呂廣潔，高佳音，徐筑津，華 彬，陳 敏，姜 蕾

（北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院研究生院 北京醫(yī)院 國(guó)家老年醫(yī)學(xué)中心，北京 100730）

新輔助化療（Neoadjuvant chemotherapy，NAC）已成為部分Ⅱ期及Ⅲ期乳腺癌患者的標(biāo)準(zhǔn)治療方案，評(píng)估化療效果對(duì)于調(diào)整和制定個(gè)性化治療方案至關(guān)重要。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（Intravoxel incoherent motion，IVIM）成像是一種基于雙指數(shù)模型的多b 值DWI，可定量評(píng)價(jià)組織擴(kuò)散和微循環(huán)血流灌注兩種效應(yīng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)DWI 只能評(píng)價(jià)組織擴(kuò)散特性的不足。許多研究[1-2]已經(jīng)證實(shí)IVIM 成像的多個(gè)參數(shù)對(duì)于乳腺良惡性病變的鑒別及惡性腫瘤的分級(jí)和分型均有價(jià)值，但是將其用于乳腺癌NAC 療效評(píng)價(jià)的研究較少，在NAC 第1 療程后利用IVIM 成像預(yù)測(cè)NAC 全部療程結(jié)束后療效的研究更少，IVIM 成像評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)NAC 療效的價(jià)值仍有爭(zhēng)議。為此，筆者探討了乳腺癌NAC 前中后IVIM 各參數(shù)的變化，評(píng)價(jià)IVIM 成像對(duì)于預(yù)測(cè)及評(píng)估NAC 療效的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

本研究為前瞻性研究，通過醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者檢查前均簽署知情同意書。搜集2015年8 月—2018 年6 月我院符合以下標(biāo)準(zhǔn)的患者：①經(jīng)粗針病理活檢證實(shí)的Ⅱ、Ⅲ期乳腺癌患者；②愿意并完成NAC 及手術(shù)治療者，手術(shù)治療前未進(jìn)行放療等其他局部治療；③完成3 次MRI 檢查，時(shí)間分別在NAC 前（病理活檢1 周后）（簡(jiǎn)稱T1）、NAC 第1療程結(jié)束后（簡(jiǎn)稱T2）及NAC 全部療程結(jié)束后（簡(jiǎn)稱T3）。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有MRI 檢查或?qū)Ρ葎?yīng)用禁忌證；②MRI 圖像質(zhì)量不佳；③未完成NAC、手術(shù)治療或MRI 檢查。

1.2 化療方案及療效評(píng)估

采用表阿霉素+環(huán)磷酰胺+多西他賽或紫杉醇聯(lián)合化療，化療周期4 療程，每療程2 d，兩療程之間間隔約21 d。

由兩名有經(jīng)驗(yàn)的病理科醫(yī)師根據(jù)手術(shù)后病理所見，并參照化療前穿刺組織病理，進(jìn)行化療反應(yīng)性組織學(xué)評(píng)價(jià)，參照Miller-Payne 標(biāo)準(zhǔn)[3]：1 級(jí)，整體細(xì)胞數(shù)量沒有減少，單個(gè)細(xì)胞形態(tài)有或無改變；2 級(jí)，細(xì)胞數(shù)量略減少（≤30%），但整體細(xì)胞數(shù)量仍很高；3級(jí)，細(xì)胞數(shù)量減少＞30%～90%；4 級(jí)，細(xì)胞數(shù)量明顯減少（＞90%），僅殘留小簇或分散分布少量癌細(xì)胞；5級(jí)，未見惡性細(xì)胞，可見血管纖維彈性間質(zhì)殘留（常含巨噬細(xì)胞），但仍可殘留原位導(dǎo)管癌（DCIS）。按照Miller-Payne 分級(jí)，將患者分為良好病理反應(yīng)組（簡(jiǎn)稱R 組，Miller-Payne 分級(jí)3～5）及輕微病理反應(yīng)組（簡(jiǎn)稱NR 組，Miller-Payne 分級(jí)1、2）。

