常规超声特征早期预测乳腺癌Ki-67高表达的模型构建

胡巧洪 侯春杰 朱虎威 张婷婷 杜佩 范小明 张瑛 吕振晔

乳腺癌的形成、发展是复杂的生物学过程，是多基因、多因素共同作用的结果。研究显示，乳腺癌的各种基因表达产物发生改变时，会使具有组织特异性的肿瘤结构发生相应病理学改变，进而在影像学检查中表现为对应的声像图特征[1-2]。Ki-67 是判断肿瘤细胞增殖活性程度最可靠的指标之一，对乳腺癌的诊治与预后评估有重要价值[3-4]，目前临床上通过手术或穿刺活检等有创操作获取组织以进行检验。本研究从超声影像学的角度筛选出与乳腺癌Ki-67 高表达相关的超声特征并构建预测模型，以期实现Ki-67 高表达的早期、无创预测，为及时判断病灶侵袭性，制订患者个体化诊疗方案及预后判断提供客观有效的依据。

1 对象和方法

1.1 对象 回顾1999年5月至2022年5月浙江省人民医院行常规超声检查且手术病理行Ki-67检测的337例女性乳腺癌患者影像学和临床病理资料。纳入标准：（1）患者术前均行常规超声检查；（2）经手术病理检查证实为单灶性乳腺恶性肿瘤，且进行免疫组化分析。排除标准：（1）超声检查前已行手术或放/化疗等相关性治疗；（2）影像学或其他临床病理资料不齐全。将337 例患者按照1∶4 随机抽样分为训练集和验证集，其中训练集269例，年龄27～89（54.07±12.21）岁；验证集68例，年龄30～80（56.59±10.43）岁。本研究经浙江省人民医院医学伦理委员会审查通过（批准文号：QT2022328）。

1.2 超声检测方法 采用美国GE 公司的LOGIQ E9、德国Siemens 公司的Acuson Sequoia 以及中国Mindray公司的DC-8 和Resona 7s 超声仪，探头频率7～10 MHz。参照2013 年美国放射学会（American College of Radiology，ACR）乳腺影像报告和数据系统（Breast Imaging Reporting and Data System，BI-RADS）[5]收集以下超声特征：（1）肿瘤最大径（mm）；（2）边缘（光整、不光整）；（3）毛刺（有、无）；（4）高回声晕（有、无）；（5）纵横比（＜1、≥1）；（6）后方回声（衰减、不衰减）；（7）微钙化（有、无）；（8）血供（乏血供、富血供）；（9）阻力指数（＜0.7、≥0.7）；（10）腋窝淋巴结异常（有、无）。超声特征由2 位从事乳腺超声5 年以上的主治医师进行评价，意见不一致时经协商后统一结论。

肿块的血供情况按Adler 血流分级法[6]分为4 级：0级为肿块内未探及血流信号；Ⅰ级为肿块内可见1～2个点状血流信号；Ⅱ级为肿块内可见3～4 个点状血流或1 条管壁清晰的血管，长度接近或超过病灶半径；Ⅲ级为肿块内见5 个以上点状血流或两条管壁清晰的血管。把0～Ⅰ级定义为乏血供型肿块，Ⅱ～Ⅲ级定义为富血供型肿块。

腋窝淋巴结异常根据淋巴结大小、形态、淋巴门结构、实质分布及回声（液化钙化情况）、血供分布特征、血流动力学指标等超声特征进行综合判定。

1.3 Ki-67 表达水平检测 由病理科高年资主治医师进行手术标本免疫组化检测并分析Ki-67 表达水平。Ki-67阳性表达的诊断标准为该切片热点区域视野中肿瘤核着色百分比。根据2013 年St Gallen 共识中大多数专家支持的20%作为Ki-67 高表达状态的阈值[7]分为Ki-67高表达组（Ki-67≥20%）和低表达组（Ki-67＜20%）。

