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    功能磁共振在乳腺癌診斷及新輔助化療中的應(yīng)用進(jìn)展

    2014-08-15 00:43:57魯文力歐陽祖彬綜述呂富榮審校
    重慶醫(yī)學(xué) 2014年22期
    關(guān)鍵詞:膽堿磁共振良性

    魯文力,歐陽祖彬 綜述,呂富榮審校

    (重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科,重慶 400016)

    乳腺疾病是婦女常見病、多發(fā)病,其中50%以上為乳腺腫瘤,而乳腺癌近年來也有日益增速之勢(shì),其死亡率也相應(yīng)增加。乳腺磁共振檢查在乳腺癌診斷中有舉足輕重的作用,而功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是在常規(guī)成像顯示的形態(tài)學(xué)變化前對(duì)疾病病理生理過程進(jìn)行檢測(cè)的一種技術(shù),較臨床檢查、乳腺X線檢查及超聲對(duì)監(jiān)測(cè)非腫塊性或多灶性的腫瘤新輔助化療(neoadjuvant chemotherapy,NAC)效果更好[1]。本文對(duì)fMRI如何診斷乳腺癌及其在NAC中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

    1 磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描

    磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)是從腫瘤血液動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析的成像方法,運(yùn)用一種低分子量的T1順磁性化合物(釓螯合物)進(jìn)行靜脈注射(約0.1~0.2mmol/kg),利用時(shí)間信號(hào)的差異性為良、惡性腫瘤鑒別提供依據(jù)。

    惡性病變形態(tài)學(xué)特點(diǎn)在T2加權(quán)成像(T2weighted imaging,T2WI)可表現(xiàn)為不均勻中等信號(hào),伴毛刺狀邊緣或星芒狀征象。經(jīng)研究表明[2]在DCE-MRI上其他的輔助征象還包括如:“綻放現(xiàn)象”(blooming sign),即團(tuán)注對(duì)比劑1min后早期明顯強(qiáng)化、邊界清楚的病灶隨時(shí)間延長其邊界逐漸模糊(惡性病變中占63%,良性14.7%);其次,局灶性水腫(惡性占91%,良性45%);另外,其他輔助征象如病變侵及胸肌形成所謂鉤征(惡性33%,良性5%)以及鄰近血管增粗等征象。

    在乳腺DCE-MRI后,利用后處理軟件可分析病灶的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線(time-signal intensity curves,TIC)。惡性與良性病變對(duì)比劑吸收率各有不同,相應(yīng)曲線的特點(diǎn)也有差異。與良性病變或正常組織相比,惡性病變表現(xiàn)為快速明顯強(qiáng)化。Kuhl等將曲線分為三型。Ⅰ型:流入型(持續(xù)上升型),呈漸進(jìn)性強(qiáng)化,多為良性病灶;Ⅱ型:平臺(tái)型,早期明顯強(qiáng)化,中晚期維持在峰值上下10%左右,良、惡性均有可能出現(xiàn);Ⅲ型:流出型(快進(jìn)快出型),早期迅速強(qiáng)化后又迅速下降,多見于惡性病灶。

    病變強(qiáng)化形式還包括一些相關(guān)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行定量分析[3],如:容量轉(zhuǎn)移常數(shù) K(trans)(/min),代表對(duì)比劑從血漿分布到血管外細(xì)胞外間隙的速率;血管外細(xì)胞外間隙容積比V(e)(0<V(e)<1),代表對(duì)比劑漏出的間隙或分布間隙;速率常數(shù)K(ep)(/min):對(duì)比劑由血管外細(xì)胞外間隙返回至血漿的速率;病變的血流量(relative measures of blood flow,rBF)和血容量(relative measures of blood volume,rBV)以及對(duì)比劑平均通過時(shí)間(mean transit time,MTT),而 K(ep)=K(trans)/V(e)、BF=BV/MTT[4]。這些參數(shù)對(duì)于乳腺癌的臨床診斷價(jià)值及其是否能為乳腺癌預(yù)后提供更多信息是目前DCE-MRI定量分析研究的熱點(diǎn)。經(jīng)研究表明[5]K(trans)、K(ep)在乳腺惡性腫瘤中普遍增高,在進(jìn)展期乳腺癌NAC早期可降低1/3;同樣,在治療緩解組病例,rBF和rBV減少約2/3,而治療無緩解者 V(e)則增加約1/3。許多研究者[6]認(rèn)為當(dāng) K(trans)變化大于40%時(shí),則提示抗血管化療藥物有效。但也有研究[5]提出不同意見,可能與病例數(shù)、腫瘤類型、化療藥物種類、造影劑注射后掃描開始時(shí)間等因素的差別及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一有關(guān)。分析上述定量指標(biāo),可為乳腺癌化療療效提供更好、更直觀的依據(jù)。

