宋園園,韓曉鳳,白娜娜
河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心,河南 洛陽(yáng) 471003
乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一,近年來(lái)由于飲食習(xí)慣和生活環(huán)境的改變,其發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì),且向年輕化發(fā)展,嚴(yán)重威脅女性的生命健康。對(duì)于早期的乳腺癌患者,手術(shù)、化療、放療、內(nèi)分泌治療等作用顯著,能明顯提高患者的生存率,但對(duì)于中晚期患者則治療效果不佳且預(yù)后差。因此,早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療是提高乳腺癌患者生存率、改善預(yù)后的關(guān)鍵。目前,臨床篩查乳腺癌的主要手段包括超聲、X線鉬靶攝影、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI),其中MRI是近幾年發(fā)展較為迅速的一種成像技術(shù),具有組織分辨率高、無(wú)輻射、多參數(shù)、多方位成像的優(yōu)點(diǎn),能更清楚顯示病灶的具體情況,診斷準(zhǔn)確率高于其他影像學(xué)方法。隨著高磁場(chǎng)磁共振設(shè)備、順磁性對(duì)比劑的開發(fā),磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging,DCEMRI)逐步用于臨床,該技術(shù)能夠高度分辨腫瘤的形態(tài)學(xué)特征,反映腫瘤微血管灌注情況、血管生成情況、病理分級(jí)和臨床分期,對(duì)于乳腺癌患者的遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)也有較高的價(jià)值。乳腺癌具有高度的異質(zhì)性,其發(fā)生發(fā)展受多種因素影響,不同個(gè)體對(duì)乳腺癌的易感性存在顯著差異,腫瘤微環(huán)境與乳腺癌預(yù)后密切相關(guān),而腫瘤微環(huán)境與癌基因的表達(dá)相關(guān)。既往研究顯示,乳腺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移與孕激素受體(progesterone receptor,PR)、雌激素受體(estrogen receptor,ER)、增殖細(xì)胞核抗原(Ki-67)、人表皮生長(zhǎng)因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)、抑癌基因p53相關(guān),缺氧誘導(dǎo)因子-2α(hypoxia inducible factor-2α,HIF-2α)也在促血管生成、腫瘤細(xì)胞增殖凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用。本研究探討乳腺癌DCE-MRI影像組學(xué)特征與生物學(xué)預(yù)后因子Ki-67、HER2、HIF-2α的關(guān)系,旨在采用無(wú)創(chuàng)的檢查手段預(yù)測(cè)生物學(xué)指標(biāo)在乳腺腫瘤中的表達(dá)情況,從而間接反映患者預(yù)后,現(xiàn)報(bào)道如下。
選取2016年6月至2017年6月于河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院治療的乳腺癌患者。納入標(biāo)準(zhǔn):年齡18~80歲;病理組織學(xué)檢查證實(shí)為乳腺癌且均為單側(cè);采取手術(shù)治療,且術(shù)前行DCE-MRI檢查;檢查前未接受過抗腫瘤治療;臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn):合并其他惡性腫瘤;有MRI檢查禁忌證。根據(jù)納入與排除標(biāo)準(zhǔn),共納入100例患者,其中年齡30~71歲,平均(48.11±9.69)歲;病理類型:浸潤(rùn)癌78例,混合癌12例,黏液癌10例;臨床分期:Ⅰ期49例,Ⅱ期44例,Ⅲ期7例;分化程度:高分化10例,中分化43例,低分化47例。
1.2.1 掃描序列和參數(shù) 采用GE HDX 1.5T超導(dǎo)MRI儀和乳腺專用的8通道相控陣表面線圈,檢查時(shí)患者取俯臥位,將乳腺放置于乳腺圈凹形孔內(nèi),使胸壁與線圈緊密貼合,兩側(cè)乳腺同時(shí)掃描,先行MRI平掃,再行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描。平掃參數(shù)如下:重復(fù)時(shí)間(time of repetition,TR)6600 ms,回波時(shí)間(time of echo,TE)42 ms,層厚5 mm,層間距1 mm,矩陣320×192;橫斷位T1快速自旋回波(Axial T1 fast spin echo,Axial T1FSE)序列 TR 560 ms,TE 42 ms,層厚5 mm,層間距1 mm,矩陣320×224。平掃完成后于肘正中建立靜脈通道行DCE-MRI,參數(shù):TR 5.6 ms,TE 2.8 ms,層厚2.8 mm,矩陣448×350。通過靜脈通道注入對(duì)比劑前先行一期掃描,間隔25 s后經(jīng)靜脈推注順磁性對(duì)比劑釓噴酸葡甲胺(gadolinium-DTPA,Gd-DTPA),流速為2 ml/s,用量為0.1 mmol/kg,對(duì)比劑注射完成后以相同的速率注入20 ml生理鹽水。共采集11期增強(qiáng)圖像,每期掃描時(shí)間為56 s。
