單慧明，周靖宇，謝婷婷，黃嶸，石橋，馮飛，成官迅

北京大學(xué)深圳醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，廣東深圳 518000； *通訊作者 成官迅 chengguanxun@outlook.com

乳腺癌患者新輔助化療（neoadjuvant chemotherapy，NAC）后的無病生存期及總生存期與病理組織學(xué)反應(yīng)程度有關(guān)[1]。與化療時間相比，腫瘤組織對化療的敏感性和反應(yīng)性與患者的總體生存率具有更強的關(guān)系[2]。傳統(tǒng)動態(tài)增強磁共振成像（dynamic contrast-enhancement magnetic resonance imaging，DCE-MRI）是評估乳腺癌NAC療效的重要方法，但特異性不高、缺乏定量指標(biāo)、忽略微觀變化以及對診 斷醫(yī)師經(jīng)驗要求高等；而采用有創(chuàng)性的病理檢查和昂貴的基因檢測作為監(jiān)測方法也存在問題。近年研究發(fā)現(xiàn)，MRI特征可以反映乳腺癌的遺傳學(xué)特征，從而反映其預(yù)后[3-4]。然而，上述研究局限于NAC結(jié)束后或單一種類的影像學(xué)特征。在此基礎(chǔ)上，本研究對局部晚期乳腺癌患者接受治療前及行NAC 2個周期和4個周期后的DCE-MRI進行分析，探討灰度、形態(tài)、紋理3種影像學(xué)特征預(yù)測NAC療效的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2008年3月—2018年3月經(jīng)北京大學(xué)深圳醫(yī)院診治并符合納入標(biāo)準(zhǔn)的乳腺癌患者104例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①初診發(fā)現(xiàn)乳腺占位且未經(jīng)任何臨床治療；②穿刺病理為乳腺癌局部進展期（TNM分期ⅡB~Ⅳ期）；③穿刺活檢前及NAC 2個周期和4個周期后均行乳腺DCE-MRI；④NAC結(jié)束后在我院外科手術(shù)取得病理診斷結(jié)果。其中38例患者因行NAC期間化療方案改變或伴其他部位原發(fā)腫瘤而排除。最終納入66例乳腺癌患者，均為女性，年齡26~66歲，中位年齡40.5歲，其中病理組織學(xué)顯著反應(yīng)20例、非顯著反應(yīng)46例。所有患者均于我院行8周期NAC。根據(jù)術(shù)前病理穿刺結(jié)果，12例采用阿霉素+環(huán)磷酰胺方案，其中序貫紫杉醇和（或）赫賽汀5例；42例采用表柔比星+環(huán)磷酰胺方案，其中序貫紫杉醇和（或）赫賽汀26例；12例采用紫杉醇+環(huán)磷酰胺+赫賽汀方案。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準(zhǔn)進行。

1.2 檢查方法 使用Siemens 3.0T全身MR掃描儀（Spectra）和16通道乳腺專用線圈?；颊呦刃谐Ｒ?guī)乳腺MRI平掃，然后進行DCE-MRI檢查。診治過程中共掃描3次：第1次為未行治療穿刺活檢前，第2次為NAC 2個周期后，第3次為NAC 4個周期后。MRI平掃包括軸位短TI反轉(zhuǎn)恢復(fù)T2WI（TR 5000 ms、TE 37.8 ms），橫斷面雙回波T1WI（TR 180.0 ms、TE 2.4 ms /4.8 ms）。增強掃描行軸位乳腺容積成像（TR 6.0 ms、TE 2.6 ms、層厚2.4 mm、層間距1.2 mm、視野32 mm ×32 mm、矩陣324×288、掃描6~8個時相、每個時相58 s）。使用高壓注射器經(jīng)靜脈注射對比劑馬根維顯，劑量為0.1 mmol/kg，注射速度3.0 ml/s。

1.3 圖像評估 將DCE-MRI圖像以Dicom格式導(dǎo)入軟件矩陣實驗室（Matrix Laboratory，MATLAB R2016a.MathWorks USA）。由2名主治醫(yī)師采用雙盲法共同選擇病變強化最明顯的時相（通常為第3期）[5]。在病灶最大層面手動勾畫初始感興趣區(qū)（ROI），經(jīng)膨脹收斂得到最優(yōu)ROI。將治療前圖像標(biāo)記為E1，NAC 2個周期后圖像標(biāo)記為E2，NAC 4個周期圖像標(biāo)記為E3。參考E1測量所選取層面，E2、E3測量盡量保持在同一層面進行。計算基于質(zhì)心的矩形度、球形度、徑向均值、徑向方差、徑向熵；基于灰度直方圖的灰度均值、灰度方差、灰度一致性、灰度峰度、灰度偏度；基于灰度共生矩陣的能量、熵、慣性矩、相關(guān)性、逆差距。

