深圳市人民醫(yī)院放射科，暨南大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣東 深圳 518010

乳腺X線密度（mammographic density，MD）反映了乳腺中纖維腺體和脂肪組織等的構(gòu)成比，主要通過不同X線衰減程度來評估。研究表明，MD是乳腺癌重要的獨立危險因素之一［1］，致密型乳腺女性與非致密型乳腺女性相比，患乳腺癌風(fēng)險增加了4～6倍［2-3］。致密型乳腺不僅增加了患乳腺癌的風(fēng)險，還會降低乳腺X線攝影的靈敏度，使腫瘤難以檢測。乳腺癌是高度異質(zhì)性的腫瘤，不同的臨床、病理學(xué)指標預(yù)示著乳腺癌預(yù)后的差異。既往關(guān)于MD與年齡、病理學(xué)指標的相關(guān)性研究較少，且MD的評估大多是基于乳腺密度組織的構(gòu)成比例或三維體積比例范圍。而第5版乳腺影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Breast Imaging Reporting and Data System，BI-RADS）［4］指出乳腺密度對于乳腺X線攝影靈敏度的影響遠大于乳腺纖維腺體密度組織的百分比對乳腺癌風(fēng)險的預(yù)測作用，為了強調(diào)乳腺密度描述的重要性，因而取消了乳腺密度組織的構(gòu)成比范圍。本研究結(jié)合新的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，在第5版新的乳腺腺體構(gòu)成分類的基礎(chǔ)上評估MD，探討年齡、病理學(xué)指標與MD的相關(guān)性，進一步證實MD對乳腺癌治療及預(yù)后指導(dǎo)的意義。

1 資料和方法

1.1 研究對象

回顧并分析2019年4月—2019年12月于深圳市人民醫(yī)院就診并符合以下納入標準的乳腺癌患者。納入標準：① 經(jīng)術(shù)后病理學(xué)檢查證實的乳腺癌；② 術(shù)前均行雙側(cè)乳腺X線攝影檢查；③ 完整的臨床、病理學(xué)及術(shù)后免疫組織化學(xué)（immunohistochemistry，IHC）資料。排除標準：假體植入或注射隆胸術(shù)后。共納入205例患者，均為女性，年齡29～83歲，平均年齡（51.5±11.1）歲。

1.1.1 病理學(xué)分析

所有患者經(jīng)病理學(xué)檢查證實為乳腺癌，對術(shù)后切除標本行IHC染色，檢測雌激素受體（estrogen receptor，ER）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）、人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）及細胞增殖指數(shù)（Ki-67）表達狀況。ER、PR陽性細胞數(shù)≥1%為陽性，ER、PR陽性細胞數(shù)＜1%為陰性。HER2通過IHC染色結(jié)果來判定浸潤性癌細胞的細胞膜著色情況，結(jié)果分為（-）、（+）、（++）和（+++），IHC（-/+）為陰性，IHC（+++）為陽性，若IHC（++）則進一步用熒光原位雜交技術(shù)（fluorescencein situhybridization，F(xiàn)ISH）來判定：HER2陽性為HER2基因擴增或FISH陽性。Ki-67陽性細胞數(shù)≥20%為陽性，陽性細胞數(shù)＜20%為陰性。

1.2 乳腺X線檢查方法

采用德國Siemens公司Mammomat Inspiration數(shù)字乳腺機X射線系統(tǒng)，所有患者常規(guī)拍攝雙側(cè)乳腺頭尾位及內(nèi)外側(cè)斜位，選擇自動曝光控制模式。

1.3 深度學(xué)習(xí)乳腺腺體分型系統(tǒng)

本研究采用深度學(xué)習(xí)（deep learning，DL）系統(tǒng)對納入的所有乳腺X線攝影圖像進行MD評估分類，DL系統(tǒng)是平安科技（深圳）有限公司開發(fā)的乳腺鉬靶智能輔助診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)的算法模型已經(jīng)完成建立，以標準的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信（Digital Imaging and Communications in Medicine，DICOM）數(shù)據(jù)作為輸入，自動識別并分析乳腺構(gòu)成顯示MD的分類。該系統(tǒng)的腺體分型算法是基于殘差單元的金字塔殘差網(wǎng)絡(luò)模型。模型結(jié)構(gòu)為：輸入層+金字塔模塊1+金字塔模塊2+金字塔模塊3+金字塔模塊4+輸出層。對于原始的ResNet，輸入數(shù)據(jù)將經(jīng)過7×7卷積層，然后輸入到4個殘差單元，最后通過平均池得到一個長度為類別數(shù)目的一維向量，最后根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集組件參照第5版BI-RADS標準定義遵循規(guī)則（C＞D＞B＞A）為患者投票確定最終的密度類別（圖1）。