1.2.2 圖像處理及閱片 利用ADW4.3工作站的Functool軟件分析乳腺癌DCE-MRI影像組學(xué)特征,由兩名5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師獨(dú)立閱片和診斷,意見不一致時(shí),由上級(jí)醫(yī)師介入經(jīng)商討后達(dá)成一致。
1.2.3 DCE-MRI影像組學(xué)特征 形態(tài)學(xué)特征:形狀(有分葉、無(wú)分葉)、邊緣(光滑、毛刺)、強(qiáng)化特征(均勻強(qiáng)化、不均勻強(qiáng)化、環(huán)形強(qiáng)化)。血流動(dòng)力學(xué)特征:觀察采集到的圖像,將病灶可疑性最大的區(qū)域作為感興趣區(qū)域(region of interest,ROI),注意避開出血、壞死、液化及囊變區(qū),同時(shí)在另一側(cè)乳腺組織內(nèi)選取同樣大小的ROI作為對(duì)照,生成時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線(time-signal intensity curve,TIC),TIC分型:Ⅰ型為上升型,病灶信號(hào)隨時(shí)間緩慢增強(qiáng);Ⅱ型為平臺(tái)性,病灶信號(hào)迅速上升到達(dá)峰值后,強(qiáng)度不再變化;Ⅲ型為流出型,病灶信號(hào)早期強(qiáng)化達(dá)到峰值后,強(qiáng)度逐漸降低。
手術(shù)后收集腫瘤組織統(tǒng)一送往病理科,采用鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶法(streptavidin-peroxidasemethod,SP法)試劑盒(福州邁新生物技術(shù)開發(fā)有限公司)進(jìn)行染色,檢測(cè)腫瘤組織中Ki-67、HER2、HIF-2α的表達(dá)情況。結(jié)果判定:Ki-67高低表達(dá)百分率分界線為14%,低表達(dá)<14%記為(-),高表達(dá)≥14%記為(+)。HER2細(xì)胞膜著色明亮的棕黃色為陽(yáng)性,反之為陰性。HIF-2α細(xì)胞核著色棕黃色為陽(yáng)性表達(dá),反之為陰性。為避免假陽(yáng)性,在免疫組織化學(xué)染色時(shí)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行,并設(shè)置空白對(duì)照和陰性對(duì)照。
采用電話隨訪及門診復(fù)查的形式統(tǒng)計(jì)100例患者3年的生存情況,時(shí)間截至2020年6月。
DCE-MRI影像組學(xué)特征:有分葉65例,無(wú)分葉35例;邊緣光滑48例,毛刺52例;內(nèi)部均勻強(qiáng)化30例,不均勻強(qiáng)化41例,環(huán)形強(qiáng)化29例;TIC分型中Ⅰ型9例,Ⅱ型67例,Ⅲ型24例。病理組織學(xué)結(jié)果:浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌85例,浸潤(rùn)性小葉癌9例,浸潤(rùn)性乳頭狀癌4例,高級(jí)別導(dǎo)管內(nèi)癌2例;淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移46例,無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移54例。免疫組織化學(xué)染色結(jié)果:Ki-67陽(yáng)性72例,陰性28例;HER2陽(yáng)性41例,陰性59例;HIF-2α陽(yáng)性63例,陰性37例。
有分葉者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移比例高于無(wú)分葉者(P<0.05),環(huán)形強(qiáng)化者低分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移比例高于均勻強(qiáng)化和不均勻強(qiáng)化者(P<0.05)。(表1)
表1 不同分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移乳腺癌患者DCE-MRI影像組學(xué)特征的比較
有分葉者Ki-67陽(yáng)性率、HIF-2α陽(yáng)性率均高于無(wú)分葉者(P<0.05),不均勻強(qiáng)化者HIF-2α陽(yáng)性率高于其他強(qiáng)化方式(P<0.05),TIC分型中Ⅱ型者Ki-67陽(yáng)性率高于其他型(P<0.05)。(表2)