1.3 MRI 檢查

采用GE Discovery 750 3.0T 全身MR 掃描儀，體線圈作為發(fā)射線圈，相控陣8 通道乳腺專用線圈作為接受線圈。檢查前訓(xùn)練患者呼吸配合，以減少呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟搏動(dòng)對(duì)圖像質(zhì)量的影響。主要掃描序列及參數(shù)：①快速自旋回波T2WI，水脂分離法壓脂；②多b 值結(jié)合平面回波技術(shù)的自旋回波擴(kuò)散加權(quán)成像（SE/EPI-DWI），擴(kuò)散梯度場(chǎng)方向前后，TR/TE 7 800 ms/62 ms，矩形視野，矩陣200×96，層厚/間隔5 mm/1 mm，b=0、10、20、30、50、70、100、150、200、400、600、1 000及1 500 s/mm2，采集時(shí)間5～6 min；③雙乳橫軸位，3D 容積內(nèi)插快速擾相梯度回波T1WI 平掃及增強(qiáng)：壓脂（頻率選擇反轉(zhuǎn)回復(fù)法），TR/TE 7.08 ms/3.56 ms，翻轉(zhuǎn)角10°，層厚2 mm，視野32 cm×32 cm～34 cm×34 cm，矩陣384×256，單次采集時(shí)間約50 s，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)7 個(gè)時(shí)相，對(duì)比劑釓噴替酸葡甲胺，劑量0.1mmol/kg，高壓注射器注射流率2.5 mL/s。

1.4 圖像后處理及分析

采用GE Discovery 750 專用后處理軟件。感興趣區(qū)（ROI）放置于DWI 上病變最大層面高信號(hào)處（ADC 圖低信號(hào)處），避開明顯的出血壞死區(qū)，對(duì)于NAC 后病灶消失或DWI 高信號(hào)消失的病灶，ROI 仍放置于原病灶對(duì)應(yīng)處。雙指數(shù)模型數(shù)據(jù)分析，通過Levenberg-Marquardt 算法1 擬合計(jì)算f、D* 和D 三個(gè)參數(shù)，依據(jù)方程如下：Sb=S0（fexp（-bD*）+（1-f）exp（-bD）），其中Sb為擴(kuò)散梯度參數(shù)為b 時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度，S0為無擴(kuò)散梯度時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度，f 為灌注分?jǐn)?shù)（與微循環(huán)灌注有關(guān)），D*為假性擴(kuò)散系數(shù)（代表與灌注或不相干微循環(huán)有關(guān)的擴(kuò)散），D 為純擴(kuò)散系數(shù)（反映真正的水分子擴(kuò)散能力）。單指數(shù)模型數(shù)據(jù)分析，計(jì)算ADC 值，依據(jù)方程：Sb=S0exp（-bADC），其中ADC 為表觀擴(kuò)散系數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料首先檢驗(yàn)樣本的正態(tài)分布性（S-W 檢驗(yàn)），對(duì)符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）的方式進(jìn)行表示，不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，則采用中位數(shù)和四分位數(shù)間距（M（QL，Qu））的方式進(jìn)行表示。計(jì)算T2與T1時(shí)的ADC 差值，用△ADC 表示；同樣計(jì)算△D、△f、△D*。采用兩獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)或Mann-Whitney U 檢驗(yàn)，比較R 組與NR 組之間在3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)上各參數(shù)及△ADC、△D*、△D、△f 是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；采用配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)或Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)，分組比較T2與T1、T3與T1之間各參數(shù)是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。對(duì)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)采用ROC分析評(píng)價(jià)參數(shù)的診斷效能，尋找療效評(píng)估最佳參數(shù)的診斷界值并計(jì)算其敏感度、特異度。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料統(tǒng)計(jì)

共搜集60 例患者（57 例單側(cè)單發(fā)乳腺癌；1 例為雙側(cè)乳腺各一病灶；2 例患者為多發(fā)病灶，取最大病灶入組；共計(jì)入組61 個(gè)病灶）。患者均為女性，年齡（47±10）歲；病變位于左側(cè)者32 個(gè)，右側(cè)者29個(gè)；病變NAC 前MRI 上的最大徑線為（3.7±1.7）cm；NAC 前病變?cè)贛RI 上的強(qiáng)化形態(tài)：腫塊50 個(gè)，非腫塊強(qiáng)化11 個(gè)；組織病理學(xué)：浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌60 個(gè)（Ⅰ級(jí)19 個(gè)，Ⅱ級(jí)41 個(gè)，Ⅲ級(jí)0 個(gè)），浸潤(rùn)性小葉癌1個(gè)；腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（病理陽性）19 例。按病理將病灶分組后，R 組21 個(gè)，NR 組40 個(gè)。

