張暉,單春輝,王勇
乳腺癌是世界范圍內(nèi)女性癌癥死亡的最常見原因之一[1]。20%~30%的乳腺癌患者會復(fù)發(fā),使其總體生存率大大降低[2]。因此,如何能夠?qū)θ橄侔?fù)發(fā)的前期影像特征及時發(fā)現(xiàn),從而盡早診斷和預(yù)估乳腺癌復(fù)發(fā)對改善患者預(yù)后至關(guān)重要。
本研究目的是評估復(fù)發(fā)乳腺癌的磁共振動態(tài)對比增強(qiáng)成像(dynamic contrast enhancement,DCE-MRI)成像特征及擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusionweighted imaging,DWI)的信號特征并比較病灶區(qū)域的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC),用以診斷和預(yù)估乳腺癌患者的早期和晚期復(fù)發(fā),幫助臨床醫(yī)生對復(fù)發(fā)性乳腺癌患者進(jìn)行密切隨訪和評估預(yù)后,并有望成為術(shù)前確定手術(shù)方式的客觀依據(jù)。
搜集2011年1月至2014年6月,在河北省人民醫(yī)院接受乳腺MRI檢查并進(jìn)行乳腺癌術(shù)后隨訪的78名女性。手術(shù)后,根據(jù)患者的病情、腫瘤的臨床和分子特征,進(jìn)行放射治療、化療或激素治療等輔助治療。入選標(biāo)準(zhǔn):(1)須經(jīng)病理證實;(2)患者無其他部位癌癥病史;(3)須有術(shù)前的乳腺影像學(xué)資料;(4)患者在確診時沒有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。凡在術(shù)前接受了活組織穿刺檢查、接受了新輔助化療、臨床或病理分期為T4期的或失訪的均被排除在此研究之外。
乳腺癌復(fù)發(fā)的定義為:區(qū)域內(nèi)復(fù)發(fā)(指局限于同側(cè)的乳房內(nèi)或胸壁,同側(cè)的腋窩、腋下軟組織內(nèi)或腋下的淋巴結(jié))和遠(yuǎn)處復(fù)發(fā)(指轉(zhuǎn)移到身體的其他部位)。在患者手術(shù)后的前2年里,每6個月進(jìn)行一次隨訪,連續(xù)觀察3年以上。所有患者均是通過磁共振、雙側(cè)乳腺鉬靶攝影、雙側(cè)乳腺超聲或骨掃描等檢查發(fā)現(xiàn)了可疑復(fù)發(fā)的病灶,并通過穿刺活檢或切除活檢以證實復(fù)發(fā)。如尚未取得病理結(jié)果的,則會進(jìn)行后續(xù)的影像學(xué)檢查,以評估其生長時間間隔。
所有的乳腺磁共振檢查均使用美國GE公司的磁共振設(shè)備,包括GE Signa Excite 1.5 T和GE 3.0 T Slient Discovery 750 W兩種超導(dǎo)全身磁共振掃描儀,利用8通道乳腺專用線圈,行磁共振平掃加增強(qiáng)掃描。掃描序列如下:(1)快速自旋回波(Fast Spin Echo,F(xiàn)SE) T2WI壓脂序列:TR 6079 ms,TE 85 ms,反轉(zhuǎn)角111°,掃描野(FOV) 36 mm×36 mm,矩陣320×256,激勵次數(shù)NEX為1,層厚5.0 mm,掃描時間為2 min 44 s。(2) FSE T1WI序列:TR 697 ms,TE Min Full,反轉(zhuǎn)角111°,F(xiàn)OV 36 mm×36 mm,矩陣320×256,NEX為1,ST 5.0 mm,掃描時間為1 min 5 s。(3) 擴(kuò)散加權(quán)成像DWI序列:TR 2881.4 ms,TE Minimum,F(xiàn)OV 36 mm×36 mm,矩陣128×128,ST 5.0 mm,b值800,掃描時間為2 min 1 s。(4) T1加權(quán)動態(tài)灌注GEN-IQ序列:TR 5.5 ms,TE Min Full,反轉(zhuǎn)角12°,F(xiàn)OV 34 mm×34 mm,矩陣160×150,ST 5.0 mm,40期掃描,共用時間為7 min 12 s。對比劑使用釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)注射液,使用劑量為0.2 mmol/kg,速率為3.0 ml/s,掃描啟動后30 s開始注射。隨后用20 ml生理鹽水以3 ml/s的注射速度沖洗自動注射器。減影圖像是通過在像素點的基礎(chǔ)上減去第二次動態(tài)序列的對比度圖像而得到的。同時對減影圖像進(jìn)行最大強(qiáng)度投影重建。
