应变力与剪切波弹性成像对乳腺癌新辅助化疗后病理反应预测效能的比较

马 燕，臧 丽，李 晶，任卫东，邓力军

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004）

应变力与剪切波弹性成像对乳腺癌新辅助化疗后病理反应预测效能的比较

马 燕，臧 丽，李 晶，任卫东，邓力军

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004）

目的：评估并比较应变力（Strain elastography，SE）与剪切波（Shear-wave elastography，SWE）弹性成像技术预测乳腺癌新辅助化疗（Neoadjuvant chemotherapy，NACT）的病理反应性的能力。方法：纳入符合条件的乳腺癌患者56例，分别使用SE、SWE评估穿刺活检前乳腺肿物的硬度，记录穿刺活检的免疫组化结果及NACT后肿物切除的病理反应性，进一步采用Logistic回归分析得出影响NACT病理完全缓解（Pathological complete response，pCR）的独立影响因素。绘制不同指标预测pCR结局受试者工作特征（Receiver operation characteristic，ROC）曲线，并评估其总体诊断效能，Z检验比较不同指标的曲线下面积（AUC）差异。结果：参照Miller-Panye分级，术后证实pCR组14例。SE高弹性评分、SWE平均硬度分级是pCR的独立影响因素。诊断试验证实SE应变率比值的预测效能最佳，AUC为0.92±0.04（SE），SWE平均硬度的AUC为0.81±0.06（SE），两种弹性成像技术的总体诊断效能差异无统计学意义（P=0.12）。结论：弹性成像可较好地预测pCR结局，有助于提高NACT的临床应用价值。

乳腺肿瘤；超声检查，乳房

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，其发病率逐年增加，但死亡率未相应增加，原因在于乳腺癌的早期诊断和术后预防复发转移的辅助治疗的合理应用。新辅助化疗 （Neoadjuvant chemotherapy，NACT）作为乳腺癌传统的治疗手段的重要补充，在乳腺癌治疗中有重要的地位[1]。NACT后病理反应性存在明显的个体化差异，病理完全缓解（Pathological complete regress，pCR）是乳腺癌患者长期预后良好的重要因素，其与总体及无病生存率密切相关，而对于部分NACT抵抗的乳腺癌患者，NACT非但不能提高诊疗效果，反而增加药物不良反应风险。因此，早期预测NACT的病理反应性，对于指导乳腺癌患者选择个体化治疗，乃至提高患者长期生存率都是十分重要的[2]。

超声弹性成像作为重要的新型超声显像技术，被广泛应用于乳腺癌的诊断及治疗效果的评估，是对常规二维灰阶超声的重要补充。临床上常用的超声弹性成像技术主要包括应变力弹性成像（Strain elastography，SE）及剪切波弹性成像（Shear-wave elastography，SWE），二者以不同的模式评估乳腺病灶硬度，二者的可重复性及再现性均较好[3]。本研究通过乳腺癌患者NACT前癌组织的弹性值来预测乳腺癌对NACT的病理反应性，并将SE与SWE的诊断效能进行比较，进一步探讨超声弹性成像预测NACT病理反应性的可能机制及临床应用前景。

1 资料与方法

1.1 一般资料

连续纳入2014年7月—2016年2月来我院经粗针穿刺活检确诊为Ⅱ～Ⅲ期并经NACT完整治疗周期治疗后手术的女性乳腺癌患者56例，年龄28～64岁，中位年龄48（39～55）岁，肿瘤的最大径中位数为3.70（2.65～5.20）cm。所有患者未经放疗、化疗及内分泌治疗，且均未见远处转移。

所有患者均经4～6个周期NACT治疗后进行手术治疗。化疗方案：采用TEC化疗方案，具体药物为多西他赛（75 mg/m2）、表柔比星（75 mg/m2）、环磷酰胺 （500 mg/m2）；FISH （Fluorescence in situ hybridization）检测人表皮生长因子受体2（HER2）阳性的患者5例同时给予赫赛汀治疗，赫赛汀给药方式为首次8 mg/kg，之后6 mg/kg。以21 d作为1个周期，其中52例患者进行6个周期化疗，4例患者进行4个周期化疗，NACT结束后2～3周内进行手术切除乳腺癌病灶。