1.4 病理評價 NAC病理療效評價采用Miller-Payne System分級系統(tǒng)評估[6]。1級為癌細胞無明顯變化；2級為癌細胞減少≤30%；3級為癌細胞減少31%~90%；4級為癌細胞減少>90%，僅殘存少數(shù)癌細胞；5級為所有切片均無浸潤癌殘存，可見殘存的導(dǎo)管內(nèi)癌成分。其中1~3級歸入組織學(xué)非顯著反應(yīng)；4~5級歸入組織學(xué)顯著反應(yīng)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 19.0軟件，所有計量資料均進行正態(tài)分布檢驗，組間比較采用t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗；等級資料的相關(guān)性分析采用Spearman法。通過LASSO回歸分析以及受試者工作特征（ROC）曲線比較各參數(shù)預(yù)測組織學(xué)顯著反應(yīng)的診斷效能。P<0.05表示有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基線資料比較 病理組織學(xué)顯著反應(yīng)組20例與非顯著反應(yīng)組46例患者年齡、絕經(jīng)、家族史、腫瘤分期及分子分型、化療方案等比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。見表1。

表1 66例乳腺癌患者的臨床資料

2.2 MRI特征 治療前和NAC 2個周期后，組織學(xué)顯著反應(yīng)組（圖1）與組織學(xué)非顯著反應(yīng)組（圖2）的影像學(xué)特征差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），見表2。在NAC 4個周期后的影像學(xué)特征中，非顯著反應(yīng)組徑向熵、灰度一致性比值、熵、相關(guān)性高于顯著反應(yīng)組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；而灰度峰度及其比值、灰度偏度及比值均低于顯著反應(yīng)組，差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表3。

圖1 女，46歲，左乳浸潤性導(dǎo)管癌ⅡA期，ER（+++），PgR（+++），Her-2（++），Ki-67（30%）。

圖2 女，34歲，左乳浸潤性導(dǎo)管癌ⅡA期，ER（++），PgR（+++），Her-2（+++），Ki-67（40%）。

表2 組織學(xué)非顯著反應(yīng)組與組織學(xué)顯著反應(yīng)組間3種影像學(xué)特征比較

表3 組織學(xué)非顯著反應(yīng)組與顯著反應(yīng)組間存在差異的影像學(xué)特征參數(shù)

2.3 影像學(xué)特征與NAC病理組織學(xué)反應(yīng)的ROC曲線及回歸分析 徑向熵（E3）、灰度一致性比值（E3/E1）、灰度峰度（E3）、灰度偏度（E3）、熵（E3）、相關(guān)性（E3）敏感度較高，分別為0.823、0.717、0.80、0.80、0.804、0.739；特異度較低，分別為0.50、0.70、0.54、0.54、0.50、0.55。診斷ROC曲線下面積從高到低依次為：熵、灰度峰度、灰度偏度、灰度一致性比值、徑向熵、相關(guān)性。復(fù)共線性回歸分析顯示模型對判斷NAC療效有較好的表現(xiàn)（AUC=0.701）。

3 討論

DCE-MRI是乳腺癌NAC療效評估的常規(guī)方法。既往研究集中于動態(tài)增強或表觀擴散系數(shù)的變化[7-9]。近年通過定量分析圖像特征評估和預(yù)測乳腺癌NAC反應(yīng)成為研究熱點，相關(guān)研究大多采用灰度定量特征。如一階統(tǒng)計量，包括平均強度、最大強度、最小強度、均勻性、灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差、偏態(tài)度和峰度；二階統(tǒng)計量，包括熵、能量和角秒、不相似和相關(guān)性[10]。但相關(guān)形態(tài)學(xué)特征研究較少[11-13]；且上述研究僅分析治療前和NAC結(jié)束后的圖像特征。本研究綜合治療前及NAC期間2次MRI圖像的形態(tài)學(xué)特征、灰度統(tǒng)計特征和紋理特征，以評估和預(yù)測乳腺癌NAC療效。

