張霄，曲金榮，張宏凱，趙玉洲，劉鶯，黎海亮

胃癌是全球第5大常見惡性腫瘤，其死亡率位居所有惡性腫瘤第3位[1]。盡管胃癌的診治水平不斷提高，但大部分胃癌患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已屬于進(jìn)展期，手術(shù)切除率低，化療是主要的治療手段，總體療效不佳[2]。靶向治療現(xiàn)已成為胃癌精準(zhǔn)化個(gè)體治療的重點(diǎn)。人類表皮生長(zhǎng)因子受體2(Human epidermal growth factor receptor 2，HER2)是目前胃癌靶向治療最受關(guān)注的生物標(biāo)志物之一。一項(xiàng)國(guó)際多中心隨機(jī)對(duì)照Ⅲ期臨床研究(TOGA試驗(yàn))的結(jié)果顯示，化療聯(lián)合針對(duì)HER2的曲妥珠單抗治療可顯著延長(zhǎng)進(jìn)展期胃癌患者的生存期[3]。明確HER2狀態(tài)對(duì)于能夠獲益于HER2靶向治療的胃癌患者十分重要。目前對(duì)HER2表達(dá)一般采用取活檢標(biāo)本進(jìn)行免疫組織化學(xué)法(immunohistochemistry，IHC)、熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH)進(jìn)行檢測(cè)，但是HER2表達(dá)存在空間及時(shí)間的異質(zhì)性，病灶治療過程中HER2狀態(tài)也可能出現(xiàn)變化，因此在腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移后和行二線HER2靶向治療前需重復(fù)檢測(cè)HER2狀態(tài)[4]，然而通過反復(fù)多次的組織活檢來重新評(píng)估HER2的狀態(tài)在臨床實(shí)踐中是不可行的。因此，需要尋找一種無創(chuàng)性監(jiān)測(cè)HER2狀態(tài)的方法。動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI(dynamic contrast-enhanced，DCE-MRI)定量參數(shù)不僅能反映組織的血流灌注和血管通透性，還能反映腫瘤空間和時(shí)間上的微環(huán)境改變[5]。以往研究表明DCE-MRI參數(shù)與胃癌表皮生長(zhǎng)因子受體(epithelial growth factor receptor，EGFR)相關(guān)，可作為預(yù)測(cè)胃癌預(yù)后的生物標(biāo)志物[6]。直方圖分析可以綜合反映組織內(nèi)部的不均質(zhì)性及信號(hào)分布情況，與常規(guī)測(cè)量的平均值相比可獲取更全面的信息[7]。目前關(guān)于DCE-MRI定量參數(shù)與HER2表達(dá)的關(guān)系尚不明確，本研究旨在初步探討DCE-MRI定量參數(shù)直方圖分析是否具有無創(chuàng)性評(píng)估HER2表達(dá)的價(jià)值。

材料與方法

1.病例資料

搜集2018年1月-2019年11月在河南省腫瘤醫(yī)院行腹部MRI檢查的胃癌患者。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)后病理證實(shí)為胃癌；②術(shù)前1～2周行腹部DCE-MRI檢查；③病例資料完整，包括臨床、影像資料及HER2免疫組化結(jié)果；④患者均未合并其他嚴(yán)重基礎(chǔ)疾病及腫瘤病變。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：①手術(shù)前行放化療等治療；②圖像質(zhì)量較差，不能用于診斷；③病變長(zhǎng)徑小于1 cm。

共收集74例患者，排除4例病變較小難以勾畫ROI及5例圖像質(zhì)量難以滿足診斷要求者，最終納入65例患者，其中HER2陰性組34例，HER2不確定組22例，HER2陽性組9例。本研究通過河南省腫瘤醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)文號(hào)：2019180)，并告知患者檢查前均簽署知情同意書。

2.檢查方法

患者檢者前禁食禁水6～8 h，檢查前15～20 min肌注鹽酸消旋山莨菪堿10 mg(杭州民生藥業(yè)，青光眼、低血壓等禁忌證者禁用)。MRI檢查采用德國(guó)Siemens 3.0T MR掃描儀(MAGNETOM Skyra,Siemens Healthcare,Erlangen,Germany)，18通道體線圈和內(nèi)置的32通道脊柱線圈。掃描序列及參數(shù)：先行MRI平掃，包括軸面常規(guī)T2WI、冠狀面T2WI、矢狀面T2WI、橫軸面DWI(b=50、700 s/mm2)。DCE-MRI檢查采用自由呼吸放射狀K空間填充方式的容積內(nèi)插體部檢查技術(shù)(star volumetric interpolated breath-hold examination，Star VIBE)，掃描參數(shù)：TR 3.87 ms，TE 1.82 ms，翻轉(zhuǎn)角12°，層厚2.5 mm，視野320 mm×320 mm，重建的像素大小1.0 mm×1.0 mm×3.0 mm，徑向視圖1659，掃描時(shí)間309 s。采集68期，每期包括72幅圖像。掃描開始后20 s，采用自動(dòng)雙管高壓壓力注射器經(jīng)肘前靜脈以2.5 mL/s流率注入對(duì)比劑Gd-DTPA(0.1 mmol/kg，廣州康臣藥業(yè)有限公司)，之后以同樣流率注入生理鹽水20 mL。