采集所得數(shù)據(jù)傳至GE ADW 4.6工作站,用專用軟件分別對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。再由2名有5年以上乳腺診斷經(jīng)驗的影像科醫(yī)師在不知道臨床診斷、手術(shù)及病理結(jié)果的情況下,逐一對影像表現(xiàn)進(jìn)行診斷分析,并對存有異議的圖像或后處理得到的數(shù)據(jù),通過討論達(dá)成一致意見。對于多病灶或多中心的乳腺癌患者,將最大的病灶或病灶的中心部位作為感興趣區(qū)。根據(jù)第五版的乳腺成像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(breast imaging reporting and data system,BI-RADS) MRI指南[3],對乳腺癌的相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行分析,包括:背景實質(zhì)增強(qiáng)(background parenchymal enhancement,BPE) (分為輕度、中度或明顯強(qiáng)化)和內(nèi)部增強(qiáng)(分為非邊緣強(qiáng)化或邊緣強(qiáng)化)。在數(shù)字減影圖像上,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有血管進(jìn)入增強(qiáng)的病變內(nèi)或血管與病變邊緣有接觸即認(rèn)為這是一個與腫瘤相關(guān)的血管征象[4],因此把它定義為關(guān)系密切血管。在每一個最大強(qiáng)度投射圖像上,將患側(cè)乳腺內(nèi)較大的血管(血管的長度≥3 cm,或最大橫徑≥2 mm)與對側(cè)乳腺的血管分布情況進(jìn)行了對比[5]。把多個血管的分布程度差異劃分為:顯著增多(即患側(cè)乳腺內(nèi)的血管數(shù)量比對側(cè)多3條或更多);輕度增多(即比對側(cè)多2條或1條);不增多(即與對側(cè)的乳內(nèi)血管的數(shù)量相同或少于對側(cè))。每個研究者都使用DCE-MRI軟件對乳腺癌的時間-信號強(qiáng)度曲線進(jìn)行回顧性的分析研究[6]。把感興趣區(qū)域(regions of interest,ROI)放置在明顯增強(qiáng)的區(qū)域,或是可疑的病灶區(qū)(擴(kuò)散加權(quán)成像顯示為高信號)。DWI序列中高信號的區(qū)域為病灶。通過后處理得到ADC圖后,在病變區(qū)域手工放置橢圓形的ROI測量ADC值,范圍至少包括4個最小像素,并測量3次取平均值。在動力學(xué)曲線評估中,把初始的增強(qiáng)模式和動態(tài)曲線模式分別分為慢速、中速和快速及流入型、平臺型和流出型[3]。并以此標(biāo)準(zhǔn)對BPE的磁共振成像進(jìn)行評估,包括:乳腺內(nèi)部增強(qiáng)特征、鄰近的血管情況、全乳血管的分布情況和動態(tài)增強(qiáng)曲線模式。最終診斷通過討論達(dá)成一致意見。
搜集全部入選患者的臨床病理學(xué)資料,包括:年齡、腫瘤分期、腋窩淋巴結(jié)狀況、是否存在淋巴管浸潤以及導(dǎo)管內(nèi)癌的成分、雌激素受體(estrogen receptor,ER)、孕激素受體(progesterone receptor,PR)、Ki-67、HER-2、P53等。ER和PR陽性為正染色核≥10%。Ki-67被定義為陰性(<14%)和陽性(≥14%)。HER-2染色的強(qiáng)度為0,1+,2+,或3+。分?jǐn)?shù)為3+的腫瘤被歸為HER-2陽性,分?jǐn)?shù)為0或1+的腫瘤被歸為陰性。分?jǐn)?shù)為2+的腫瘤,利用熒光原位雜交的基因擴(kuò)增來確定HER-2的狀態(tài)。如果HER-2在17號染色體的比值>