Kim等[14-15]研究顯示，治療前乳腺癌病灶的灰度特征、紋理特征與NAC療效、術(shù)后無疾病生存率相關(guān)；但該研究中治療前較高的熵預(yù)示不良NAC療效這一結(jié)論尚存在爭議。既往研究發(fā)現(xiàn)，治療前MR影像學(xué)特征在預(yù)測腫瘤對NAC反應(yīng)中具有重要作用[16-17]，與Henderson等[11]的結(jié)論不一致。本研究中治療前（E1）和NAC 2個周期后（E2）的各特征參數(shù)與乳腺癌NAC療效無關(guān)，不可用于預(yù)測NAC療效，推測其原因為乳腺癌亞型不同。有研究表明，三陰性乳腺癌的形態(tài)學(xué)及血流動力學(xué)獨特且對化療敏感，預(yù)測其NAC療效比其他亞型的乳腺癌準(zhǔn)確率更高[18]。因此，治療前和治療早期的影像學(xué)特征在乳腺癌的NAC療效預(yù)測分析中應(yīng)考慮不同分子亞型，需擴大樣本量后進一步探討。

熵特征是鑒別良、惡性病變和NAC療效評估中最敏感的指標(biāo)[19-22]。也有研究認(rèn)為紋理熵值對于預(yù)測乳腺癌NAC療效較形態(tài)學(xué)的體積、直徑或血流動力學(xué)的強化程度、早期強化率等具有更好的表現(xiàn)[15,20]。本研究中，NAC 4個周期后（E3）共有8項影像學(xué)特征參數(shù)與NAC療效相關(guān)，其中熵值的診斷特異度及敏感度均高于其他指標(biāo)。熵特征反映內(nèi)部像素分布復(fù)雜程度，即異質(zhì)性。腫瘤對NAC有應(yīng)答，徑向熵（E3）和熵（E3）則會減低。NAC過程中腫瘤細胞的凋亡和壞死、抗血管生成以及腫瘤血管通透性的變化使得腫瘤實質(zhì)強化的對比減低。因此，本研究中病理組織學(xué)非顯著反應(yīng)組的灰度峰度（E3）及比值（E3/E1）、灰度偏度（E3）及比值（E3/E1）低于組織學(xué)顯著反應(yīng)組，與既往研究結(jié)果一致[11,14]。

對于NAC 4個周期后腫瘤無應(yīng)答的患者，由于能在體評估腫瘤藥敏性，臨床會優(yōu)先考慮換藥至NAC 8個周期后手術(shù)[23-24]；然而常規(guī)MR評估NAC療效存在不足，往往需要再次行病理穿刺[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，NAC 4個周期后的影像學(xué)特征與乳腺癌NAC療效相關(guān)，有助于臨床醫(yī)師在常規(guī)MR的基礎(chǔ)上更準(zhǔn)確地評估和預(yù)測NAC療效，從而避免穿刺活檢的有創(chuàng)操作。O'flynn等[8]利用腫瘤體積參數(shù)預(yù)測乳腺癌NAC完全緩解的AUC為0.773；Li[18]采用血流動力學(xué)參數(shù)進行預(yù)測，AUC為0.78，高于本研究模型預(yù)測效能（0.701）。與本研究不同，Li[18]并未考慮腫瘤無應(yīng)答患者化療方案變化的影響，且三陰性乳腺癌比例高于本研究，可能是本研究預(yù)測NAC療效的AUC偏低的原因。此外，本研究存在一些局限性：①納入研究的病例均來自單中心同一設(shè)備，不利于研究結(jié)果的推廣應(yīng)用；②由于樣本量限制，未能按照腫瘤的分子分型、化療方案進行亞組分析；③本研究在強化最明顯的期相進行病灶分割，但NAC后腫瘤組織與強化范圍并不一定完全匹配；④較小的樣本量易導(dǎo)致復(fù)共線性分析建立方程模型擬合度差，同時也影響檢驗組數(shù)集的設(shè)定。

總之，本研究綜合形態(tài)學(xué)特征、灰度統(tǒng)計特征和紋理特征評估和預(yù)測局部進展期乳腺癌NAC的療效，結(jié)果表明，治療前及NAC 2個周期后的MRI特征不可用于預(yù)測NAC療效；而NAC 4個周期后的MRI特征可預(yù)測局部進展期乳腺癌NAC療效。