合成MRI 定量参数与乳腺浸润性导管癌分子分型及细胞增殖活性关系研究*

郑蕊 谢瑜 薛珂 张冬雪 李卓琳

乳腺浸润性导管癌（invasive ductal carcinoma，IDC）是一种高度异质性恶性肿瘤，其个体化诊疗方案的选择、内分泌治疗反应及预后与雌激素受体（estrogen receptor，ER）、孕激素受体（progesterone receptor，PR）、人类表皮生长因子受体-2（human epidermal growth factor receptor-2，HER-2）和肿瘤增殖核抗原Ki-67 等指标的表达水平密切相关[1]。免疫组织化学法是一种侵入性检测乳腺癌分子分型的方法，难以进行无创、重复检测。合成MRI 是一种多对比定量弛豫技术，采用多动态、多回波扫描方法，一次采集即可获得组织定量参数T1、T2 和质子密度（proton density，PD）等多个弛豫图，使扫描时间大幅缩短[2-4]。合成MRI 在前列腺[2]和骨关节[3]等部位已被逐渐应用，在对乳腺良恶性肿瘤鉴别中亦被证实其可行性[4]。但合成MRI 定量参数与乳腺IDC 分子分型和细胞增殖活性关系的研究尚较少，本研究旨在探讨合成MRI 定量参数与乳腺IDC 分子分型和Ki-67 表达之间的关系，为新辅助治疗前评估乳腺IDC 分子分型提供帮助。

1 材料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2020 年7 月至2022 年2 月于昆明医科大学第三附属医院经病理证实的112 例女性乳腺IDC 患者的临床病理资料，年龄为31～79 岁，中位年龄51.5 岁。纳入标准：1）病理证实为乳腺IDC；2）免疫组织化学法检测ER、PR、HER-2 及Ki-67 等指标数据完整；3）治疗前乳腺合成MRI 资料完整；4）手术前未行抗肿瘤治疗；5）单侧、单发肿块。排除标准：1）MRI 检查前行穿刺活检或其他手术；2）合成MRI 伪影明显，无法准确测量参数；3）病灶直径＜1 cm；4）妊娠及哺乳期患者。

1.2 方法

1.2.1 MRI 检查 使用美国GE 公司Pioneer 3.0T MRI 扫描仪对患者依次进行常规MRI、合成MRI 及动态增强MRI 扫描。合成MRI 扫描采用MAGiC 序列，通过2 个回波时间和4 个延迟时间计算T1、T2及PD 值，并通过定量参数模型并结合虚拟扫描设置不同重复时间（TR）和回波时间（TE）合成不同对比图像。扫描参数：TR 为4 000 ms；TE 为 19.2/86 ms；层厚为5 mm；层数为34 层；视野为360 mm×360 mm；矩阵为260×260；带宽为213.7 Hz/pixel。

1.2.2 图像处理及参数测量 合成MRI 使用美国北卡罗来纳大学开发的免费开源ITK-SNAP 软件进行处理。参考动态增强MRI 上病变位置和范围，在合成MRI 上手动勾画整个病灶作为感兴趣区（region of interest，ROI），注意避开腺体等非肿瘤区域，软件自动在T1、T2 和PD 伪彩图上复制相同ROI 并生成参数值。由2 名具有5 年以上乳腺影像诊断经验的医师独立测量参数，每个病灶勾画3 次，取平均值为最终T1、T2 和PD 值。应用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）对2 名医师测量的合成MRI定量参数进行一致性评价。

1.2.3 免疫组织化学法检测及分子分型判定 免疫组织化学法检测结果由2 名超过5 年诊断经验的病理科医师独立分析，结果不一致时，由上级医生复核确定。当10 个高倍镜下阳性细胞核≥1%时，ER 和PR表达为阳性，反之为阴性[5]。HER-2 表达评分为0 和+时为阴性、+++时为阳性，++时需进一步行荧光原位杂交技术检测，若基因扩增则说明HER-2 表达为阳性，反之为阴性。Ki-67 表达≥14%为高表达，表达＜14%为低表达。乳腺IDC 包括4 种分子分型[6]：Luminal A 型：ER 阳性/或PR 阳性，HER-2 阴性且Ki-67 低表达；Luminal B 型：ER 阳性/或PR 阳性，HER-2 阳性或阴性，Ki-67 高表达；HER-2 过表达型：ER 和PR 均阴性，HER-2 阳性，Ki-67 表达水平不限；三阴性乳腺癌：ER、PR 和HER-2 均阴性，Ki-67 表达水平不限。

1.3 统计学分析

使用SPSS 22.0 及R 语言软件进行统计学分析。计数资料以例数或百分比表示，计量资料进行正态性检验，如符合正态性则以（± s）表示。采用t检验及单因素方差分析进行各免疫组织化学指标不同表达水平及分子分型的分组之间合成MRI 定量参数比较。以P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料及ICC 分析

112 例患者共112 个IDC 病灶，其中ER 阳性81 个、阴性31 个，PR 阳性67 个、阴性45 个，HER-2 阳性41 个、阴性71 个，Ki-67 高表达65 个、低表达47 个；亚型分别为Luminal A 型40 个、Luminal B 型49 个、HER-2 过表达型8 个及三阴性乳腺癌15个（图1，2）。2 名医师测量的T1、T2 和PD 值一致性较高，ICC 分别为0.89、0.89 和0.91。