2.2 ,即認(rèn)為HER-2表達(dá)陽性。
回顧性分析所有患者的病例,并將復(fù)發(fā)時間定為從手術(shù)日期到第一次確診復(fù)發(fā)的時間。并按復(fù)發(fā)時間將乳腺癌患者的復(fù)發(fā)時間分為早期(手術(shù)后≤2年)和晚期(術(shù)后>2年)復(fù)發(fā)。選定2年為分界點是因為人們普遍認(rèn)為到乳腺癌復(fù)發(fā)的高峰期是2到3年后[7]。對所有無乳癌復(fù)發(fā)的患者的觀察時間都是直到最后一次隨訪或因乳癌以外其他情況而死亡的日期。
采用單因素分析的方法比較了無復(fù)發(fā)組和早期或晚期復(fù)發(fā)組之間的磁共振成像特征和臨床病理學(xué)特征。采用單因素和多因素Cox比例風(fēng)險回歸分析方法對疾病進(jìn)展的獨立風(fēng)險因素進(jìn)行評估。除了年齡,所有連續(xù)的因素都是對數(shù)變換,以減少個別偏差的影響。在單因素分析中,把帶有P值小于0.2的變量作為多元模型的輸入變量錄入。利用多因素分析所選擇的磁共振成像特征和臨床病理指標(biāo),計算出曲線下面積(area under curve,AUC),并對復(fù)發(fā)的可預(yù)估性進(jìn)行了比較。所有的統(tǒng)計分析都是使用SAS 18.0統(tǒng)計軟件,雙側(cè)(P<0.05)被認(rèn)為具有統(tǒng)計學(xué)意義。
本研究中的78名女性平均復(fù)發(fā)時間為58.3個月,其中早期復(fù)發(fā)為45例(中位值為15.6個月,區(qū)間為5.0~24.0個月),晚期復(fù)發(fā)為33例(中位值為60.3個月,范圍為30.2~72.0個月)。發(fā)病的平均年齡為51.6歲(范圍為23.0~81.0歲)。年復(fù)發(fā)率的動態(tài)變化曲線如圖1所示。
圖1 78名乳腺癌患者的年復(fù)發(fā)率Fig.1 Annual recurrence rate of 78 breast cancer patients.
表1 乳腺癌早期復(fù)發(fā)和晚期復(fù)發(fā)病例的臨床病理特征Tab. 1 Clinical pathological features of early recurrence and late recurrence of breast cancer patients
各種相關(guān)臨床病理指標(biāo)見表1,HER-2的檢測結(jié)果在早期和晚期復(fù)發(fā)之間有顯著差異。HER-2陰性腫瘤在腫瘤早期復(fù)發(fā)率為66.7%,而HER-2陽性在腫瘤晚期復(fù)發(fā)率為57.6%,HER-2陰性型腫瘤的比例明顯更高(P=0.027)。在磁共振動態(tài)增強(qiáng)檢查中病灶的早期影像學(xué)特征中相鄰的血管標(biāo)志和全乳腺的血管分布情況在早期和晚期復(fù)發(fā)之間有顯著的差異。鄰近血管特征性表現(xiàn)出現(xiàn)在早期復(fù)發(fā)(75.6%)病例中的比例明顯高于晚期復(fù)發(fā)(39.4%) (P=0.036)。早期復(fù)發(fā)(33.3%)病例中全乳血管的顯著增加的比例要高于晚期復(fù)發(fā)(6.1%)病例(P=0.034)。在DWI中,平均ADC值<1.20×10-3mm2/s的病變在早期復(fù)發(fā)病例中的比例(77.8%)明顯高于晚期復(fù)發(fā)(42.4%) (P=0.028) (表2)。
在臨床病理特征中,T分期≥T2、N分期≥N2、ER陰性、PR陰性和Ki-67陽性與乳腺癌的整體復(fù)發(fā)有顯著的相關(guān)性。其中,T分期≥T2、N分期≥N2、ER陰性、PR陰性和Ki-67陽性與早期復(fù)發(fā)顯著相關(guān)。T2期、HER-2陽性和Ki-67陽性與晚期的復(fù)發(fā)有顯著的相關(guān)性。中度或顯著的BPE、邊緣增強(qiáng)與早期和晚期復(fù)發(fā)均有顯著的相關(guān)性?;紓?cè)的全乳血管的顯著增加亦與早期復(fù)發(fā)有顯著的相關(guān)性。