1.2 SE评估及数据采集

采用日本日立公司Hitachi HV-900超声诊断仪，探头频率6～13 MHz。在乳腺肿物穿刺活检前（NACT开始前1周内），行常规超声、SE及SWE检查。首先行常规超声扫查，确定病灶的位置并记录病灶的特点。然后启动SE，弹性感兴趣区（Region of interesting，ROI）调节为≥病灶大小的2倍，深度从皮下脂肪层到肌层。实时调整探头角度，保证探头与皮肤垂直。对病灶区进行细微的压动，使超声诊断仪显示屏上压放频率指标控制在3～4为宜。待图像稳定后，对病灶进行弹性评分并且测量病灶与脂肪组织的弹性应变率比值。检查过程中，对同一病灶采用两个相互垂直的切面进行评估，计算平均值。采用日本筑波大学野植教授提出的5分法[4]，1～3分认为是低弹性评分，4～5分认为是高弹性评分。完成后储存图像并记录数据。

1.3 SWE评估及数据采集

采用法国声科 Supersonic Aixplorer型实时SWE超声诊断仪，L4～15线阵探头，频率4～15 MHz。

对同一患者，在SE检查结束后即刻进行SWE检查。寻找到病灶，在不施压的情况下，嘱患者屏气，然后切换至SWE模式，ROI包含病灶及病灶周围组织，待图像稳定且持续时间大于5 s以上，冻结图像并存储。测量ROI的方法：利用超声仪器自带的描记测量方法（Q-box trace）描记病灶，同时包含肿瘤本身及其紧邻区域（包括硬度最大区域），读取ROI的平均及最大硬度。对同一肿物采用两个相互垂直的切面进行测量，测量完成后储存图像并记录数据，并根据肿物软硬程度分为3级（分级标准见表1）。

所有超声检查均由2名具有5年以上乳腺弹性超声检查经验的医师共同完成。研究方案通过本机构伦理委员会审核批准，且均获得患者及家属书面知情同意。

1.4 病理分析

穿刺活检的乳腺癌标本进行ER（Estrogen receptor）、PR（Progestrone receptor）、HER2以及Ki-67免疫组化检测。依据2013年St Gallen乳腺癌专家共识，所有标本被分为三阴性、HER2、Luminal B和Luminal A四种分子亚型[5]。

NACT后对残余病变的病理反应性判断，参照Miller-Panye分级法，1级：浸润癌细胞基本无改变或仅个别癌细胞发生改变，癌细胞数量总体未减少；2级：浸润癌细胞轻度减少，但总数量仍高，癌细胞减少不超过30%；3级：浸润癌细胞减少介于30%～90%之间；4级：浸润癌细胞显著减少超过90%，仅残存散在的小簇状癌细胞或单个癌细胞；5级：原肿瘤瘤床部位已无浸润癌细胞，但可存在导管原位癌，即病理完全缓解 （Pathological complete regress，pCR）。1～4级为非pCR组，5级为pCR组。术前及术后病理评估均由1名具有10年以上乳腺疾病病理诊断经验的医师完成。

1.5 统计学方法

将年龄、肿物大小、SE、SWE硬度及穿刺活检的免疫组化等可能影响病理缓解结局的指标作为变量，计量资料以均数±标准差（±s）（正态分布）或中位数（四分位数）（非正态分布）表示，两组均数比较采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验；计数资料采用χ2检验。将上述有统计学差异的观测指标作为pCR结局的协变量，进一步采用Logistic回归分析得出影响pCR结局的独立危险因素。以pCR为金标准，根据所得出的相关危险因素进行诊断试验。验证不同指标预测pCR结局的总体诊断效能，并绘制出受试者工作特征 （Receiver operation characteristic，ROC）曲线，并得出曲线下面积（AUC）及95%可信区间 （Confidence interval，CI），使用Z检验比较不同指标的AUC差异是否存在统计学意义。采用Medcalc 15.8软件对以上数据进行分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

