乳腺癌DWI表观扩散系数与生物学因子的相关性研究

王 卓，赵林涛，孙伟薇

哈尔滨市第一医院CT室，黑龙江 哈尔滨 150010

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)检查在乳腺癌的诊断及评价中起着重要作用。磁共振的三维成像技术使病灶定位更准确，在检出乳腺高位、深位、多中心、多病灶病变方面以及致密型乳腺内病变和评价胸壁侵犯、周围淋巴结转移上具有明显的价值。通过了解病变的血流灌注情况，评价病变的性质，为乳腺癌的准确分期和临床治疗方案的制定提供可靠依据。近年来，随着磁共振成像技术的不断发展，已从单纯的解剖形态学成像发展到功能成像。DWI是目前唯一能观察活体水分子微观扩散运动的成像方法，其ADC反映了肿瘤的细胞性，如细胞结构和水含量。由于它能测量水在组织内的流动性和提供形态学信息的能力，DWI 在临床应用上有了显著的优势。DWI已经被证实对区分肿瘤的良恶性以及在获取一些病理组织学特征方面是有用的，如肿瘤分化程度［1-3］。

雌激素（ER）、孕激素（PR）、表皮生长因子受体2（HER2）及Ki67 等生物因子在指导临床治疗方面起着十分重要的作用。HER2 定位于染色体17q21，亦称HER2/neu或p185，在以往研究中，有的学者认为，HER2 过表达与乳腺癌预后有关，即阳性者复发率高而生存期短。ER 和PR 的高表达则预示着患者有较长的生存期，对判断乳腺癌的预后、指导内分泌治疗具有一定的意义。Ki67作为一种与细胞周期相关的增殖细胞核蛋白，只与增生细胞核反应，无组织特异性，且Ki67是一个界定细胞凋亡和增殖的有价值的标记物。Ki67与肿瘤的生长、侵袭及转移能力关系密切，是乳腺癌诊断和预后判断的一项重要指标。利用乳腺癌的上述3 种分子标志物的检测结果，Perou C M 等人［4］创新性的提出将乳腺癌简易分为4种亚型（luminal A、luminal B、HER2过表达及三阴性乳腺癌）。因为乳腺癌的分子分型是被基因表达分析所定义，分组变量是使用ER，HER2 和Ki67 表达，已被证明是近乎合理的使用免疫组化标记［5-8］。Ki67指数被用作区分Luminal A 和Luminal B 型。事实上。近期San Gallen 共同会议认为Ki67≤14% 提示是Luminal A［9］。肿瘤的分子分型标准为：Luminal A（ER+和/或PR+，且Ki67＜14%，HER2 阴性），Luminal B（ER+和/或PR+,且Ki67≥14%,或HER2 阳性），HER2 过表达（ER 阴性，PR 阴性，HER2 阳性）和三阴性（ER 阴性，PR 阴性，HER2 阴性）。 Luminal A、Luminal B、HER2 过表达及三阴性乳腺癌患者的预后依次变差。目前，最常规获得乳腺癌生物因子表达状态的方法是免疫组化检测，是有创的检查。本研究的目的就是通过对36 例乳腺癌资料的对照分析，探讨乳腺癌ADC与其分型之间的相关性，以无创的手段预测、判断这些生物因子的表达状况，具有重要的临床意义。

1 资料与方法

1.1 研究对象

纳入2012 年1 月—2013 年3 年行乳腺MRI 检查并经病理证实的36 例乳腺癌患者，患者均为女性，年龄29～76岁，平均年龄49 岁。所有患者在MR 检查前均书面签署检查同意书。排除标准：（1）MR 检查前1 周内行乳腺肿块穿刺者；（2）已行新辅助化疗者；（3）因脂肪抑制不均匀而影响病变观察者；（4）因金属异物或运动产生伪影者。

1.2 仪器

采用Siemens 3.0T 磁共振扫描仪，4 通道乳腺专业表面线圈，病人取俯卧位。采用平面回波-扩散加权成像序列上（EPI-MRI）的轴向平面，参数如下：TR/ TE 9300/76毫秒，矩阵192×192 像素，视野（FOV）32 厘米，切片厚度为4 毫米，采集时间80秒。b值取800 s/mm2。

动态增强扫描（DCE-MRI）应用多相位动态增强扫描Vibrant 序列轴位上的成像，参数如下：TR 4.7 毫秒，TE 1.7 毫秒，翻转角10°，层厚1.2 毫米，矩阵416×416 体素，FOV 根据乳房的体积和90 s时间分辨率的范围。对比剂采用钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA）注射液，剂量为0.2 ml/kg，以20 ml/s 速度高压注射器静脉团注，并用2倍量生理盐水等速冲洗。团注前采集蒙片，注射后采集7 个时相，每个时相60 s。

1.3 MR图像后处理

将图像均在Siemens Syngo 工作站进行处理，参照MR增强扫描图像对病变进行准确定位，将ROI 置于病变区，要求ROI 略小于病变，并尽量避免病变坏死或囊变区，在ADC 图上，根据公式测量感兴趣区的ADC 值ADC =-（1/b）ln(S/S0)其中，b 是扩散因子，S0 和S 是感兴趣区的信号强度，b 取800 s/mm2。所有数据均测量3 次取平均值。将ROI 置于对侧正常乳腺腺体致密区，测得ADC 值的平均值作为正常对照。