表2 比較乳腺癌早期復(fù)發(fā)和晚期復(fù)發(fā)病例的動態(tài)磁共振增強(qiáng)特征和DWI的平均ADC值Tab. 2 Comparison of DCE-MRI characteristics and average ADC value of DWI between early recurrence and late recurrence of breast cancer patients
表3 DCE-MRI和臨床病理特征相關(guān)指標(biāo)在各復(fù)發(fā)組術(shù)后病理對照的曲線下面積Tab. 3 DCE-MRI and clinicopathological features related indicators in each recurrence group postoperative pathological control area under the curve
在預(yù)估乳腺癌復(fù)發(fā)方面,DCE-MRI和臨床病理特征相關(guān)指標(biāo)在早期復(fù)發(fā)、晚期復(fù)發(fā)和整體復(fù)發(fā)率在統(tǒng)計學(xué)上沒有顯著差異(表3;圖2)。
圖2 女,54歲,A:左乳癌,為T1增強(qiáng)可見左乳內(nèi)腫塊明顯強(qiáng)化,并可見一較大供血血管,長徑約4 cm,橫徑約3 mm;B:為MIP圖,可見腫塊區(qū)的供血動脈;C:為左腋下腫大化淋巴結(jié),大小約1.1 cm×1.9 cm;D:為T1WI,左乳病灶呈團(tuán)塊狀低信號影;E:T2WI,病灶呈片狀不均勻高信號影;F:DWI,病灶呈團(tuán)塊狀高信號影;G~I(xiàn):雙側(cè)對照測量,DWI及EADC圖、ADC圖;J,K:為動脈增強(qiáng)曲線圖(maximum slope of increase);L:病理圖片,示乳腺中等核級導(dǎo)管原位癌,伴小灶狀浸潤性導(dǎo)管癌Ⅱ級(HE ×40)Fig.2 Female, 54 years old. A: The left breast carcinoma, shows the obvious strengthening of the inner mass of the left breast with T1 enhancement, and a large blood supply vessel can be seen, with a long diameter of about 4 cm and a transverse diameter of about 3 mm. B: For the MIP figure visible mass of blood supply arteries. C: Reinforce the left armpit swollen lymph nodes, the size is about 1.1 cm×1.9 cm. D: For T1WI images, left breast lesions had the massive low signal. E: T2WI images lesions plate shaped heterogeneous high signal shadow. F: DWI lesions can crumb high signal in a shadow. G—I: Bilateral control measure DWI images and EADC diagram, the ADC can figure. J and K are the pathological image of the arterial enhancement curve (maximum slope of increase). L: Pathological images for breast medium nuclear grade ductal carcinoma in situ, with stove shape Ⅱ infiltrating ductal carcinoma (HE ×40).
