張慧慧，都麗娜，伍建林

乳腺癌的高度異質(zhì)性可導(dǎo)致其生物學(xué)行為和臨床預(yù)后的差異[1-2]。激素受體表達(dá)狀態(tài)、人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2,HER2）表達(dá)狀態(tài)、增殖指數(shù)Ki-67高低、核分級、組織學(xué)分型、腫瘤大小及腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等均是乳腺癌預(yù)后因素[3]。分子分型亦與病人個體化治療方案選擇、預(yù)后及復(fù)發(fā)密切相關(guān)[4]。MRI具有多參數(shù)、多序列、軟組織分辨力高等特點，是乳腺癌常用且較敏感的影像檢查方法，目前臨床上多采用動態(tài)增強(qiáng)MRI（DCE-MRI）和擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）序列獲取腫瘤信息。因此，術(shù)前通過MRI無創(chuàng)性評估和預(yù)測乳腺癌分子分型、預(yù)后因素及新輔助治療（neoadjuvant therapy，NAT）療效具有重要臨床意義。直方圖分析可量化分析圖像像素灰度分布特點，挖掘腫瘤內(nèi)無法通過傳統(tǒng)影像上形態(tài)學(xué)觀察獲取的信息，從而有助于評估腫瘤異質(zhì)性，為臨床提供更多有價值的精準(zhǔn)治療方案及決策信息。本文就近年來DCE-MRI和DWI直方圖分析在乳腺癌分子分型、預(yù)后及NAT療效的研究進(jìn)展予以綜述。

1 概述

1.1 直方圖分析 直方圖分析可以量化圖像像素灰度頻率分布特點，通過直觀簡潔的方式呈現(xiàn)圖像信息，更好地評估腫瘤異質(zhì)性。直方圖分析的描述性參數(shù)主要包括：最小值、最大值、均數(shù)、百分位數(shù)、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、峰度及偏度等。除了峰度和偏度是表示曲線分布形狀的參數(shù)外，其余均屬于非分布參數(shù)（包括散點參數(shù)和分散參數(shù)）。方差又稱變異值，表示直方圖的離散程度，變異值越大反映腫瘤內(nèi)組織結(jié)構(gòu)差異越大。峰度描述了直方圖曲線頂端尖峭或扁平程度，直方圖曲線越陡峭，表示腫瘤內(nèi)細(xì)胞密集程度越高。偏度描述直方圖曲線分布的不對稱性，正（負(fù)）偏度值表示直方圖曲線右（左）尾部有更多離散數(shù)據(jù)。因此，直方圖分析可以提供更多的量化腫瘤異質(zhì)性的指標(biāo)，特別是全域直方圖可以對腫瘤整體的異質(zhì)性進(jìn)行準(zhǔn)確評估，主要用于腫瘤良惡性及疾病的鑒別診斷、臨床分期及病理分級、預(yù)后及療效評估等[5-7]。

1.2 DCE-MRI與DWI DCE-MRI是在T1WI的基礎(chǔ)上注射對比劑后進(jìn)行的連續(xù)動態(tài)增強(qiáng)掃描的一種成像方法。DCE-MRI灌注參數(shù)包括：容積轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（kep）、血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（ve）等。Ktrans反映血流灌注、血管密度和通透性的組合，kep僅反映血管的通透性。Ktrans和kep值較高反映了新生血管通透性高，腫瘤灌注增加。DWI能夠顯示活體組織中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動，提供有關(guān)細(xì)胞膜的完整性以及細(xì)胞密度的信息，表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)是DWI評價水分子擴(kuò)散運(yùn)動的定量參數(shù)。