圖1 胃癌患者，男，73歲，HER2免疫組織化學(xué)結(jié)果1+。a)增強(qiáng)MRI示增厚胃壁明顯強(qiáng)化(箭)；b)病變位置勾畫ROI(箭)；c)容積轉(zhuǎn)移常數(shù)trans圖示病變所在位置(箭)；d)Ktrans直方圖，均值=0.322/min，Perc10=0.164/min，Perc25=0.230/min，Perc50=0.308/min，Perc75=0.390/min，Perc90=0.480/min。

3.圖像處理和數(shù)據(jù)分析

兩位診斷醫(yī)師采用4分制進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)分[8]，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：0分，明顯偽影，無法區(qū)分胃壁層次；1分，中等程度偽影，很難區(qū)分胃壁層次；2分，輕度偽影，較易區(qū)分胃壁層次；3分，無偽影，可清晰區(qū)分胃壁層次。

將DCE-MRI圖像導(dǎo)入美國(guó)GE Omni-Kinetics軟件(GE Medical,China)進(jìn)行后處理，選擇胸主動(dòng)脈以獲得動(dòng)脈輸入函數(shù)(arterial input function，AIF)。由2位具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的MRI診斷醫(yī)師采用雙盲法測(cè)量DCE-MRI定量參數(shù)，評(píng)估2位醫(yī)師測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性，若一致性好，取其中一位醫(yī)師測(cè)得的數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析。選取強(qiáng)化最明顯的期相，參考T2WI、DWI圖像逐層勾畫病灶邊界，盡量避開囊變、壞死和周圍血管的區(qū)域，并在軟件中將病灶融合，生成整個(gè)腫瘤三維ROI。采用Tofts模型生成藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)，包含容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(volume transfer constant，Ktrans)、速率常數(shù)(rate constant，Kep)、血管外細(xì)胞外間隙容積比(extravascular extracellular volume fraction，Ve)，獲取DCE-MRI定量參數(shù)的均值及第10、25、50、75、90百分位數(shù)(Perc10、Perc25、Perc50、Perc75、Perc90)(圖1)，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

4.免疫組織化學(xué)染色

取患者術(shù)后病理組織進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色(免疫組化)檢測(cè)，由2位高年資病理醫(yī)師一起判讀，若兩者意見不一致，引入第三位醫(yī)師進(jìn)行判斷。檢測(cè)流程及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參照201l版《胃癌HER2檢測(cè)指南》[9]，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：①0，胞膜無染色或<10%腫瘤細(xì)胞染色；②1+，≥10%腫瘤細(xì)胞微弱或隱約可見膜染色，僅有部分細(xì)胞染色；③2+，≥10%腫瘤細(xì)胞膜有弱至中度基底側(cè)膜、側(cè)膜或完全性膜染色；④3+，≥10%腫瘤細(xì)胞基底側(cè)膜、側(cè)膜或完全性膜強(qiáng)染色。檢測(cè)指南指出HER2檢測(cè)首選IHC法，IHC 0或1+判定為HER2陰性，IHC 3+判定為HER2陽性，IHC 2+判定為不確定，根據(jù)IHC結(jié)果將HER2狀態(tài)分為上述三組。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.2位閱片醫(yī)師間的一致性分析

2位醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性很好(Kappa=0.837，P<0.01，表1)。

表1 2位MRI診斷醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量的評(píng)分

2位MRI診斷醫(yī)師測(cè)量DCE-MRI定量直方圖參數(shù)的一致性較好，ICC值為0.780～0.944(P<0.01)。

2.不同HER2表達(dá)組間DCE-MRI直方圖參數(shù)值比較

各定量參數(shù)直方圖結(jié)果均不符合正態(tài)分布，采用Kruskal-WallsH檢驗(yàn)及Bonferroni校正法進(jìn)行差異性分析。3種不同HER2表達(dá)類型組間的測(cè)量值及組間比較結(jié)果見表2，3組間的Ktrans均值、Perc25、Perc50、Perc75、Perc90及KepPerc75差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)。對(duì)上述6個(gè)參數(shù)進(jìn)一步進(jìn)行兩兩比較，HER2陽性組與HER2不確定組比較，上述6個(gè)參數(shù)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)；HER2陰性組與HER2不確定組比較，上述6個(gè)參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05，表3)。

表2 胃癌3種HER2表達(dá)類型的DCE-MRI直方圖參數(shù)比較結(jié)果

表3 各DCE-MRI直方圖參數(shù)組間兩兩比較的P值

3.診斷效能分析

對(duì)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的直方圖參數(shù)繪制ROC曲線，其中KtransPerc75的診斷效能最佳(AUC=0.802)，診斷閾值為0.592/min，敏感度為88.89%，特異度為69.64%(表4)。