    另一種定量研究技術(shù)即動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)磁共振成像(dynamic susceptibility contrast magnetic resonance imaging,DSC-MRI),它使用T2WI成像序列來收集每個(gè)體素的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線,以獲取血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo),反應(yīng)腫瘤組織血流灌注狀態(tài)。Wang等[7]報(bào)道,將DSC-MRI與DCE-MRI相結(jié)合診斷乳腺良、惡性病變,在其靈敏度保持90%以上不變,特異度可提高至80%。

    然而,DCE-MRI仍存在一定局限性,檢查采集時(shí)間相對(duì)較長,患者配合較難,導(dǎo)致病灶位置易變;另一方面,順磁性造影劑Dd-DTPA在乳腺良、惡性病變之間并無生物學(xué)特異性,因此,乳腺良、惡性病變?cè)趶?qiáng)化表現(xiàn)上仍存在部分重疊的現(xiàn)象。盡管如此,但與其他影像檢查相比其優(yōu)勢(shì)較明顯,在臨床上廣泛應(yīng)用。

    2 擴(kuò)散加權(quán)成像

    擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)主要檢測(cè)人體組織中的水分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),來反映人體組織微觀結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞內(nèi)外水分子的運(yùn)動(dòng)變化。在擴(kuò)散敏感梯度磁場(chǎng)中,自由擴(kuò)散水分子中的氫質(zhì)子其橫向磁化發(fā)生相位位移,相位位移廣泛擴(kuò)散、相互干擾導(dǎo)致MR信號(hào)衰減,這種信號(hào)衰減可以用表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)來量化。

    DWI在腫瘤診斷中的臨床價(jià)值正逐漸顯現(xiàn)。利用ADC值鑒別乳腺良、惡性腫瘤也較廣泛地應(yīng)用于臨床。經(jīng)研究證實(shí)乳腺惡性腫瘤ADC值較良性病變和正常組織低,但在鑒別良、惡性病變方面,ADC值有一定重疊或交叉。若ADC閾值設(shè)為1.6×10-3mm2/s,診斷乳腺良、惡性病變的靈敏度和特異度為96%和55%[8]。最近研究表明,若 ADC值定為1.46×10-3mm2/s,其敏感性、特異性則分別為95%、85%[9]。

    由于DWI較DCE-MRI空間分辨率低,對(duì)非腫塊樣病變?nèi)缃櫺孕∪~癌以及小于1cm的病灶診斷價(jià)值不大[10]。若單獨(dú)根據(jù)DWI診斷病變,假陽性病例主要為導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤和纖維囊性疾病,將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤估計(jì)乳腺癌發(fā)生率。而黏液腺癌較其他類型乳腺癌的ADC值更高,則易出現(xiàn)假陰性[8]。DWI也顯示出在早期監(jiān)測(cè)NAC治療反應(yīng)的作用。Richard等[11]最新研究表明,治療前乳腺癌ADC值與其生物學(xué)特征相關(guān),在三陰性乳腺癌NAC緩解組治療前ADC值較無緩解組高,這為預(yù)測(cè)乳腺癌NAC治療效果提供一定依據(jù)。Li等[12]研究表明,化療前ADC值與腫瘤體積呈負(fù)相關(guān),即ADC值越低,腫瘤體積變化越明顯。研究結(jié)果提出了初始ADC值預(yù)測(cè)腫瘤化療反應(yīng)的可能性。

    較DCE-MRI而言,雖然DWI空間分辨率低,解剖結(jié)構(gòu)顯示遠(yuǎn)不如DCE-MRI,病灶需結(jié)合增強(qiáng)圖像才可準(zhǔn)確定位,不能對(duì)乳腺疾病進(jìn)行單獨(dú)診斷。但DWI提供的是組織微結(jié)構(gòu)信息,直接反應(yīng)腫瘤細(xì)胞本身的情況,不需增強(qiáng),檢查時(shí)間短,在臨床中有廣闊的應(yīng)用前景。

    3 磁共振波譜成像

    磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)是一種利用核磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用,對(duì)特定原子核及其他化合物定量分析的一種技術(shù)。與其他腫瘤相比,乳腺癌有較多的膽堿(Choline,Cho)參與磷脂代謝,這將使其在3.22ppm的游離膽堿、磷酸膽堿和甘油磷酸膽堿增至正常的3倍。良性腫瘤性病變及正常乳腺組織中,幾乎不能檢出在3.25ppm處的膽堿峰。Ba?ara等[13]研究表明,以出現(xiàn)Cho峰為乳腺惡性腫瘤診斷標(biāo)準(zhǔn),其敏感度為56.4%,準(zhǔn)確度為81.5%,提示氫質(zhì)子磁共振波譜(1Hmagnetic resonance spectroscopy,1HMRS)對(duì)乳腺良、惡性病變的鑒別有著重要的診斷意義。