2 對乳腺癌分子分型的預(yù)測價值

參照2013年圣加侖（St Gallen）共識，乳腺癌根據(jù)雌激素受體（estrogen receptor，ER）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）、HER2表達(dá)和Ki-67表達(dá)高低（低表達(dá)＜20%、高表達(dá)≥20%）分為Luminal A型、Luminal B型、HER2過表達(dá)型、三陰（triplenegative，TN）型4種分子亞型。這種分子分型旨在為病人制定個體化治療方案，評估病人治療療效及預(yù)后。其中，Luminal A型臨床上最常見，腫瘤生物學(xué)行為良好，內(nèi)分泌治療敏感，且預(yù)后好、復(fù)發(fā)率低；Luminal B型，受體狀態(tài)復(fù)雜，惡性程度高于Luminal A型，在內(nèi)分泌治療基礎(chǔ)上應(yīng)增加化療和靶向治療。HER2過表達(dá)型和TN型，腫瘤分化差、侵襲力強(qiáng)、轉(zhuǎn)移率高，激素受體缺乏而內(nèi)分泌治療無效，但前者靶向治療效果好，后者因缺乏3種受體只能進(jìn)行化療，故預(yù)后差、復(fù)發(fā)率高。Luo等[8]采用DCE-MRI對乳腺癌分子亞型進(jìn)行研究，比較不同分子亞型間的灌注參數(shù)，結(jié)果顯示Luminal A型的Ktrans、kep、ve的最大值，Ktrans偏度，ve均值和第90百分位數(shù)均顯著低于Luminal B型；Luminal B型中HER2+者的Ktrans最大值、中位數(shù)、均值、各百分位數(shù)和kep第90百分位數(shù)顯著高于HER2-者。Lafc?等[9]對81個乳腺癌病灶采用DCE-MRI中T1WI增強(qiáng)晚期的直方圖進(jìn)行研究，結(jié)果顯示Luminal A組和Luminal B組間偏度均值分別為-0．417、-0．220，其差異有統(tǒng)計學(xué)意義。何等[10]研究51例乳腺癌病人臨床資料及全域ADC直方圖，結(jié)果顯示Luminal A型全域ADC第5～40百分位數(shù)均低于其他3種亞型。吳等[11]研究顯示HER2過表達(dá)型乳腺癌的ADC偏度顯著低于Luminal型（Luminal A型和B型），且3種亞型組間的ADC第95百分位數(shù)的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，其中HER2過表達(dá)型ADC第95百分位數(shù)最高，而Luminal型較低。Kim等[12]研究還顯示Luminal B（HER2-）亞型ADC最大值、中位數(shù)、均值及第10/90百分位數(shù)顯著低于其他亞型，考慮Lumianl B（HER2-）亞型中Ki-67受體高表達(dá)，腫瘤細(xì)胞增殖活躍，惡性程度較Luminal A型高，因此其非分布參數(shù)最低。Nagasaka等[13]比較了101例不同亞型乳腺癌病灶進(jìn)行DCE-MRI灌注參數(shù)，結(jié)果顯示TN型乳腺癌的ve變異值顯著高于Luminal A型和Luminal B型。除了DWI的定量參數(shù)ADC直方圖外，袁等[14]和劉等[15]研究發(fā)現(xiàn)DWI影像直方圖分析中灰度最小值的鑒別效能最高，表明該方法有望成為鑒別乳腺癌分子分型的無創(chuàng)工具和輔助手段。

綜上所述，DCE-MRI灌注參數(shù)及DWI直方圖參數(shù)對鑒別及預(yù)測乳腺癌分子分型有較高的臨床價值。Lumianl A型腫瘤血供均勻、細(xì)胞分化良好，Lumianl B型較Luminal A型血供豐富、惡性程度更高，因此Lumianl B型Ktrans偏度、T1WI增強(qiáng)影像偏度較Lumianl A型更高，直方圖曲線分布逐漸向均值左側(cè)移動，即更多的數(shù)值分布在均值的左側(cè)，提示腫瘤惡性程度越高、血管分布越不均衡，腫瘤的灌注不均勻降低更明顯，從而DCE-MRI偏度更有助于兩者的預(yù)測與鑒別。HER2過表達(dá)型和TN型乳腺癌的血供豐富不均勻、侵襲性高，瘤內(nèi)易發(fā)生壞死、纖維化等，間質(zhì)成分占比大，因此TN型ve變異值、ADC峰度均高于Lumianl A型，且HER2過表達(dá)型ADC各百分位數(shù)均較高。然而，有關(guān)ADC直方圖預(yù)測乳腺癌分子分型的各項研究結(jié)果并非完全一致，盡管各項研究均顯示Luminal型的ADC參數(shù)值（非分布參數(shù)）較低，但具體為Luminal A型還是B型的參數(shù)值最低，不同研究的結(jié)果存在差異，這可能與磁場場強(qiáng)、b值及興趣區(qū)（ROI）選擇等有關(guān)，也可能是由于Ki-67高表達(dá)腫瘤細(xì)胞增殖程度高、細(xì)胞更密集，故ADC值越低，而且ADC值大小與Ki-67的表達(dá)密切相關(guān)。