討 論

HER2也稱為ErbB2或HER2/neu，是位于17號(hào)染色體上的原癌基因，在乳腺癌、胃癌等多種腫瘤組織中均有不同程度的表達(dá)[10]。HER2為EGFR家族成員之一，與其配體結(jié)合觸發(fā)下游信號(hào)通路，增加腫瘤細(xì)胞的增殖活性，抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)新生血管形成，加快腫瘤進(jìn)展[11]。不同HER2表達(dá)程度的胃癌具有不同的生物學(xué)特征，HER2陽性胃癌預(yù)后較差，復(fù)發(fā)率高，曲妥昔單抗聯(lián)合化療是HER2陽性晚期轉(zhuǎn)移性胃癌的一線治療方式，明確HER2狀態(tài)有助于治療方案的選擇[12]。本研究結(jié)果顯示，HER2陽性組的Ktrans均值、Perc25、Perc50、Perc75、Perc90及KepPerc75高于HER2不確定組，HER2陽性組的Ktrans均值、Perc50、Perc75高于陰性組(P值均<0.05)。Ktrans反映對(duì)比劑從血管滲透到血管外細(xì)胞外間隙(extravascular extracellular space，EES)的能力，Kep為對(duì)比劑從EES反流回血管的速率，Ktrans及Kep與血流量和血管壁通透性密切相關(guān)，HER2陽性組胃癌瘤體細(xì)胞增殖迅速，不成熟新生毛細(xì)血管增多且分化不成熟，導(dǎo)致腫瘤微血管通透性增加，對(duì)比劑交換增多、速度加快。目前尚無研究探討DCE-MRI定量參數(shù)與HER2的相關(guān)性，Joo等[6]的研究結(jié)果顯示Ktrans與胃癌EGFR等級(jí)呈顯著正相關(guān)，HER2作為EGFR家族一員，具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、增加血管生成的作用，HER2陽性組的Ktrans及Kep的部分直方圖參數(shù)值高于另外兩組符合原理。Ve主要反映在EES中對(duì)比劑濃度占整個(gè)體素的百分比，本研究結(jié)果顯示，Ve各參數(shù)值在3組間的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，推測(cè)可能為腫瘤存在明顯的異質(zhì)性，并且Ve在病變過程中的穩(wěn)定性較差。目前Ve是否具有意義的說法不一，因此，Ve值在反映腫瘤異質(zhì)性方面的價(jià)值仍需大樣本、多中心的研究證實(shí)。

直方圖分析與ROI內(nèi)像素強(qiáng)度的灰度頻數(shù)分布有關(guān)，百分位數(shù)是直方圖的常用參數(shù)之一，可以更清楚地反映定量參數(shù)的整體分布情況[13]，目前已有報(bào)道顯示直方圖百分位數(shù)在腫瘤的分級(jí)及鑒別診斷中具有一定價(jià)值[14,15]。本研究Ktrans各參數(shù)中Perc50、Perc75、Perc90的AUC值均高于均值，其中KtransPerc75的診斷效能最高，Perc75表示在整個(gè)瘤體內(nèi)有75%像素點(diǎn)的參數(shù)值小于此值，由于胃癌的異質(zhì)性很高，相較于反映整體趨勢(shì)的平均值，百分位數(shù)能更加敏感地反映微小變化，不易受極端值的影響，Ktrans的高百分位數(shù)代表腫瘤最具侵襲性、血流灌注相對(duì)豐富的區(qū)域，更能反映腫瘤的生物學(xué)特征[16]。Sun等[17]研究DCE-MRI直方圖參數(shù)分析預(yù)測(cè)食管鱗癌放化療反應(yīng)，結(jié)果顯示放化療前的KtransPerc10評(píng)估療效的能力高于平均值等其他參數(shù)，說明直方圖分析在反映腫瘤的內(nèi)部特征中更具優(yōu)勢(shì)。

本研究存在以下局限性：①病例未通過FISH檢測(cè)HER2基因是否擴(kuò)增，明確IHC2+陽性或陰性。今后將進(jìn)一步研究MRI是否具有鑒別HER2基因擴(kuò)增的價(jià)值；②本研究樣本量較小，特別是HER2 IHC3+病例只有9例，可能會(huì)影響結(jié)果準(zhǔn)確性，但相關(guān)研究表明HER2陽性率僅占13%左右[18]，今后應(yīng)擴(kuò)大樣本量并且進(jìn)一步細(xì)化研究方案；③只研究了百分位數(shù)的部分參數(shù)，目前對(duì)紋理參數(shù)正在深入研究中。

綜上所述，DCE-MRI定量參數(shù)直方圖分析能夠反映腫瘤特征，具有評(píng)估胃癌HER2表達(dá)情況的潛能，但僅有KtransPerc90診斷HER2陽性表達(dá)的約登指數(shù)大于0.6，說明DCE-MRI定量直方圖參數(shù)的診斷效能不夠高。本研究為DCE-MRI在預(yù)測(cè)HER2表達(dá)中的初級(jí)探索，病例數(shù)較少，今后可增加樣本量，聯(lián)合擴(kuò)散加權(quán)成像以及影像組學(xué)等方法提高M(jìn)RI評(píng)估HER2表達(dá)的效能，使其真正發(fā)揮臨床價(jià)值。