乳腺癌發(fā)病率較高,且大約70%乳腺癌的早期復(fù)發(fā)均發(fā)生在乳腺癌確診后的2年內(nèi),早期復(fù)發(fā)的患者比那些晚期復(fù)發(fā)的患者存活時間更短并且需要更積極的治療方法[8],因此,確定乳腺癌復(fù)發(fā)的早期影像特征尤為重要。另外,臨床醫(yī)師對可能會復(fù)發(fā)的乳腺癌患者,可以提前選擇相關(guān)的輔助治療方案[8-10],例如,ER為陽性的乳腺癌與晚期復(fù)發(fā)密切相關(guān),可以選擇服用藥物——芳香化酶抑制劑作為輔助內(nèi)分泌治療,這可以起到預(yù)防復(fù)發(fā)的作用,從而改善患者的預(yù)后[11]。對有早期復(fù)發(fā)特征的乳腺癌患者則需要積極化療[12]。有研究發(fā)現(xiàn),病理相關(guān)指標(biāo)如T分期、N分期、P53、Ki-67、人表皮生長因子受體2 (HER-2)和ER等也與乳腺癌的復(fù)發(fā)時間有一定關(guān)聯(lián)[13-14]。
本研究所觀測的臨床病理特征相關(guān)指標(biāo)中,ER陰性與早期乳腺癌復(fù)發(fā)有關(guān),這與此前的研究結(jié)果較相似,即在2年的隨訪期中,ER陽性的復(fù)發(fā)率遠(yuǎn)低于陰性者[15-16]。另外,腫瘤的T2期與晚期復(fù)發(fā)密切相關(guān)。腫瘤的大小是預(yù)估腫瘤復(fù)發(fā)的一個重要因素,腫瘤越大,越容易復(fù)發(fā)[10]。但與T2期腫瘤不同的是,T3期腫瘤并沒有與此研究中的晚期復(fù)發(fā)獨立相關(guān)。究其原因這可能與T3期乳癌患者在本研究中乳腺的數(shù)量較少有關(guān)。
DCE-MRI是一種能很好地顯示新生血管的成像方式,它能夠反映腫瘤的血管生成情況,其對比增強(qiáng)的模式與腫瘤中新生成的微血管的密集程度密切相關(guān)[17]。新生血管是腫瘤的生長、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的必備條件。有研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌腫塊的邊緣增強(qiáng)與乳腺癌患者的復(fù)發(fā)及整體存活率相關(guān)[18-19]。
在本研究中,發(fā)現(xiàn)患側(cè)全乳血管的顯著增多與乳腺癌的早期復(fù)發(fā)相關(guān),而中度或顯著的BPE和邊緣增強(qiáng)與晚期復(fù)發(fā)相關(guān)。在預(yù)測早期、晚期或整體復(fù)發(fā)時,術(shù)前的磁共振成像特征與臨床病理特征相關(guān)指標(biāo)具有一致性。
BPE是指在注入釓對比劑后增加了乳腺組織的T1弛豫,而BPE的程度與供血動脈和滲透率直接相關(guān)。本研究中,筆者發(fā)現(xiàn)DCE-MRI檢查可明確顯示患側(cè)乳腺中度或顯著性的BPE,該技術(shù)能預(yù)估乳癌的晚期復(fù)發(fā)和整體復(fù)發(fā)。此外,在術(shù)前的DCE-MRI 檢查中,腫瘤的實質(zhì)增強(qiáng)可能反映了與乳腺癌復(fù)發(fā)密切相關(guān)的微環(huán)境的狀況。乳腺癌復(fù)發(fā)組中患側(cè)乳腺具有相對較高的BPE,也顯示了其血管內(nèi)皮滲透性的增加后可促使對比劑在腫瘤及鄰近的血管中加速流動[20]。血管內(nèi)皮滲透性增加同時使乳腺癌細(xì)胞和血管間的直接相互作用的幾率增加,從而促進(jìn)了腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。乳腺癌病灶本身刺激滋養(yǎng)血管和鄰近血管生成,受累血管包括微血管和小血管,其中相對管徑較大的血管由于流動阻力較少,其對腫瘤供養(yǎng)作用更為突出,因此對促進(jìn)腫瘤的生長和乳腺癌的早期復(fù)發(fā)可能起到了較大的作用。