3 對乳腺癌預(yù)后因素的評估作用

評估乳腺癌病人的預(yù)后因素有助于及時制定最佳精準(zhǔn)個體化的治療方案。激素受體（hormone receptor，HR）陽性的腫瘤對內(nèi)分泌治療敏感，對化療不敏感，且不易達(dá)到病理完全緩解（pathological complete response，pCR）[16]。HER2是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖和存活的重要因子；Ki-67是細(xì)胞增殖程度的指標(biāo)，類似于病理特征的核分級，高核分級代表腫瘤細(xì)胞分裂快、增殖活躍，腫瘤細(xì)胞的增殖程度高提示病人的預(yù)后差，復(fù)發(fā)率及死亡率高；組織學(xué)分級是影響病人預(yù)后的獨立因素，且與復(fù)發(fā)評分顯著相關(guān)，低級別腫瘤（1、2級）的復(fù)發(fā)率顯著低于高級別腫瘤。Nagasaka等[13]對乳腺癌病人的臨床資料及DCE-MRI灌注參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，相較于Ktrans、kep參數(shù)，ve直方圖參數(shù)與乳腺癌預(yù)后因素相關(guān)性更好，ER-組和Ki-67高表達(dá)組中ve變異值均顯著高于對照組；高核分級組的ve偏度顯著高于低核分級組，Ki-67高表達(dá)組中ve均值顯著低于Ki-67低表達(dá)組。Kim等[12]對乳腺癌的ADC直方圖研究顯示，Ki-67高表達(dá)組的ADC均值、中位數(shù)、最大值及第10/90百分位數(shù)顯著低于Ki-67低表達(dá)組；該研究還發(fā)現(xiàn)Ki-67是ADC值最顯著的獨立預(yù)測因子，與國內(nèi)研究[17-18]的結(jié)果基本相似，且ADC偏度、峰度與Ki-67表達(dá)呈正相關(guān)。Yang等[19]對HR-組與HR+組，HER2-組與HER2+組之間的kep直方圖進(jìn)行分析，結(jié)果顯示HR-組和HR+組間的所有參數(shù)、HER2-組和HER2+組間除變異值外其他參數(shù)的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，HR-組、HER2+組中均值、百分位數(shù)顯著高于對照組，峰度及偏度低于對照組。而張等[20]研究發(fā)現(xiàn)，kep峰度和ve第90百分位數(shù)與HER2表現(xiàn)呈正相關(guān)。一些研究[12，17-18]均顯示ADC直方圖中HER2+組ADC特征參數(shù)值高于HER2-組，但在組織學(xué)分級方面的結(jié)果不完全相同，除分析軟件、b值選擇等原因外，多考慮組織學(xué)分級系統(tǒng)主觀性強(qiáng)，不同病理醫(yī)師對分級評判的精準(zhǔn)掌握程度不同而導(dǎo)致結(jié)果存在差異。腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移亦是病人預(yù)后及復(fù)發(fā)的重要預(yù)測因子[21-22]。孫等[23]研究發(fā)現(xiàn)不同b值時乳腺癌T2-3期組中ADC峰度均顯著高于T1組，提示較大腫瘤ADC分布更為集中。劉等[17]研究顯示腫瘤較大且淋巴結(jié)陽性組的ADC均數(shù)、中位數(shù)及第10/90百分位數(shù)均高于對照組。另有研究[24]顯示淋巴結(jié)陽性組的kep偏度顯著高于淋巴結(jié)陰性組，表明腫瘤越大，其內(nèi)更易缺血壞死、囊變或纖維化，腫瘤侵襲性高、異質(zhì)性更大，更易發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

總之，DCE-MRI灌注參數(shù)和ADC直方圖可以對乳腺癌的預(yù)后因素進(jìn)行較好的評估。Musa等[25]研究發(fā)現(xiàn)，ER/PR表達(dá)與HER2擴(kuò)增之間存在負(fù)相關(guān)，主要由于ER激活抑制了HER2轉(zhuǎn)錄，而HER2過表達(dá)可以促進(jìn)腫瘤新生血管的形成，因此考慮ER/PR-、HER2+腫瘤的高ADC值（非分布參數(shù)）與高灌注效應(yīng)有關(guān)。評估Ki-67表達(dá)相關(guān)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其與高增殖性腫瘤的細(xì)胞密集程度高、血管外細(xì)胞外間隙小，具有更高侵襲性、異質(zhì)性的特征相一致。但是DCE-MRI相關(guān)偏度、峰度參數(shù)研究結(jié)果并不一致，可能與ROI和模型選擇不同、分析方法及使用軟件不同等因素有關(guān)。