1.4 统计学处理 采用SPSS 26.0 统计软件。正态分布的计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验；非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用Mann-WhitneyU检验；计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验。将单因素分析差异有统计学意义的超声特征纳入多因素logistics 回归，分析乳腺癌患者Ki-67 高表达的独立预测因素，并根据独立预测因素建立logistic 预测模型；绘制ROC 曲线评估预测模型的预测效能，使用Hosmer-Lemeshow 检验判断模型的拟合优度，最后应用验证组的数据判断预测模型的诊断效能，并采用临床决策曲线检测模型的临床实用性。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理检查结果 337 例乳腺癌均经手术病理检查证实。根据人表皮生长因子受体（human epidermal growth factor receptor-2，Her-2）和雌激素受体（estrogen receptor，ER）的表达情况分为Her-2（-）且ER（+）194例，Her-2（+）且ER（+）46 例，Her-2（+）且ER（-）59 例，Her-2（-）且ER（-）38 例。训练集高表达169 例（62.8%），低表达100 例（37.2%），验证集高表达43 例（63.2%），低表达25 例（36.8%）。

2.2 训练集患者超声特征的单因素分析 训练集患者Ki-67高表达组与低表达组在肿瘤最大径、边缘、血供、腋窝淋巴结异常方面比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），而在毛刺、高回声晕、纵横比、后方回声、微钙化、阻力指数方面的差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。

表1 训练集Ki-67 高表达组和低表达组超声特征比较

2.3 训练集患者超声特征的多因素分析 将单因素分析差异有统计学意义的因素纳入多因素logistic 回归分析，肿瘤最大径、边缘、腋窝淋巴结异常均是患者Ki-67 高表达的独立预测因素，见表2。

表2 训练集患者Ki-67 高表达的独立预测因素分析

2.4 logistic 预测模型的构建 根据表2 构建预测模型，方程为Logit（p）=-1.891+1.077×腋窝淋巴结（正常=0，异常=1）+0.042×肿瘤最大径（mm）+1.113×边缘（光整=0，不光整=1），以ROC 曲线评价该模型的区分度，AUC为0.735（95%CI：0.672～0.798），以0.406为最大约登指数，此时对应的灵敏度为0.746，特异度为0.660，见图1。应用拟合优度检验评价该模型的校准度，结果表明该模型不存在过拟合现象（χ2=14.649，P＞0.05），见图2。临床决策曲线验证了该模型的临床实用性，见图3。

图1 训练集基于超声特征预测乳腺癌Ki-67高表达的ROC曲线

图2 预测模型的拟合优度检验

图3 训练集的临床决策曲线

2.5 预测模型的验证 将68 例验证集患者的参数代入模型中进行验证，AUC为0.794（95%CI：0.684～0.904）。当约登指数为0.491 时，灵敏度为0.651，特异度为0.840，见图4。临床决策曲线显示预测模型具有一定的临床实用性，见图5。

图4 预测模型在验证集的ROC 曲线

图5 预测模型在验证集中的临床决策曲线

3 讨论

乳腺癌是一种具有高度异质性生物学行为的恶性肿瘤，不同的免疫组化指标决定了其不同的生物学行为、个体化治疗方案及预后。1984 年，Gerdes 等[8]发现Ki-67 抗原是评估多种肿瘤细胞增殖的有效参数。随后的研究显示，Ki-67 是与乳腺癌发生、发展密切相关的核抗原及原癌基因，与肿瘤恶性程度有着密切关系，甚至可以作为评估乳腺癌发展、复发的独立预测因素和预测预后的可靠指标[9-10]。2010 年3 月世界乳腺疾病协作组及北美乳腺癌协会生物标记委员会专门制定指南以突出Ki-67 在乳腺癌诊断、治疗及预后评估中的重要作用[11]。因此，早期识别Ki-67 表达情况对于乳腺癌患者的治疗和预后判断具有重要的临床意义。