筆者還發(fā)現(xiàn),DCE-MRI的邊緣增強(qiáng)可以預(yù)估晚期復(fù)發(fā)和整體復(fù)發(fā)。這一影像學(xué)特征多是由腫瘤內(nèi)的微血管分布情況和腫瘤邊緣的微血管分布情況共同作用而形成。此外,邊緣增強(qiáng)特征與腫瘤的纖維化和壞死有關(guān)[18]。與邊緣增強(qiáng)相關(guān)的乳腺癌,其病灶中心發(fā)生纖維聚集是一種組織內(nèi)部缺氧的表現(xiàn),其范圍與腫瘤內(nèi)的微血管密度和較高的組織學(xué)等級有關(guān)[21-24]。但是目前對腫瘤的微血管密度、組織內(nèi)部缺氧狀況和乳腺癌的晚期復(fù)發(fā)之間的關(guān)系仍然不很清楚。多項研究顯示,邊緣增強(qiáng)與腫瘤的迅速生長、較高的組織學(xué)等級、ER陰性、Ki-67的高表達(dá)和淋巴結(jié)的高反應(yīng)狀態(tài)等均具有相關(guān)性[14,18-19]。其中,淋巴結(jié)在DCE-MRI中表現(xiàn)為邊緣強(qiáng)化的影像特征與乳腺癌晚期復(fù)發(fā)相關(guān)[8]。
DWI技術(shù)目前已經(jīng)逐步應(yīng)用到了乳腺腫瘤的術(shù)前診斷中。有研究結(jié)果表明,典型的惡性腫瘤的ADC值比良性增生和正常組織的ADC值要低,其原因部分是由于惡性腫瘤的細(xì)胞密度大而導(dǎo)致的細(xì)胞外空間狹小,繼而引起水分子擴(kuò)散受限所致[25]。通過測量ADC值可以部分的將這種復(fù)雜的微觀現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可定量測量的參數(shù),繼而區(qū)分不同的組織來源。而且磁共振的DWI技術(shù)具有采集時間短,不需要使用順磁性對比劑和具有較高的敏感性等優(yōu)勢,隨著設(shè)備掃描參數(shù)的不斷優(yōu)化,其診斷特異性也隨之提高[26]。
在預(yù)估乳腺癌復(fù)發(fā)和臨床病理特征相關(guān)指標(biāo)的關(guān)系方面,筆者發(fā)現(xiàn)在早期、晚期和整體復(fù)發(fā)病例中,DCE-MRI特征和臨床病理特征相關(guān)指標(biāo)之間沒有顯著的差異(表3)。在實際工作中,與復(fù)發(fā)相關(guān)的臨床病理指標(biāo)只能在手術(shù)后獲得,這對于乳腺癌復(fù)發(fā)的術(shù)前預(yù)估毫無意義。盡管目前在術(shù)前可行穿刺活檢得到細(xì)胞學(xué)病理結(jié)果,但也會出現(xiàn)部分穿刺活檢結(jié)果與手術(shù)后病理結(jié)果不一致的情況,并且穿刺活檢的創(chuàng)傷性和穿刺針道轉(zhuǎn)移也都是制約術(shù)前穿刺活檢的因素,而DCE-MRI及DWI是非侵襲性的成像方式,目前已廣泛用于術(shù)前評價腫瘤的特征及腫瘤的血管分布情況,MRI常規(guī)掃描和DCE-MRI掃描技術(shù)可以提供乳腺活體組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息,二者更接近于組織病理學(xué)特性,同時結(jié)合DWI序列可提高乳腺病灶鑒別診斷的準(zhǔn)確性[23]。而本研究結(jié)果進(jìn)一步表明DCEMRI技術(shù)聯(lián)合DWI技術(shù)還能夠用于預(yù)估乳腺癌的早期、晚期和整體復(fù)發(fā)的情況,以輔助臨床醫(yī)師適時調(diào)整治療方案和評估預(yù)后。本研究也存在一些不足之處。首先,本研究包括的乳腺癌復(fù)發(fā)的患者數(shù)量較少,可能不能完全代表一般人群。其次,本研究屬于回顧性研究,隨訪時間不夠長(中值隨訪,60.8個月);因為部分乳腺癌的一些亞型可能會到10年后復(fù)發(fā)。再次,本研究未能評估輔助激素治療或輔助化療的乳腺癌患者,因此可能會影響此類患者的復(fù)發(fā)期。
應(yīng)用DCE-MRI檢查技術(shù),患側(cè)的全乳血管分布增多,可以預(yù)測乳腺癌的早期復(fù)發(fā);乳腺中度或顯著的實質(zhì)背景增強(qiáng)和邊緣增強(qiáng)可以預(yù)估乳腺癌的晚期復(fù)發(fā)。DCE-MRI結(jié)合動態(tài)增強(qiáng)曲線類型和DWI序列的ADC值可以有效地診斷和預(yù)估乳腺癌患者的復(fù)發(fā)時間,為臨床醫(yī)師提供更多科學(xué)、定量和可靠的影像學(xué)信息,輔助其適時調(diào)整后續(xù)治療方案和評估預(yù)后。
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