圖1 深度學(xué)習(xí)乳腺腺體分型流程圖

1.4 圖像分析

首先所有乳腺X線攝影圖像經(jīng)DL系統(tǒng)進行評估分類，然后由1名從事乳腺影像診斷有3年工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知道臨床及病理學(xué)資料的情況下結(jié)合DL系統(tǒng)獨立完成評估，給出最終的分類，用于后續(xù)評估。參照2013版BI-RADS中的分型標準（取消乳腺密度構(gòu)成比范圍）對乳腺X線攝影所示乳腺構(gòu)成分類（圖2）進行評價。① a型：乳腺內(nèi)幾乎全部是脂肪組織；② b型：乳腺內(nèi)散在纖維腺體密度區(qū)域；③ c型：乳腺組織密度不均，可能使小的腫塊被遮擋；④ d型：乳腺組織極度致密，使X線檢查靈敏度降低。將a型和b型乳腺患者納入非致密組，c型和d型乳腺患者納入致密組。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。采用χ2檢驗比較非致密組與致密組臨床（年齡、絕經(jīng)狀態(tài)、家族史）及病理學(xué)（腫瘤大小、組織學(xué)分級、淋巴結(jié)狀態(tài)、是否神經(jīng)或脈管侵犯、病理學(xué)類型及各IHC指標）資料的差異性，采用Spearman等級相關(guān)分析MD（分a型、b型、c型和d型）與年齡、PR表達狀態(tài)的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖2 典型病例乳腺X線攝影圖像

2 結(jié) 果

2.1 非致密型乳腺與致密型乳腺臨床及病理學(xué)資料的比較

205例乳腺癌患者，非致密組共56例，其中a型乳腺8例，b型乳腺18例。致密組共149例，其中c型乳腺117例，d型乳腺32例。致密組與非致密組間年齡組、絕經(jīng)狀態(tài)的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001），年齡組小、絕經(jīng)前的MD高于年齡組大和絕經(jīng)后，而家族史的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。兩組間PR表達狀態(tài)差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），致密組PR陽性表達率（77.85%，116/149）高于非致密組（60.71%，34/56），而腫瘤大小、組織學(xué)分級、淋巴結(jié)狀態(tài)、是否神經(jīng)或脈管侵犯、病理學(xué)類型、ER、HER2及Ki-67表達情況的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05，表1）。

2.2 MD與年齡、PR表達狀態(tài)的相關(guān)性

MD在不同年齡組和P R表達狀態(tài)的分布如表2所示，MD與年齡呈顯著負相關(guān)性（r=-0.481，P＜0.001），與PR表達狀態(tài)呈正相關(guān)性（r=0.196，P＜0.05）。隨著年齡組的增大，致密型乳腺隨之減少（圖3）。在4型乳腺X線BI-RADS密度分類中，c型和d型乳腺的PR陽性表達率（75.21%，88/117；87.50%，28/32）均高于a型和b型乳腺（62.50%，5/8；60.42%，29/48）。

表1 非致密組與致密組臨床及病理學(xué)資料的比較

表2 年齡、PR表達與MD的相關(guān)性

圖3 不同年齡組MD的分布

3 討 論

在臨床實踐中，MD主要根據(jù)BI-RADS進行分類，這種方法依賴于放射科醫(yī)師的視覺主觀評估，且已被證實具有顯著的醫(yī)師內(nèi)和醫(yī)師間的差異性［5-7］，不能準確地檢出乳腺病灶及早期篩查乳腺癌。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已有美國食品藥品管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準的2個軟件程序（Quantra和Volpara）可用以自動計算乳腺體積密度百分比［8］，不受主觀因素影響，且采用三維技術(shù)，評估MD更加全面客觀，但仍然是基于計算出的體積密度百分比例轉(zhuǎn)換而成MD類別，不能反映第5版BI-RADS分類中強調(diào)的遮蔽效應(yīng)。本研究設(shè)計的優(yōu)勢在于：MD采用DL系統(tǒng)進行輔助評估分類，其具有模擬人腦分析理解數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，尤其適合于模擬人工視覺評估MD分類，并參照第5版BI-RADS分類設(shè)計算法，結(jié)合醫(yī)師的二維視覺評估和DL系統(tǒng)的三維特征提取，更能保證MD測量的一致性和準確性，最大限度減少因?qū)嶒炚叩闹饔^差異而影響研究結(jié)果的可靠性。