表1 影响NACT后pCR结局的单因素分析

2 结果

2.1 病理结果

在乳腺癌患者进行NACT治疗前，以乳腺肿瘤粗针穿刺活检的病理结果为准，经病理分析证实共有56例乳腺浸润性癌患者，其中浸润性导管癌51例、浸润性小叶癌5例。

NACT治疗后进行手术切除，参照Miller-Panye分级，病理结果为1级9例、2级17例、3级10例、4级6例、5级（pCR组）14例。

2.2 弹性超声评估及免疫组化分析

2.2.1 影响pCR结局的多元Logistic回归分析

将可能影响pCR结局的NACT前的变量做单因素分析，提示Ki-67低表达（≤14%）、SE应变率比值、SE高弹性评分、SWE平均硬度、SWE最大硬度、1级SWE平均硬度、3级SWE最大硬度在pCR组和非pCR组之间的差异均有统计学意义 （P＜0.05）（表1）。将上述单因素分析有意义的因素纳入Logistics回归分析，结果提示SE高弹性评分（OR= 0.16，95%CI=0.03～0.85，系数=-1.9，P=0.04）、SWE平均硬度分级（OR=0.22，95%CI=0.04～0.89，系数=-1.6，P=0.04）是pCR的独立影响因素。

2.2.2 SE应变率比值、SWE平均硬度对预测NACT后pCR的诊断效能

参照 Logistics回归分析将 SE应变率比值、SWE平均硬度作为变量，以pCR为金标准行诊断试验提示：SE应变率比值的AUC最大，为0.92±0.04（SE），95%CI为0.81～0.98；SWE平均硬度的 AUC为0.81±0.06（SE），95%CI为0.68～0.90（图1）。Z检验提示SE应变率比值与SWE平均硬度的AUC差异无明显统计学意义（P=0.13）；SE应变率比值的敏感度高于SWE平均硬度 （100%vs 78.57%）；而SWE平均硬度的特异度高于 SE应变率比值（78.57%vs 73.81%）。上述结果提示SE及SWE通过不同硬度评估方式，对NACT后pCR结局均有较好的预测价值，且两种超声弹性成像的总体预测性诊断效能无明显差异（图2）。

图1 SE应变率比值与SWE平均硬度预测NACT后pCR结局的ROC曲线。Figure 1.The ROC curve of SE strain ratio and SWE mean stiffness for predicting the pathological response to NACT.

图2 女，31岁，穿刺活检证实为浸润性导管癌，NACT后 Miller-Panye分级为 5级（pCR），NACT前的弹性图像如图所示。图2a：SWE显示ROI的平均硬度为19.0 kPa，最大硬度为53.8 kPa；图2b：SE的弹性评分为2分，弹性应变率比值为2.65。Figure 2.The image of a 31-year-old woman with invasive ductal carcinoma confirmed by aspiration biopsy.Additionally,the Miller-Payne classification confirmed by postoperative pathology is 5.The SWE mean and maximum stiffness of ROI are 19.0 kPa and 53.8 kPa,respectively(Figure 2a).The SE elasticity score is 2,and the SE strain ratio is 2.65(Figure 2b).

3 讨论

现有的乳腺疾病相关影像学检查技术，包括MR、灰阶超声、乳腺X线摄像等方法，及免疫组化相关指标预测NACT后病理反应性的结果均极具争议[6]。举例来说，有较早的研究结果提示，在NACT病理反应性的预测能力方面，乳腺MR的诊断效能要高于常规二维超声。而近年来的一些研究则发现，对于预测及监测NACT的病理反应性，常规灰阶超声与MR基本一致[7-8]。Schaefgen等[9]研究甚至认为乳腺X线摄像、二维灰阶超声、MR对NACT的病理反应性的评估都不十分理想，不能将其广泛地应用于临床实践。

近年来，SWE及SE对乳腺癌的诊断评估策略已日臻完善，二者可对乳腺病灶进行弹性测量评估，且二者的检测读数可重复性、内部观察者一致性均较好。目前，有研究认为SE和SWE在乳腺疾病的诊断中各有优势[10]，但二者对鉴别乳腺病变良恶性的诊断效能基本一致[10-11]。而本研究结果表明，弹性成像评估通过不同方式对乳腺癌硬度预测，较软乳腺癌的NACT后病理反应性较好，反之亦然。