2.2 IVIM 成像各參數(shù)值的組間及組內(nèi)比較

在T1、T2及T33個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，R組和NR 組DWI 各參數(shù)值及組間比較見表1；△ADC、△D*、△D、△f 值見表2；圖1 和2 分別是良好病理反應(yīng)者和輕微病理反應(yīng)者的DWI 參數(shù)圖像。

組內(nèi)比較，T2及T3分別與T1時(shí)間點(diǎn)的參數(shù)相比，R 組的f、D 及ADC 值均具有顯著變化（T2時(shí)間點(diǎn)的f、D、ADC 值與T1的相比較，P 值分別為0.000、0.000、0.025；T3時(shí)間點(diǎn)的f、D 及ADC 值與T1的相比較，P 值分別為0.000、0.000、0.000），D* 值在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P 值分別為0.903、0.986）；NR 組僅T3與T1相比D 值有顯著變化（P=0.010），T2、T3的ADC、D*、f 值與T1相比，T2與T1的D 值相比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 T1、T2、T33 個(gè)時(shí)間點(diǎn)上DWI 各參數(shù)的組間比較

表2 △ADC、△D*、△D、△f 值的組間比較

2.3 f 值、△f、△D 預(yù)測(cè)乳腺癌NAC 療效的ROC 分析

以手術(shù)病理的Miller-Payne 分級(jí)為金標(biāo)準(zhǔn)，在NAC 第1 療程后用f 值預(yù)測(cè)療效的ROC 曲線下面積為0.673，以f=6.118%為界值，其預(yù)測(cè)療效的敏感度和特異度分別為61.9%、85%?！鱢 值的ROC 曲線下面積為0.788，以△f=-0.898%為界值，其敏感度和特異度分別為71.4%、87.5%?！鱀 值的ROC 曲線下面積為0.753，以△D=0.0995 為界值，其敏感度和特異度分別為52.4%、90%。f、△f、△D 的曲線下面積兩兩比較，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，f 與△f、△f 與△D、△D與f比較的P值分別為0.274、0.706、0.438。

3 討論

3.1 IVIM 成像各參數(shù)值對(duì)預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)乳腺癌NAC療效的價(jià)值

3.1.1 ADC 及D 值

NAC 后由于細(xì)胞崩解壞死，細(xì)胞外間隙擴(kuò)大，局部的細(xì)胞密度明顯減低，水分子運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，進(jìn)而使腫瘤的ADC 值、D 值升高。本研究結(jié)果顯示，乳腺癌NAC 后早期，即NAC 第1 療程完成后，無論R 組還是NR 組，病灶的ADC 及D 值均升高，但只有R 組的ADC 及D 值與NAC 前有顯著差異，這與Archer等[4]通過病理研究發(fā)現(xiàn)的NAC 開始24 h 后，腫瘤細(xì)胞壞死，細(xì)胞增殖明顯減低的趨勢(shì)相一致，表明IVIM 技術(shù)為無創(chuàng)評(píng)估細(xì)胞凋亡和壞死提供了可能。

圖1 浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌患者的NAC 前、中、后IVIM 圖像?；颊邽?5 歲女性，經(jīng)NAC 及手術(shù)治療，手術(shù)病理示Miller-Payne 分級(jí)5 級(jí)。圖中從上到下第1 至第5 行分別為DWI 圖像（b=1 500 s/mm2）、ADC、D、D* 及f 偽彩圖；圖中從左至右縱列分別為NAC 前、NAC 第1 療程后、NAC 結(jié)束后圖像。圖2 浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌患者的NAC 前、中、后IVIM 圖像?；颊邽?7 歲女性，經(jīng)NAC 及手術(shù)治療，手術(shù)病理示Miller-Payne 分級(jí)2級(jí)。圖中從上到下第1 至第5 行分別為DWI 圖像（b=1 500 s/mm2）、ADC、D、D* 及f 偽彩圖；圖中從左至右縱列分別為NAC 前、NAC 第1 療程后、NAC 結(jié)束后圖像。Figure 1.IVIM images of a patient with invasive ductal carcinoma before,during,and after the NAC.The patient was a 45-year-old female who was treated with the NAC and surgery.Pathology from surgery showed Miller-Payne Grade 5.From the top to bottom row are diffusion-weighted images (b=1 500 s/mm2),ADC,D,D* and f colored maps,respectively.From the left to right column are the images of before,during and after the NAC.Figure 2.IVIM images of another patient with invasive ductal carcinoma before,during,and after the NAC.The patient was a 47-year-old female who was treated with the NAC and surgery.The histological grade was Miller-Payne 2.From the top to bottom row are diffusion-weighted images(b=1 500 s/mm2),ADC,D,D* and f colored maps,respectively.From the left to right column are the images of before,during and after the NAC.

