的精准诊治提供有益帮助。