研究表明，MD為乳腺癌的獨立危險因素［1，9］。乳腺密度與膠原、基質(zhì)和上皮組織等成分有關(guān)，上皮細胞的增生和成纖維細胞的活躍狀態(tài)，可使乳腺密度增加，也可能與患乳腺癌的風(fēng)險呈正相關(guān)［10-11］。本組研究資料中，乳腺癌患者以致密型乳腺為主，約占72.68%（149/205），這也可能是因為本研究納入對象均為中國女性，由于種族差異，與歐美女性相比腺體密度更高，且患乳腺癌的年齡更早［12-13］。并且本研究MD分類采用第5版BI-RADS標準，即使腺體組織含量不足50%，但只要乳腺內(nèi)局部腺體致密可能掩蓋小病灶，均判為c型乳腺，這使得致密型乳腺有所增加。生理狀態(tài)下，隨著年齡的增大或絕經(jīng)期的到來，體內(nèi)雌激素分泌減少，使得乳腺終末小葉單位及其腺泡結(jié)構(gòu)萎縮，纖維腺體組織逐漸被脂肪組織所替代，從而使乳腺密度逐漸減低。本研究結(jié)果顯示，絕經(jīng)前致密型乳腺明顯多于絕經(jīng)后，且隨著年齡組的增大，致密型乳腺逐漸減少，與文獻報道一致［14-15］。

乳腺癌是一種高度異質(zhì)性疾病，其腫瘤組織形態(tài)各異，表達多種分子標志物。研究［16-18］表明，乳腺癌患者的淋巴結(jié)狀況、腫瘤大小、Ki-67、核分級和組織學(xué)亞型等已知因素對患者預(yù)后有重要影響。本研究結(jié)果顯示，致密組與非致密組乳腺癌的腫瘤大小、組織學(xué)分級、淋巴結(jié)狀態(tài)、是否神經(jīng)或脈管侵犯、病理學(xué)類型、ER、HER2及Ki-67表達情況的差異亦均無統(tǒng)計學(xué)意義，僅PR表達有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），與Hwang等［19］研究結(jié)果一致。而另有研究表明，較高的MD與腫瘤的侵襲性特征相關(guān)，Yaghjyan等［20］分析絕經(jīng)后乳腺癌患者的MD發(fā)現(xiàn)，不同腫瘤大小、組織學(xué)分級、病理學(xué)類型和ER表達的MD差異有統(tǒng)計學(xué)意義。Bertrand等［21］也根據(jù)不同年齡分組研究得出，MD與腫瘤大小，淋巴結(jié)狀態(tài)、ER和HER2表達有關(guān)。上述研究結(jié)果的不一致，可能與研究納入人群種族、年齡、月經(jīng)狀態(tài)不同，體質(zhì)量指數(shù)及激素水平也存在差異有關(guān)。

激素受體ER和PR大量存在于乳腺上皮細胞的細胞核中，在乳腺上皮細胞的生長和分化中發(fā)揮著重要作用，部分細胞在腫瘤發(fā)生過程中仍然保留著這些受體，臨床上稱激素依賴型乳腺癌，故乳腺癌細胞的生長增殖仍然受內(nèi)分泌水平的調(diào)控。研究表明，ER和PR陽性表達率較高的乳腺癌，內(nèi)分泌治療的療效及預(yù)后更好［22］。更有早期臨床研究表明，PR表達對乳腺癌預(yù)后的影響較ER表達更為顯著，是乳腺癌更具有代表性的預(yù)后指標［23］。目前，國內(nèi)MD與ER、PR相關(guān)性的研究較少，本研究結(jié)果顯示，MD與PR表達呈正相關(guān)性，與其他學(xué)者研究一致［19，24］。但也有研究［20-21］得出不同結(jié)論，認為MD與ER表達相關(guān)，而與PR表達無明顯相關(guān)。這可能與腫瘤異質(zhì)性（與激素代謝相關(guān)的基因在乳腺密度的確定中起作用）［25］、患者選擇及研究方法不一樣有關(guān)。

綜上所述，乳腺是雌激素和孕激素作用的靶器官之一，年齡較小、絕經(jīng)前乳腺癌患者以致密型乳腺多見。MD與PR表達有一定的相關(guān)性，通過MD預(yù)測乳腺癌激素受體表達情況，對指導(dǎo)乳腺癌的內(nèi)分泌治療及判斷預(yù)后具有重要的意義。本研究數(shù)據(jù)量有限，未能進行多因素研究，且MD的評估初次采用取消腺體組織比例的分類，重新定義b和c型乳腺構(gòu)成分類，結(jié)果可能會產(chǎn)生一定的偏倚，但第5版BI-RADS明確指出經(jīng)臨床實踐驗證，新的分類并沒有對不同類別的比例造成太大的改變，因此本研究對臨床仍具有指導(dǎo)意義，且更加符合臨床的實踐診斷。往后需增大樣本量，針對不同人群、月經(jīng)狀態(tài)、體質(zhì)量指數(shù)、生育狀況及激素水平等進行前瞻性研究進一步證實。