然而，關(guān)于NAC 后何時(shí)ADC 及D 值能夠預(yù)測(cè)化療療效尚無定論。部分研究[5-6]認(rèn)為24 h 內(nèi)ADC或D 值的變化尚不能預(yù)測(cè)NAC 的最終療效，而Davis 等[5]研究發(fā)現(xiàn)NAC 48 h 后的ADC 或D 值與NAC 療效有關(guān)系。Che 等[7]、Cho 等[8]研究均顯示NAC第2 療程后的ADC 值、D 值升高能夠有效預(yù)測(cè)NAC 效果。本研究結(jié)果顯示NAC 第1 療程后兩組間的ADC 及D 值的差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示NAC 第1 療程后ADC 及D 值的變化不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)NAC 最終的療效，而在4 個(gè)療程結(jié)束后兩組間的ADC 及D 值才出現(xiàn)明顯的差異，這時(shí)二者才能對(duì)評(píng)價(jià)NAC 療效有價(jià)值。鑒于既往研究顯示最小ADC值能較好地反映腫瘤細(xì)胞密度較高區(qū)域，提供更多腫瘤預(yù)后的信息[9]，為使測(cè)量值更加準(zhǔn)確，本研究中勾畫的是ADC 最低信號(hào)的區(qū)域，避開腫瘤內(nèi)出血壞死區(qū)域，而這可能在一定程度上導(dǎo)致對(duì)NAC 療效的低估。盡管本研究中△D 值預(yù)測(cè)NAC 療效的診斷效能尚可，曲線下面積為0.753，但以△D=0.099 5×10-3mm2/s 為診斷界值，敏感性為90%，特異性只有52.4%，而Che 等[7]研究中利用NAC 第2療程前后的△D 診斷效能較高，當(dāng)其診斷閾值取0.261×10-3mm2/s 時(shí)，所得的診斷敏感性、特異性分別高達(dá)90.0%、89.7%。分析原因可能與本研究采集時(shí)間點(diǎn)早（NAC 第1 療程后而不是第2 療程后）及ROI 的勾畫方法相關(guān)。

3.1.2 f 值

f 值代表體素內(nèi)微循環(huán)灌注效應(yīng)占總體擴(kuò)散效應(yīng)的容積率。乳腺惡性腫瘤的不成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞多、血管通透性高，因此腫瘤組織的f 值較正常組織高；化療藥物抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖，減少腫瘤組織新生血管的生成[10]，降低腫瘤的微血管密度[11]，從而使病灶的f 值降低。Che 等[7]及朱蓉蓉等[12]均研究顯示在NAC 第2 療程后反應(yīng)組的f 值明顯降低。我們的研究結(jié)果與之相似，NAC 第1 療程后R 組的f 值低于NR 組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，進(jìn)一步組內(nèi)比較發(fā)現(xiàn)R 組NAC 第1 療程后的f 值較NAC 前差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而NR 組NAC 前后f 值沒有顯著差異。但是以NAC 第1 療程后f 值預(yù)測(cè)NAC 療效的診斷效能一般，曲線下面積為0.673，以f=6.118%為診斷界值，敏感性和特異性分別為61.9%、85%。以△f 值預(yù)測(cè)NAC 療效的診斷效能雖然好于f 值，曲線下面積為0.788，但與f 值的曲線下面積相比沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，以△f=-0.898 為診斷界值，敏感性和特異性分別為71.4%、87.5%。Che 等[7]的研究中利用△f 值預(yù)測(cè)療效的診斷效能達(dá)0.927，朱蓉蓉等[12]的研究顯示△f 值的診斷效能為0.7。