    Vassiou等[14]研究表明,總膽堿濃度可作為惡性腫瘤的標(biāo)志物,在聯(lián)合DCE-MRI時(shí)其特異度可達(dá)96.4%左右,結(jié)合灌注成像時(shí),特異度幾乎可達(dá)100%。經(jīng)研究證實(shí),1H-MRS能夠監(jiān)測(cè)體內(nèi)腫瘤對(duì)NAC治療反應(yīng),當(dāng)總膽堿濃度和水/脂比率增高,提示體內(nèi)有殘存惡性腫瘤。小樣本研究[15]表明,標(biāo)化后膽堿信號(hào)下降率較正常的病理反應(yīng)更敏感。Tozaki等[16]在比較MRS和DWI對(duì)評(píng)價(jià)乳腺癌NAC早期反應(yīng)的初步研究中發(fā)現(xiàn),在首次化療后,膽堿值的變化與病灶大小變化呈正相關(guān),而ADC值的變化與后者無相關(guān)性,該結(jié)果提示膽堿變化在預(yù)測(cè)乳腺癌病理緩解方面較ADC值更敏感。

    23Na-MRI是一種新型的磁共振波譜成像技術(shù),已較廣泛應(yīng)用于臨床研究,如應(yīng)用于心、腦、腎等臟器的代謝性疾病診斷[17-18]。23Na-MRI成像中的信噪比較1H-MRS成像中的要低得多,主要因?yàn)樵谌梭w內(nèi)的鈉離子含量遠(yuǎn)低于氫質(zhì)子含量。增殖細(xì)胞中鈉離子含量異常增高,通過新生血管和腫瘤細(xì)胞間隙擴(kuò)大也會(huì)導(dǎo)致腫瘤內(nèi)總鈉濃度(total sodium concentration)增加。研究表明其能提高乳腺良、惡性腫瘤疾病鑒別的特異度[19]。Jacobs等[20]在乳腺腫瘤 NAC后發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)23Na顯著降低,表明其在評(píng)估NAC療效的應(yīng)用中具有一定的前景。

    1H-MRS是體內(nèi)單體素成像技術(shù),脂肪和水的整體變化均可降低其診斷的特異度,特別是對(duì)于異質(zhì)性腫瘤,如浸潤性小葉癌和導(dǎo)管原位癌,而部分容積效應(yīng)同樣會(huì)影響NAC效果評(píng)估。23Na-MRI新型的磁共振波譜成像技術(shù)應(yīng)用于乳腺仍需大樣本研究。

    4 T2*灌注成像

    磁共振灌注成像(perfusion-weighted imaging,T2*-PWI)是一種經(jīng)快速團(tuán)注對(duì)比劑后,對(duì)感興趣層面進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)MRI掃描,經(jīng)后處理軟件分析獲得感興趣區(qū)的灌注時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線,以間接評(píng)估病灶內(nèi)血流灌注狀態(tài)的功能性成像方法。其原理是利用團(tuán)注順磁性對(duì)比劑后,改變鄰近氫質(zhì)子共振頻率,使質(zhì)子自旋失相,導(dǎo)致T2或T2*時(shí)間縮短,T2信號(hào)減低實(shí)現(xiàn)的。乳腺癌是一種血管依賴性疾病,其發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸及預(yù)后都與腫瘤微血管密度(microvessel density,MVD)相關(guān),經(jīng)Shivakumar等[21]研究表明,乳腺良、惡性病變MVD差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)T2*-PWI成像原理,T2*-PWI依賴于病變組織微血管灌注變化,可間接反映病變組織 MVD,可應(yīng)用于乳腺良、惡性腫瘤鑒別診斷。

    Kvistad等[22]對(duì)130例乳腺疾病患者進(jìn)行 T2*-PWI研究,利用T2*-PWI診斷病變良、惡性,其診斷敏感性及特異性分別為79%、93%,較DCE-MRI特異性明顯增高。王蘭云等[23]研究結(jié)果顯示良性和惡性病灶最大信號(hào)丟失率差異有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),且95%可信區(qū)間無重疊,而兩者在DCE-MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)Ⅱ型曲線有較大交叉。