1.4 病理检查

病理切片由病理科医师进行染色及免疫组化分析后作出病理诊断。组织标本经10%甲醛固定、石蜡包埋、5 μm 厚切片，HE 染色。组织学检查记录组织学分级、病灶类型以及腋窝淋巴结转移情况。组织学分级按照国际乳腺癌分类标准，分为GX、G1、G2、G3，本研究将G1、G2归为一组进行分析，因其同属于低级别。ER、PR 阳性指免疫组化染色阳性细胞在10%以上者。根据美国临床肿瘤协会和美国病理学医师学院发布的HER2 检测临床实践指南，HER2 免疫组化染色0 或1 个加号者被判定为阴性，3个加号者被判定为阳性，2个加号者用荧光原位杂交( fluorescence in situ hybridization, FISH)进行验证，FISH 结果阳性判定为阳性，相反则判定为阴性。HER2 基因信号比率超过17 号染色体信号的2.2 被认为是HER2 基因的扩增。Mib-1 单克隆抗体（1:200 稀释；Dako，Glostrup，丹麦）被用作评估Ki-67。

1.5 统计学方法

因为ADC值没有按照常规分布，我们选择其中位数作为统计资料。ADC 值组间比较采用Mann-Whitney U 检验（两组比较）和Kruskal-Wallis H 检验（多组比较）。Spearman 秩相关分析ADC 值与肿瘤生物学特性、肿瘤分子学分型之间的相关性。Kendall’s 等级相关用作ADC 值与肿瘤分级之间的相关性分析。所有检验为双侧检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。由SPSS 17.0 版软件包（SPSS，芝加哥，IL，USA）进行统计分析。

2 结果

2.1 MRI结果

36 例病人的病灶在动态增强扫描（DCE-MRI）和DWI上表现为强化灶及高信号（见图1）。36 例病灶ADC 值的中位数是1.107×10-3mm2/s（范围0.782-2.641×10-3 mm2/s）。

2.2 病理和免疫组化结果

本研究中浸润性导管癌27 例（75%），导管内癌3 例（8.3%），浸润性微乳头状癌3 例（8.3%），导管原位癌3 例（8.3%）。ER阳性与ER阴性肿瘤例数相等均为18例（分别为50%），组织病理学分级确认30 例（83%），其中G1/G2 24 例（67%），G3 6 例（16%），未确6 例（17%）。所有的PR阳性肿瘤（20 例）ER 也表现为阳性。36 例中32 例（88%）Ki67≥14%。

通过免疫组化或FISH 分析，共19 例（53%）肿瘤被认为是HER2 阳性。通过免疫组化标记将乳腺癌分为四种分子分型， 2例（6%）Luminal A 肿瘤，17例（42%）Luminal B肿瘤，11 例（31%）HER2 过表达肿瘤，6 例（21%）三阴性乳腺癌，结果见表1。

图1 箱线图显示ER表达的ADC值的分布情况。纵坐标为ADC值的中位数。图中主要有6个数据节点，从小到大包括下边缘、第一四分位数、中位数、第三四分位数、上边缘及离群值。

表1 术后组织病理学结果

2.3 ADC值和组织病理学及免疫组化的相关性

表2 ADC值和组织病理学及免疫组化的相关性

图2 箱线图显示HER2状态的ADC值的分布情况。纵坐标为ADC值的中位数。图中主要有6个数据节点，从小到大包括下边缘、第一四分位数、中位数、第三四分位数、上边缘及离群值。

0.013）。ER 阳性肿瘤与ER 阴性肿瘤相比，ADC 值的中位数较高，两者之间的差异有统计学意义（1.119vs0.994×10-3mm2/s，P=0.029）。HER2阳性肿瘤与HER2阴性肿瘤相比，ADC 值的中位数较低，两者之间的差异有统计学意义（0.962vs1.115×10-3mm2/s，P=0.026）。Ki67≥14%的肿瘤与Ki67＜14%的肿瘤相比，ADC 值的中位数较低，两者之间的差异无统计学意义（1.022vs1.231×10-3mm2/s，P=0.763）。免疫组织化学所定义的四种分子分型中，HER2 过表达的ADC值最高（1.190×10-3mm2/s），Luminal A 的ADC值最低（0.950×10-3mm2/s）。

最终，我们研究ADC 值与ER 表达，HER2 状态，Ki67阳性表达、肿瘤分级和肿瘤分子学分型之间的相关性（见表3）。ADC值与ER表达之间存在正相关，具有统计学意义（P=0.027，相关系数=0.369），与HER2 之间存在负相关，相关性具有统计学意义（P=0.024，相关系数=-0.376），与肿瘤分级之间存在负相关，相关性有统计学意义（P=0.001，相关系数=-0.376）。与Ki67 及分子学分型之间的相关性不具有统计学意义（P 值分别为0.902、0.396）。

