3.0 T 磁共振酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移成像在乳腺疾病中應(yīng)用價(jià)值的初步研究

文潔，王猛，向露，劉周，任雅，楊倩，羅德紅，2*

作者單位：1.國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院，深圳518000；2.國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院，北京100021

2000 年以來，化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移(chemical exchange saturation transfer，CEST)成像已成為磁共振分子成像領(lǐng)域的重要研究方向[1]。磁共振酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移(amide proton transfer，APT)加權(quán)成像是一種無創(chuàng)、無輻射的新型化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像技術(shù)，在2003 年由Zhou 等[2]首次提出，距離水峰+3.5 ppm處為酰胺質(zhì)子峰，在此施加偏共振飽和脈沖后，該處水信號下降，提示酰胺質(zhì)子和大量水質(zhì)子之間的交換[3]，可以在沒有外源性對比劑的情況下檢測與內(nèi)源性流動蛋白、胞漿蛋白和肽相關(guān)的主鏈酰胺質(zhì)子[4]。早期關(guān)于該成像技術(shù)應(yīng)用的研究主要集中在腦部腫瘤的鑒別診斷、預(yù)測預(yù)后等[5-7]，近年來有該成像技術(shù)在7.0 T 高場磁共振下檢測乳腺癌裸鼠模型的研究[8]，7.0 T 磁共振下在健康女性志愿者中進(jìn)行乳腺APT 成像[9,10]，證實(shí)了7.0 T 磁共振可檢測到健康人類乳腺纖維腺組織的APT 效應(yīng)。目前3.0 T 磁共振中應(yīng)用APT 成像已經(jīng)被應(yīng)用人體多個(gè)系統(tǒng)的良、惡性病變鑒別診斷、療效評估等[11-13]，但就3.0 T 磁共振APT 成像在乳腺疾病中的應(yīng)用，國內(nèi)外僅有個(gè)別報(bào)道，相關(guān)的研究尚處于起步階段。本研究旨在利用3.0 T磁共振的APT成像，初步探索其在乳腺疾病應(yīng)用的價(jià)值，包括乳腺良、惡性病變、正常組織間APT 值的差異及不同病理組織學(xué)特征的乳腺癌APT值的差異。

1 資料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析2020 年1 月至2020 年12 月我院進(jìn)行3.0 T乳腺M(fèi)R 檢查的患者。本研究經(jīng)過中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)文號：KYLX2021-41)。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1) MR 檢查前未行手術(shù)、穿刺或放化療者；(2)患者已掃描APT成像序列；(3)獲得最終病理結(jié)果的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：MRI 的APT 成像圖像質(zhì)量不佳或病灶過小，無法判斷病灶，不能用于分析者。

1.2 MR檢查方法

采用GE公司3.0 T超導(dǎo)磁共振掃描儀，8通道乳腺專用磁共振線圈，患者俯臥位掃描，雙側(cè)乳腺自然懸垂于乳腺專用線圈內(nèi)。掃描序列及相關(guān)參數(shù)如下：(1)常規(guī)MR掃描。軸位T1WI平掃不壓脂序列(TR=537 ms，TE=6.3 ms，矩陣320×256，帶寬=83.33×2，層厚=5 mm, NEX=1)及T2WI 壓脂序列(TR=5230 ms，TE=85 ms，矩陣320×256,帶寬=62.5×2，層厚=5 mm，NEX=1)；矢狀位T2 壓脂序列(TR=3259 ms，TE=102 ms，矩陣288×224，帶寬=50×2，層厚=4 mm，NEX=2)。(2)擴(kuò)散加權(quán)成像掃描。軸位：掃描層面同軸位壓脂序列，采用單次激發(fā)EPI序列，b 值分別取0、800 s/mm2。(3) 2D APT 掃描。雙側(cè)乳腺同時(shí)成像，序列SSFSE (TR=3000 ms，TE=Minimum，矩陣128×128，層厚/層數(shù)=4 mm/1，自動局部高階勻場，飽和脈沖時(shí)間2000 ms，掃描時(shí)間4 min 30 s)。