一些乳腺癌化疗抵抗相关基础研究也支持本研究结论。癌相关基质是实质性肿瘤的重要的表型特征。侵袭性乳腺癌的发生、发展不仅是乳腺癌细胞自我增殖、远处侵袭过程，也存在着癌细胞与周围微环境的相互作用，传导异常生物学信息。研究表明乳腺癌间质相关异常基因表达增加与乳腺癌对NACT的抵抗密切相关[12]。Dekker等[13]的研究表明乳腺癌患者术前活检提取的瘤内基质构成差异明显，特征性基质异常可预测NACT的病理抵抗。有研究通过多个乳腺癌细胞系，检测在不同硬度的培养环境下，紫杉醇对癌细胞抑制增殖程度的差异，结果表明较高基质环境（100 kPa）可明显增加所有乳腺癌细胞系的化疗抵抗[14]。乳腺癌细胞对NACT的抵抗可能与TWIST1-G3BP2机械应力信号通路激活有关[15]。肿瘤硬度主要由基质内的胶原含量所决定，SWE、SE等成像技术可通过对肿物的硬度评估间接了解癌组织中胶原等间质组成情况，可作为简便、无创性评估基质特征的重要影像学检查方法。基于已有机制性理论研究证据，我们有理由认为本研究结果是相关基础研究重要的临床转化应用。进一步转化研究重点应是对癌细胞生长增殖与弹性成像关联性进行研究，分析二者是否可互补，进而提高NACT病理反应性的预测效能[6]。

根据目前研究结论，应进一步开展相关研究，对弹性与NACT病理反应性相关问题阐述说明。在某些病理或分子亚型中，超声弹性成像的预测效能是否存在差异也尚不得知。在本研究中，因入组病例较少，不足以参照免疫组化分子亚型等分型进行亚组分析。由于对NACT病理性抵抗的定义尚存争议，本文并未对超声弹性成像是否可预测NACT病理抵抗进行探讨，应用其他NACT病理评分系统，如残余肿瘤负荷评分法（Residual cancer burden，RCB）可能是解决该问题的方案之一。对于本研究结论，是否适用于其他弹性成像技术，如声辐射力脉冲成像、MR弹性成像也尚不明确。目前有研究认为3D SWE能更加客观地反映乳腺癌的硬度分布情况，进一步研究应采用3D SWE、声辐射力脉冲成像和MR弹性成像技术对NACT病理反应性进行预测。

总之，无论是SWE，还是SE均是影响NACT后pCR结局的独立影响因素，且二者对pCR的预测性诊断效能均较高，二者的总体诊断效能无明显差异。

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Comparison of strain and shear-wave elastography for predicting the pathological response after breast cancer neoadjuvant chemotherapy

MA Yan,ZANG Li,LI Jing,REN Wei-dong,DENG Li-jun
(Department of Ultrasonography,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective:To evaluate and compare the diagnostic performances of strain elastography(SE)and shear-wave elastography(SWE)for predicting the pathological response to breast cancer neoadjuvant chemotherapy(NACT).Methods:The study included 56 eligible cases with breast cancer.The stiffness of breast tumor was assessed by SWE and SE respectively before biopsy.Immunohistochemical analysis of biopsy and pathologic response after NACT were recorded.Logistic regression analysis was performed to explicit the independent factors of pathological complete response(pCR)of NACT.The receiver operating characteristics(ROC)curve,the area under the ROC curve(AUC)and the overall diagnostic efficacy were calculated.Z test was used to compare the differences among AUCs.Results:Postoperative findings confirmed 14 patients with pCR according to the Miller and Payne classification.The high elasticity score in SE and SWE mean stiffness were independent factors.Diagnostic test suggested SE strain ratio had the best overall predictive performance,with the AUC of 0.92±0.04(SE).And the AUC of SWE mean stiffness was 0.81±0.06(SE).However,the difference of AUC between SE strain ratio and SWE mean stiffness was not statistical(P=0.12).Conclusion:Ultrasonic elastography can predict pCR with good performance,which may improve the clinical value of NACT.

Breast neoplasms;Ultrasonography,mammary

R737.9；R445.1

A

1008－1062（2016）12－0859－05

2016-04-19；

2016-05-03

马燕（1983-），女，辽宁沈阳人，主治医师。E-mail：horsebird@163.com

任卫东，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。E-mail：renwd01@163.com

中国医科大学附属盛京医院院内课题资助项目（MD63）。