表2 不同DCE-MRI影像組學(xué)特征乳腺癌患者生物學(xué)預(yù)后因子表達(dá)情況的比較
自變量賦值情況:腫瘤形狀無(wú)分葉=0,有分葉=1;腫瘤邊緣光滑=0,有毛刺=1;腫瘤內(nèi)部強(qiáng)化情況不均勻強(qiáng)化=1,均勻強(qiáng)化=2,環(huán)性強(qiáng)化=3;TIC分型Ⅰ型=1,Ⅱ型=2,Ⅲ型=3。因變量賦值情況:Ki-67陰性=0,陽(yáng)性=1;HER2陰性=0,陽(yáng)性=1;HIF-2α陰性=0,陽(yáng)性=1。Logistic回歸分析顯示,對(duì)于Ki-67,有分葉者Ki-67陽(yáng)性率是無(wú)分葉者的4.759倍(P<0.05),有分葉者HIF-2α陽(yáng)性率是無(wú)分葉者的3.951倍(P<0.05),環(huán)形強(qiáng)化是HIF-2α的保護(hù)因素(P<0.05)。(表3~表5)
表3 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學(xué)特征與Ki-67的Logistic回歸分析
表4 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學(xué)特征與HER 2的Logistic回歸分析
表5 乳腺癌患者DCE-MRI影像組學(xué)特征與HIF-2 α的Logistic回歸分析
隨訪3年,有19例乳腺癌患者死亡。Ki-67蛋白陽(yáng)性、陰性的乳腺癌患者3年生存率分別為75.00%(54/72)、96.43%(27/28),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ=3.939,P=0.047);HER2蛋白陽(yáng)性、陰性的乳腺癌患者3年生存率分別為70.13%(29/41)、88.14%(52/59),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ=4.761,P=0.029);HIF-2α蛋白陽(yáng)性、陰性的乳腺癌患者3年生存率分別為 74.60%(47/63)、91.89%(34/37),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ=4.527,P=0.033)。
通過MRI平掃和DCE-MRI掃描,可以獲取乳腺癌的形態(tài)學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)特征。研究發(fā)現(xiàn),腫瘤呈分葉狀、邊緣毛刺、內(nèi)部環(huán)形強(qiáng)化、TIC分型為Ⅲ型是診斷乳腺癌的較為獨(dú)立、特異的診斷指標(biāo)。DCE-MRI檢查需要順磁性對(duì)比劑Gd-DTPA,該試劑是一種T1縮短劑,進(jìn)入靜脈后可通過聚集程度反映血管的通透性及密度,由于腫瘤細(xì)胞的增殖需要豐富的血液供應(yīng),而新生的血管滲透性較高,Gd-DTPA可快速擴(kuò)散至血管外-細(xì)胞外間隙,因此DCE-MRI掃描參數(shù)可以反映乳腺癌的生物學(xué)特征。臨床研究還顯示,乳腺癌血管復(fù)雜,毛細(xì)血管叢多,通透性高,因此TIC分型多為Ⅱ型和Ⅲ型。
隨著乳腺癌分化程度的升高,腫瘤惡性程度逐漸增加,多表現(xiàn)為不均勻或環(huán)形強(qiáng)化的形式,可能是腫瘤惡性程度越高,血管新生越豐富,易出現(xiàn)液化壞死。既往研究指出,乳腺癌的生長(zhǎng)位置、大小、微血管分布與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。本研究結(jié)果也顯示,乳腺癌分化程度與腫瘤內(nèi)部強(qiáng)化方式有關(guān),與腫瘤的形狀、邊緣、TIC分型無(wú)關(guān);乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與腫瘤的形狀、內(nèi)部強(qiáng)化方式有關(guān),與腫瘤的邊緣、TIC分型無(wú)關(guān)。其中,有分葉征者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率顯著增高,環(huán)形強(qiáng)化者低分化和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移比例均較高,這說(shuō)明DCE-MRI影像組學(xué)特征能在一定程度上評(píng)估乳腺癌臨床病理情況,分葉征和環(huán)形強(qiáng)化可能是乳腺癌惡性程度的特征。