多種因素都會(huì)影響f 值的診斷效能，造成不同研究結(jié)果之間的差異。惡性病灶內(nèi)的高度異質(zhì)性、ROI 的勾畫方法、圖像采集的時(shí)間點(diǎn)等因素在一定程度上影響f 值的診斷效能。另外b 值的選擇及回波時(shí)間均會(huì)影響f 值測(cè)量的準(zhǔn)確性。Pang 等[13]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)b 值＜750 s/mm2時(shí)，f 值隨b 值增加而增加，而當(dāng)b 值≥750 s/mm2時(shí)，f 值會(huì)降至與良性腫瘤或正常組織相似，甚至更低，因此不能用來鑒別良惡性病變?；夭〞r(shí)間越長(zhǎng)，低b 值時(shí)組織信號(hào)衰減越明顯，f 值就越大。NAC 后腫瘤微環(huán)境破壞導(dǎo)致灌注和擴(kuò)散成分相混淆，繼而導(dǎo)致雙指數(shù)模型信號(hào)衰減產(chǎn)生偏差也會(huì)影響f 值。上述種種因素均有會(huì)導(dǎo)致f值診斷效能偏低，敏感性及特異性不甚理想。

3.1.3 D*值

D*值包括血流的速度信息，應(yīng)理解為測(cè)量的微血管內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)，亦包含血液成分熱運(yùn)動(dòng)的信息[14]。無論是乳腺癌[8]還是胃腸道腫瘤[15]D* 在NAC 前后均未出現(xiàn)顯著變化，因此不能用于療效的預(yù)測(cè)和評(píng)估，這與本研究結(jié)果一致。D*灌注測(cè)量要求較高，依賴于高信噪比，測(cè)量的精確度較難保障，由于腫瘤內(nèi)部的不均質(zhì)性及D*圖本身噪聲較大等原因[16]，其測(cè)量的可重復(fù)性也較差。所以目前人們普遍認(rèn)為D*比f 更難求值，應(yīng)該在最優(yōu)信噪比、最小運(yùn)動(dòng)和最小磁敏感偽影的條件下進(jìn)行測(cè)量[14]。

3.2 本研究的意義

探索IVIM 成像在乳腺癌NAC 療效評(píng)價(jià)中的價(jià)值有重要的臨床意義，主要是因?yàn)槌Ｒ?guī)乳腺掃描必須使用對(duì)比劑，而IVIM 成像除了能反映病變水分子擴(kuò)散特性，還能在不使用對(duì)比劑的情況下就反映病變灌注情況，這對(duì)患者（尤其對(duì)使用對(duì)比劑有禁忌者）有重要意義。在NAC 療效觀察中，能在不使用對(duì)比劑的條件下就能觀察到腫瘤的變化，患者檢查的依從性及舒適性會(huì)明顯提高。本研究中R 組的f 值在NAC 第1療程后較NAC 前有顯著變化，而且組間差異也有顯著性，提示f 值是反映腫瘤灌注特性的有潛力的技術(shù)方法，值得進(jìn)一步探索。另外，關(guān)于磁共振功能成像評(píng)價(jià)療效時(shí)機(jī)的選擇，目前國(guó)內(nèi)外尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，仍處于探索中，IVIM 成像作為一種磁共振功能成像的新技術(shù)更是如此，本研究選擇在NAC 第1 療程后評(píng)價(jià)療效正是要探索它是否能在更早期預(yù)測(cè)療效。

3.3 本研究的局限性

本研究為前瞻性研究，要求患者完成全部NAC療程及T1、T2、T3時(shí)間點(diǎn)的乳腺M(fèi)RI 檢查并取得最終病理結(jié)果，故病例搜集有一定的困難，入組病例數(shù)量有限，可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，仍需進(jìn)一步的大樣本研究來驗(yàn)證結(jié)果；IVIM 作為一種新興的功能成像技術(shù)，其b 值及回波時(shí)間的選擇尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本研究中b 值選擇的普遍適用性仍需進(jìn)一步驗(yàn)證；ROI 的放置位置未能覆蓋病灶全部，難以反映病灶的全部DWI 信息。

綜上所述，IVIM 成像在評(píng)價(jià)NAC 療效方面是有潛力的技術(shù)方法，f、D 尤其是f 對(duì)在NAC 第1 療程后預(yù)測(cè)療效及NAC 結(jié)束后評(píng)價(jià)療效均有價(jià)值，ADC 對(duì)NAC 結(jié)束后評(píng)價(jià)療效有價(jià)值，D* 值對(duì)評(píng)價(jià)療效無價(jià)值。