图1 乳腺IDC 的Luminal A 型合成MRI 参数PD、T1 和T2 图

图2 乳腺IDC 的HER-2 过表达型合成MRI 参数PD、T1 和T2 图

2.2 免疫组织化学法检测指标不同表达水平时合成MRI 定量参数比较

ER 阳性/阴性、PR 阳性/阴性、HER-2 阳性/阴性组之间T1、T2 及PD 值差异均无统计学意义（均P＞0.05）。Ki-67 高表达组的T1 和T2 值均高于低表达组（均P＜0.05），两组间PD 值差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1，图3。

表1 乳腺IDC 免疫组织化学法检测指标不同表达水平时的合成MRI 定量参数

图3 ER、PR、HER-2、Ki-67 不同表达水平时乳腺IDC 合成MRI 定量参数比较

2.3 乳腺IDC 不同分子分型间合成MRI 定量参数比较

Luminal A 型T1、T2 值均低于Luminal B 型和三阴性乳腺癌（均P＜0.05），HER-2 过表达型T2 值低于Luminal B 型及三阴性乳腺癌（均P＜0.05），4 种分子分型间PD 值差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见表2 及图4。

表2 4 种分子分型乳腺IDC 的合成MRI 定量参数

图4 乳腺IDC 各分子分型间合成MRI 定量参数比较

3 讨论

MRI 磁场强度相同时，每种组织T1、T2、PD 值相对恒定，不同组织的参数主要与细胞外水分子含量有关[7]。乳腺癌在肿瘤生长过程中，营养物质需求和供应逐渐增加，肿瘤内大量毛细血管生成并伴内皮细胞功能异常，导致血管渗透性增加[4]，从而使细胞外间隙自由水的含量增加，最终表现为癌组织中的T1、T2、PD 值改变，这也是利用合成MRI 技术对乳腺IDC 进行定量评估的理论基础[8]。

乳腺IDC 是一种与雌激素和孕激素水平密切相关的肿瘤[1]，ER、PR 和HER-2 不同表达水平会影响乳腺癌细胞水平上的微观结构，从而导致T1、T2 和PD 值不同[8]。激素受体阳性时血管内皮生长因子水平降低，新生血管减少，表现为T1、T2 值降低，而HER-2 阳性时可促进血管生成，表现为T1、T2 值升高[8-9]。本研究结果显示，ER、PR 及HER-2 阳性/阴性不同表达水平之间的合成MRI 定量参数差异均无统计学意义（均P＞0.05），但基于分子分型不同表达水平组合时T1、T2 值在部分分子分型间，如Luminal A型T1、T2 值低于Luminal B 型和三阴性乳腺癌，HER-2 过表达型T2 值低于Luminal B 型及三阴性乳腺癌（均P＜0.05）。上述结果表明，癌组织中的T1、T2 值是ER、PR 及HER-2 在不同表达水平下共同作用的结果，即在肿瘤生长、血管密度增高、血流灌注增强、细胞周围水分子增加的同时，也伴随着癌细胞密度增大、细胞周围间隙缩小、自由水含量减少，反映了乳腺IDC 病理结构及微环境的复杂性[5-6]。本研究结果显示，恶性程度更高、预后更差的三阴性乳腺癌中的T1、T2 值显著高于Luminal A 型，T2 值也高于HER-2 过表达型，这与各分子分型的IDC 生物学行为相一致。

本研究为真实反映癌组织整体病理特征，避免靶区勾画时人为因素导致的偏倚，将整个病灶作为ROI以计算合成MRI 定量参数的平均值[4，10]。因乳腺癌异质性明显，不可避免地将行免疫组织化学法检测指标的不同表达水平的肿瘤病理组织异质性信息平均化，这可能会掩盖能够真实反映肿瘤生物学行为的高度异质性区域[10]。研究显示，T1、T2 及PD 实际测量值亦与设备及扫描参数有关[11]。因此，在统一设备及扫描参数设置的同时，调整靶区勾画及数据测量方法，进一步探索IDC 病灶各参数的最大值、最小值具有应用价值。

Ki-67 是评估肿瘤细胞增殖活性最可靠的指标[5]。有关合成MRI 定量参数与Ki-67 表达水平关系的研究结果较一致，认为增殖活性高的癌组织中的T1、T2值往往高于增殖活性低的癌组织，且T1、T2 值与Ki-67 表达呈正相关[12-14]。本研究也发现，Ki-67 高表达组中的T1、T2 值高于低表达组，这可能与细胞增殖活性高时生长周期缩短、细胞凋亡后致使自由水的含量增加有关。目前，Ki-67 检测主要依赖于有创的组织活检，因此合成MRI 定量参数T1、T2 值将是无创、可重复评估Ki-67 表达水平及肿瘤增殖活性的潜在方法。本研究还发现，免疫组织化学法检测指标不同表达水平时及不同分子分型间PD 值差异均无统计学意义（均P＞0.05），与既往研究结果相一致[4，13]，可能是IDC异质性明显，而PD 值尚不足以区分出免疫组织化学法检测指标不同表达水平时及不同分子分型间的差别。李芹等[15]通过分析乳腺IDC 合成MRI 定量参数直方图特征与HER-2 表达水平之间的关系，结果显示PD值中位数和T1 平均值是HER-2 表达水平的独立预测因素，与本研究以及既往多数研究结果不一致，因此需要进一步探索。

综上所述，合成MRI 定量参数中的T1、T2 值对乳腺IDC 不同分子分型及肿瘤细胞增殖活性指标Ki-67 的鉴别具有一定价值，PD 价值有限。本研究尚存在一定的局限性，为了提高手动勾画ROI 的准确性，仅纳入肿块型病灶，而HER-2 过表达型IDC 多数为非肿块病变，使得该型样本量较小，可能存在一定偏倚。

本文无影响其科学性与可信度的经济利益冲突。