Ki-67 表达水平主要通过手术或者穿刺活检病理获得。由于操作的有创性，依从性往往会受到影响，且不具重复性。随着肿瘤—分子影像学的发展，学者们发现肿瘤分子生物学指标与影像学征象之间存在着一定关联[1-2，12]。某些特征性分子生物学指标的异常会引起组织病理学特征的改变，从而产生相应的影像学征象。据此笔者认为，建立在组织病理学基础上的影像学检查也可实现对肿瘤生物学指标表达情况的预测。因此，本研究分析了常规超声图像特征和乳腺癌Ki-67 高表达的相关性，建立基于常规超声特征的Ki-67 高表达预测模型。

乳腺癌超声特征与Ki-67 表达水平之间的相关性是学者们研究的热点，但是仍然存在着争议。有研究显示，Ki-67 高表达与肿瘤直径[13]、腋窝淋巴结转移[14-15]呈正相关。也有文献报道Ki-67 高表达的乳腺肿瘤出现钙化的概率明显升高[16]，肿瘤内新生血管生长、分布紊乱，阻力指数一般＞0.7[17]。本研究选取肿瘤最大径、边缘、毛刺、高回声晕、纵横比、后方回声、微钙化、血供、阻力指数、腋窝淋巴结是否异常这10 个常规超声特征，结果显示肿瘤最大径、边缘、血供、腋窝淋巴结异常在Ki-67 高表达组与低表达组间比较差异均有统计学意义（均P＜0.05）。分析其原因，可能是Ki-67高表达的肿瘤细胞增殖更活跃、侵袭性更大，促使肿瘤细胞转移的能力更强，因此在超声图像特征上表现为肿瘤直径更大、边缘更不光整、腋窝淋巴结更容易发生转移。同时，Ki-67 和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达呈正相关[18]。因此，Ki-67 高表达可产生更多的VEGF，促使肿瘤内生成更多新生血管，从而超声表现为肿块内血流信号增多，呈现富血供型。但多因素logistic 回归分析显示血供这一特征不是Ki-67 高表达的独立预测因素，因此单独根据血供判断Ki-67 表达情况则存在一定局限性。此外，本研究显示毛刺、高回声晕、纵横比、后方回声、微钙化及阻力指数与Ki-67 高表达无关（均P＞0.05），这与部分学者的研究结果存在差异[16-17，19-20]，可能超声特征受多种因素的影响，也可能与本研究的局限性有一定关系。

目前分析较多的是Ki-67异常表达与影像学征象的相关性，但是基于乳腺超声特征建立Ki-67 高表达预测模型的研究则较少。本研究分析了常规超声特征与Ki-67 表达情况的关系，发现肿瘤最大径、边缘和腋窝淋巴结异常这3 个特征是Ki-67 高表达的独立预测因素，构建了乳腺癌Ki-67 高表达的早期预测模型，并且该模型经过验证具有一定的临床实用性。本研究模型提示，当乳腺超声显示为肿瘤直径大、边缘不光整、腋窝淋巴结存在异常时，其Ki-67呈现高表达的可能性增大，从而可以预测该肿瘤的侵袭性增大、预后差。因此，在临床工作中优选这几个超声特征可以早期、快速、无创地预测Ki-67高表达，为后续的诊治提供重要参考信息。

本研究具有一定的局限性：（1）单中心、小样本的回顾性研究，可能存在一定的选择偏倚；（2）仅分析Ki-67 不同水平的表达情况，未将其他免疫组化指标的影响纳入研究范围；（3）肿瘤最大径涵盖范围有限，且超声特征判断多为定性指标，可能受超声医师技术和经验差异影响，缺乏定量指标。因此，在后续研究中有待扩大研究范围，扩充样本量，细化分组，综合多方面的影响因素。

综上所述，乳腺癌的常规超声特征与Ki-67 表达水平有一定的相关性，且肿瘤最大径、边缘和腋窝淋巴结异常是Ki-67 高表达的独立预测因素。本研究基于常规超声特征构建的预测模型能够对乳腺癌Ki-67高表达进行早期快速无创预测，为临床制订患者个体化诊疗及判断预后提供客观有效的依据。