預(yù)后因子是手術(shù)期間獲得的可預(yù)測(cè)治療后無(wú)病生存和總生存情況的可測(cè)量參數(shù),主要與腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)。乳腺癌的預(yù)后因子分為傳統(tǒng)預(yù)后因子和生物學(xué)預(yù)后因子,腫瘤大小、分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移屬于傳統(tǒng)預(yù)后因子,Ki-67、HER2、HIF-2α屬于生物學(xué)預(yù)后因子。Ki-67是1983年首次發(fā)現(xiàn)的非組蛋白性核蛋白,主要存在于細(xì)胞核內(nèi),與細(xì)胞的增殖相關(guān),其基因位于人體10號(hào)染色體。在G期Ki-67抗原基本不表達(dá),G期及S期前期呈低表達(dá),S期后期及G期表達(dá)明顯升高,在M期達(dá)到峰值,之后迅速下降。既往研究顯示,乳腺癌組織中Ki-67呈高表達(dá),但具體表達(dá)情況存在差異,可以明確的是Ki-67表達(dá)越高,乳腺腫瘤惡性程度越高、細(xì)胞增殖越快、侵襲性及轉(zhuǎn)移率越高,預(yù)后越差。HER2基因編碼的蛋白質(zhì)分子量為185 kD,該基因在人體正常組織中表達(dá)較少,約有25%的乳腺癌HER2基因會(huì)擴(kuò)增,使腫瘤組織中HER2蛋白過表達(dá),從而激活酪氨酸激酶,導(dǎo)致細(xì)胞大量增殖而凋亡減少,與其他促癌基因功能作用,促使腫瘤發(fā)生發(fā)展。研究顯示,HER2高表達(dá)預(yù)測(cè)乳腺癌的轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)等價(jià)值較高。HIF-2α是20世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子,與人類基因組首先發(fā)現(xiàn)的HIF-1α基因序列同源率有48%,在缺氧環(huán)境下可誘導(dǎo)高表達(dá),胰腺癌、肝癌、腎透明細(xì)胞癌組織中表達(dá)異常。近年研究顯示,其在乳腺癌中也表達(dá)異常,HIF-2α可調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖分化,促進(jìn)增殖轉(zhuǎn)移及血管生成,下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶及上皮鈣黏素蛋白表達(dá)影響上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)。
本研究結(jié)果顯示,乳腺癌有分葉者Ki-67、HIF-2α陽(yáng)性率更高,且Logistics回歸分析顯示,有分葉者Ki-67陽(yáng)性率是無(wú)分葉者的4.759倍;有分葉者HIF-2α陽(yáng)性率是無(wú)分葉者的3.951倍。同時(shí),Logistics回歸也顯示,腫瘤內(nèi)部強(qiáng)化類型與HIF-2α表達(dá)存在關(guān)聯(lián),環(huán)形強(qiáng)化是HIF-2α的保護(hù)因素。李世玉等研究乳腺癌超聲造影征象與ER、PR、HER2、Ki-67的相關(guān)性,結(jié)果顯示,腫塊形態(tài)不規(guī)則、邊緣毛刺、血流異常豐富、快速增強(qiáng)和高增強(qiáng)模式是診斷乳腺癌公認(rèn)的主要征象,與本研究中DCE-MRI診斷乳腺癌的影像組學(xué)特征基本一致,其得出乳腺腫瘤內(nèi)血流豐富程度及快速增強(qiáng)和高增強(qiáng)超聲造影征象可預(yù)測(cè)HER2表達(dá)陽(yáng)性。也有研究表明,乳腺癌患者DCE-MRI征象與HER2陽(yáng)性率無(wú)明顯相關(guān)性,與本研究存在差異,可能與病理組織取材方向、DCE-MRI的ROI選取位置、病理類型差距較大有關(guān)。既往研究顯示,Ki-67陽(yáng)性率與腫瘤邊緣、強(qiáng)化特征無(wú)顯著相關(guān)性,與腫瘤形態(tài)相關(guān);較多研究?jī)A向于TIC分型為Ⅲ型者Ki-67陽(yáng)性率更高,少數(shù)研究則認(rèn)為TIC分型與各生物學(xué)預(yù)后因子之間均無(wú)相關(guān)性。關(guān)于HIF-2α的相關(guān)性研究較少,其表達(dá)與血管生成密切相關(guān),梁璟慧采用動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI檢測(cè)鼻咽癌腫瘤內(nèi)HIF-2α和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達(dá)發(fā)現(xiàn),動(dòng)態(tài)增強(qiáng)曲線特征與HIF-2α及VEGF呈正相關(guān)。以往研究顯示,Ki-67、HER2、HIF-2α蛋白陽(yáng)性率的不同可能與腫瘤的惡化程度有關(guān),隨訪3年發(fā)現(xiàn),Ki-67、HER2、HIF-2α蛋白陽(yáng)性表達(dá)的乳腺癌患者3年生存率分別為75.00%、70.13%、74.60%,低于陰性表達(dá)的96.43%、88.14%、91.89%。
綜上所述,乳腺癌DCE-MRI影像組學(xué)征象與生物學(xué)預(yù)后因子的表達(dá)有一定的關(guān)系,可作為無(wú)創(chuàng)檢查手段評(píng)估乳腺癌患者預(yù)后。