    T2*-PWI應(yīng)用動(dòng)脈自旋標(biāo)記 (arterial spin labelling,ASL)磁共振成像可對(duì)乳腺癌灌注進(jìn)行定量分析[24]。乳腺惡性腫瘤與中樞神經(jīng)系統(tǒng)不同,有血腦屏障保護(hù),其信號(hào)強(qiáng)度下降后并不能恢復(fù),因此,不能應(yīng)用于乳腺腫瘤全定量分析。文獻(xiàn)報(bào)道[21],MVD可作為乳腺癌預(yù)后的獨(dú)立指標(biāo),因此,T2*-PWI不僅可用于乳腺良、惡性腫瘤的鑒別診斷,還有望協(xié)助臨床監(jiān)測(cè)評(píng)估NAC早期療效及反應(yīng)[25]。

    NAC以抑制腫瘤血管生成為主,因此,可以通過T2*-PWI測(cè)量腫瘤血流灌注變化來了解腫瘤對(duì)NAC的反應(yīng)。利用microcirculation顯像技術(shù),使用專業(yè)軟件生成的微循環(huán)圖分析乳腺癌組織注射對(duì)比劑后的灌注和滲透性參數(shù),較腫瘤形態(tài)學(xué)變化更能評(píng)估NAC效果[25]。T2*-PWI是一種安全、無創(chuàng)的fMRI檢查技術(shù),并與病變MVD計(jì)數(shù)有較高的相關(guān)性,能定量提供病變灌注信息,在病變良、惡性鑒別、NAC評(píng)估及術(shù)前方案的制訂和應(yīng)用都有廣闊的前景。但目前T2*-PWI廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng),在乳腺方面的檢查技術(shù)及評(píng)估方法應(yīng)用尚不成熟;另外,關(guān)于乳腺癌的T2*-PWI敏感性、特異性文獻(xiàn)報(bào)道不一,臨床應(yīng)用尚有爭(zhēng)議。

    5 磁共振彈性成像

    磁共振彈性成像(magnetic resonance elastography,MRE)是一種無創(chuàng)性測(cè)量組織硬度或彈性的新技術(shù)。在常規(guī)MRI設(shè)備中添加一套頻率可調(diào)節(jié)的單頻振動(dòng)機(jī)械裝置,將振動(dòng)施加于人體表面,在受檢組織內(nèi)產(chǎn)生橫向傳播的剪切波及質(zhì)點(diǎn)位移,利用對(duì)運(yùn)動(dòng)敏感的成像序列掃描獲得反應(yīng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的圖像,對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理,獲得反映受檢組織內(nèi)部的彈性系數(shù)空間分布圖(即彈性圖)[26]。

    自MRE于1995年首次描述以來,已發(fā)表的研究探索了其許多潛在的臨床應(yīng)用,包括腦、甲狀腺、肺、心臟、乳腺和肌肉骨骼成像等。然而,利用MRE評(píng)估肝病應(yīng)用最為廣泛及成熟。最近文獻(xiàn)表明,MRE可作為一種更為安全、方便,可能更為準(zhǔn)確的方法,替代侵入性肝活檢,成為目前肝纖維化的診斷和分期的金標(biāo)準(zhǔn)[27]。乳腺M(fèi)RE研究較少。早期研究表明乳腺癌的硬度通常比良性結(jié)節(jié)和正常乳腺組織高。McKnight等[28]采用MRE證實(shí)了乳腺癌腫瘤區(qū)域平均硬度較周圍組織高4倍。Lorenzen等[29]研究也證明乳腺惡性浸潤性腫瘤的彈性值顯著高于乳腺良性病變,但在少數(shù)患者中兩者的彈性值范圍有一定重疊。Siegmann等[30]研究表明,MRE結(jié)合DCEMRI可使乳腺疾病診斷的特異度由75%提高到90%,敏感度提高至100%[31],但這一結(jié)論仍需更多的大樣本研究證實(shí)。

    6 小結(jié)及展望

    傳統(tǒng)的解剖成像僅能評(píng)估乳腺腫瘤大小和形態(tài),不能進(jìn)行功能評(píng)價(jià)。當(dāng)前更趨向于利用功能磁共振的各種功能性參數(shù),制定更加個(gè)性化、功能化的乳腺腫瘤NAC反應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。功能磁共振的未來應(yīng)用可與基因表達(dá)相關(guān)聯(lián)。有學(xué)者通過血管內(nèi)皮生長因子的基因芯片和免疫組織化學(xué)分析提出,基因表達(dá)模式涉及血管體積和滲透率改變,可以通過MRI評(píng)估血管體積及滲透率的變化,這是一種很有前途的研究領(lǐng)域。早期研究成果及最近的技術(shù)進(jìn)步表明,應(yīng)用功能磁共振對(duì)乳腺癌進(jìn)行檢測(cè)、診斷及評(píng)估NAC化療后反應(yīng)效果是顯著的,應(yīng)將其廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐。

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