表3 ADC与ER、HER2、Ki67、分子分型及肿瘤分级之间的相关性

3 讨论

新型磁共振成像技术提供形态和功能参数，并已被证实其功能性参数与肿瘤生物学特性相关［10］。本研究显示：ADC 值与乳腺肿瘤分级之间存在显著地负相关性（P=0.001），高级别乳腺癌ADC 值的中位数显著低于G1、G2，这与国外文献所报道的相一致。通过评估乳腺癌的组织学分级，包括有丝分裂的数目，其反应了细胞性，推测高细胞性（或更高的有丝分裂数目）是导致乳腺癌在MRI上表现为ADC值较低的原因。事实上，在一些恶性肿瘤中，高级别与较低ADC 值有关联［11］。相反，高的ADC 值通常与分化好的肿瘤或良性病变之间有关联。组织学分级与DNA增殖指数及其倍体有关，分化好的乳腺癌DNA 增殖指数低，反之分化差的乳腺癌DNA增殖指数高。

由于单一的经典标志物是不能完全地代表疾病的生物学特性，如，肿瘤大小，腋窝淋巴结转移情况和病理分级等。因此我们寻求比较分子预后因素（包括Ki67、ER、PR与HER2）、肿瘤亚型与ADC 值之间是否有相关性。大量文献报道ER、PR 的检测对乳腺癌内分泌治疗和判断预后有重要意义。ER 阳性者的5 年及10 年生存率均高于ER 阴性者, 且前ER 阳性者接受内分泌治疗的疗效较ER 阴性者好。ER 表达阴性的乳腺癌瘤体较大、更具侵袭性，可能与肿瘤血管生成和高核级别有关，这可能是导致ADC值降低的原因。HER2 是一种原癌基因，和乳腺癌关系密切，多数学者认为HER2 是乳腺癌重要的预后和预测性分子标志物，最易发生基因异常。本研究认为HER2 阴性肿瘤的ADC 值中位数较阳性高，且ADC 值与HER2 之间存在负相关。HER2 阳性细胞伴有细胞的增殖、侵袭和转移，且HER2 表达与细胞低分化、肿瘤体积大相关［12］。通过影响肿瘤的增殖、体积等，水分子弥散受限，肿瘤的ADC值相应地发生变化。研究表明［13］乳腺癌HER2 基因的过度表达可导致上皮细胞的恶性转化，增加乳腺癌细胞的侵袭性，还可使细胞整合素和粘合素功能异常，增强癌细胞转移能力，因此HER2 状态与ADC 呈负相关，这与我们的研究结果相一致。与ER 阴性和HER2 阳性肿瘤相比， ER 阳性和HER2 阴性肿瘤的ADC 值通常更接近于在良性病变的ADC 值。HER2 阳性表达多见于分化差和浸润性乳腺癌,是病人预后不良的指针。事实上，一些研究认为［14］不同的成像技术，HER2 阴性性的乳腺癌常常表现出良性肿瘤的特征。

本研究认为ADC 与Ki67 之间不存在相关性，分析其原因可能是：本研究病例数小，Ki67≥14%的肿瘤例数明显多于Ki67＜14%的肿瘤例数，出于此原因，ADC 统计评估的准确性较低。关于ADC 与Ki67 相关性的文献报道较少，值得进一步分析研究。

在对我们的结果进行讨论之前我们必须指出这是一个研究病例数小。出于这个原因，ADC 统计评估的准确性较低，正如我们所发现的离群值数量较多。尽管影像检查是有限的，但我们认为我们的研究是值得进一步研究的，因为在乳腺癌中DWI 仍有极大的发展空间。DWI 扫描时间短，并能提供高质量的功能参数。有文献指出［15］，非增强MRI 对不能触及的乳腺癌有敏感性和特异性。此外，DWI已成为评价新辅助化疗疗效的重要手段。在这种条件下， ADC 值在治疗期间的改变已经与肿瘤的反应相联系［16］。作为前提，形态功能成像，尤其是DWI 成为常规乳腺磁共振成像扫描序列，因此，乳腺研究者应将从MR扫描成像中获得的形态功能参数考虑到潜在的肿瘤生物学。

总之，我们认为在乳腺DWI 中所获得的ADC 值在一定程度上可以预测乳腺癌的生物学特性。作为传统的乳腺成像具有越来越多的功能和代谢成像，肿瘤生物异质性的更深的知识影响了影像学参数，这将成为临床应用的关键。根据肿瘤的生物学特征，ADC 值的变化具有统计学意义，认为ADC值可以在一定程度上反应出肿瘤的异质性。

本研究的创新性和局限性：（1）创新性 本研究创新性的探索乳腺癌MRI特征和生物因子、肿瘤分子分型之间的相关性，以无创的手段预判这些生物因子的表达状况，对于乳腺癌的诊断、治疗具有重大意义。（2）局限性 本文样本量小，病理类型、组织学分级及肿瘤的分子分型分布较集中，如大多数病例（75%）为浸润性导管癌，其他病理类型所占比例过少。本研究对患者未进行随访。