4 對乳腺癌NAT療效的預(yù)測價值

基于MRI預(yù)測乳腺癌NAT療效是近年研究的熱點。NAT后腫瘤微結(jié)構(gòu)改變要早于其形態(tài)學(xué)改變，有研究者[26]認(rèn)為Ktrans和ve減低可以比腫瘤體積變化更早更準(zhǔn)確地預(yù)測早期NAT反應(yīng)。Kim等[27-28]采用Miller-Payne分級系統(tǒng)（簡稱MP系統(tǒng)）對乳腺癌病人NAT療效進(jìn)行評估，并進(jìn)行DCE-MRI灌注參數(shù)研究，結(jié)果顯示顯著反應(yīng)（MP4－5級）、非顯著反應(yīng)（MP1－3級）組間基線DCE-MRI灌注參數(shù)的直方圖參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義；而NAT后（2個周期）顯著反應(yīng)組Ktrans和kep均值，第20、50、75百分位數(shù)顯著低于非顯著反應(yīng)組，且前后降低程度最大；并且NAT后（2個周期）的ADC均值，最小值及第10、25、50、75百分位數(shù)均顯著升高，ADC最大值、偏度及峰度顯著減低。Lee等[29]研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌病灶和對側(cè)乳腺背景實質(zhì)DCE-MRI灌注參數(shù)的結(jié)合模型中，結(jié)合對側(cè)乳腺背景實質(zhì)的ve值、腫瘤ve第50百分位數(shù)及偏度的模型對pCR預(yù)測能力最高[受試者操作特征曲線下面積（AUC）=0.807]。王等[30]研究顯示，不分亞型或HER2過表達(dá)型中pCR組的ADC峰度均顯著高于非pCR組；單因素亞組分析中，Ki-67高表達(dá)組及HER2+組中峰度亦可以較好地 預(yù) 測pCR，AUC分 別 為0.668、0.754；TN型 中pCR組ADC均值和第50百分位數(shù)顯著低于非pCR組。該研究還發(fā)現(xiàn)高峰度系數(shù)與腫瘤高侵襲性、高級別相關(guān)，這與已知級別較高的HER2過表達(dá)型及TN型乳腺癌更易獲得pCR相符。曹等[31]對DCE-MRI中T1WI增強(qiáng)早期和晚期直方圖進(jìn)行研究，結(jié)果顯示殘余癌組與無殘余癌組間殘余強(qiáng)化灶體積、增強(qiáng)早期最大值、增強(qiáng)晚期峰度值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，且多因素分析顯示增強(qiáng)晚期峰度值是殘余癌的獨立影響因素。

綜上所述，相較于傳統(tǒng)的MRI檢查，DCE-MRI灌注參數(shù)及ADC直方圖更能準(zhǔn)確定量地評估病灶對NAT的早期反應(yīng)及預(yù)測病灶達(dá)到pCR的能力，進(jìn)而精準(zhǔn)制定、調(diào)整治療方案或適時終止治療，避免錯過最佳手術(shù)時機(jī)。但是，定量DCE-MRI的灌注參數(shù)分析所需的時間分辨力高及后處理耗時，不能在臨床常規(guī)應(yīng)用。目前，采用DCE-MRI中T1WI增強(qiáng)直方圖對乳腺癌的相關(guān)研究較DCE-MRI灌注參數(shù)直方圖的研究相對較少，可能是由于功能MRI、紋理分析及影像組學(xué)的廣泛應(yīng)用，可以更大程度放大、形象化微觀結(jié)構(gòu)的改變及提取更多的影像信息，因此對T1WI增強(qiáng)的一階直方圖分析關(guān)注度減低。盡管一階直方圖分析較為基礎(chǔ)，但其預(yù)測價值亦不容忽視。

5 小結(jié)

應(yīng)用DCE-MRI和DWI直方圖可以分析乳腺癌的異質(zhì)性，反映潛在的分子生物學(xué)行為和變化。近年來基于體素內(nèi)不相干運(yùn)動成像等DWI的衍生序列，在乳腺癌分子分型及預(yù)后因素等方面的評估應(yīng)用逐漸增多并取得了一定成果。直方圖分析不需要額外的硬件和附加序列，在已有的影像資料上即可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可重復(fù)性和一致性較高。將來需要收集更多的多中心病人以擴(kuò)大樣本量，對其MRI影像及其直方圖參數(shù)進(jìn)行驗證、標(biāo)椎化，使一些直方圖參數(shù)成為臨床上可靠的乳腺癌影像學(xué)標(biāo)志物，為臨床診療提供更大的價值。