1.3 圖像分析

影像學(xué)圖像由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的乳腺放射學(xué)診斷醫(yī)師共同分析，如有爭議協(xié)商解決。對乳腺疾病顯示最大層面的腫瘤組織進(jìn)行APT 序列掃描，將MR 掃描所獲得的圖像傳至后處理工作站，在避開肉眼所見的出血、壞死區(qū)時(shí)測量病變的APT值，并三次測量取其平均值。

1.4 病理結(jié)果

所有患者進(jìn)行手術(shù)或穿刺活檢(其中68 例為手術(shù)切除，13 例為穿刺活檢)獲得的最終病理結(jié)果。其中所有乳腺癌的患者查閱免疫組化結(jié)果：雌激素受體(estrogen receptor，ER)、孕激素受體(progesterone receptor，PR)、Her-2 受體、Ki-67 表達(dá)情況。ER 和PR 的結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：陽性腫瘤細(xì)胞≥10%為陽性，＜10%為陰性。Her-2 的檢驗(yàn)對免疫組化染色(-)或(+)判斷為陰性，(+++)判斷為陽性；若結(jié)果為(++)者，則需進(jìn)一步進(jìn)行FISH 試驗(yàn)，F(xiàn)ISH 試驗(yàn)為Her-2 擴(kuò)增陽性則判定為Her-2 陽性，相反則為陰性。Ki-67 以20%為界值[14]，低于20%為低表達(dá)，高于20%為高表達(dá)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，不符合正態(tài)分布的計(jì)量資量用中位數(shù)(四分位間距)表示。采用方差分析比較多組不同病變的組間差異。兩樣本方差齊性好時(shí)，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布時(shí)，則采用非參數(shù)(Kruskal-Wallis)檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料間比較采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

一共有81 例患者81 個(gè)病灶納入研究，80 例為女性，僅1 例為男性乳腺癌。惡性病變組：56 例均為乳腺癌，病理類型包括：浸潤性乳腺癌非特殊類型32 例，浸潤性乳腺癌非特殊類型伴導(dǎo)管原位癌成分19例，導(dǎo)管原位癌2例，乳腺黏液性癌2 例，乳腺化生性癌1 例。良性病變組：25 例，病理類型包括：纖維腺瘤9例，腺病5例，導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤4例，乳腺炎癥4例，良性葉狀腫瘤1 例，良性腺肌上皮瘤樣改變伴乳頭狀增生1 例，乳腺腺病瘤1 例。發(fā)病年齡從25～76 歲，惡性病變發(fā)病年齡(48.8±11.8)歲，良性病變發(fā)病年齡(37.9±10.1)歲。

2.2 乳腺良、惡性病變與正常腺體組織間的組間差異

惡性病變組56 例，均為乳腺癌，共測量40 例乳腺癌對側(cè)乳腺的正常腺體組織的APT 值作為正常對照組，其中16 例乳腺癌對側(cè)無可測量的正常腺體組織(如男性乳腺癌、對側(cè)僅為脂肪組織、對側(cè)圖像質(zhì)量差等)。良性病變組25 例，共測量24 例對側(cè)乳腺的正常腺體組織作為對照(1 例對側(cè)腺體組織無法測量)。三組病變組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)(表1)。

表1 不同乳腺良、惡性病變間APT值間的差異性

2.3 乳腺良、惡性病變與對側(cè)正常腺體組平均APT的比較

乳腺惡性病變組均為乳腺癌，乳腺癌平均APT值(1.781±1.103)%高于乳腺癌對側(cè)正常腺體組平均APT 值(0.868±0.565)%，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01) (圖1、表2)。乳腺良性病變平均APT 值(1.756±0.752)%高于其對側(cè)正常腺體組平均APT 值(1.101±0.372)%，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05) (圖2、表2)。乳腺癌平均APT 值(1.781±1.103)%與乳腺良性病變平均APT 值(1.756±0.752)%差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05) (表2)。乳腺惡性、良性病變對側(cè)正常腺體組織平均APT值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)(表2)。

圖1 女，56歲，右側(cè)乳腺浸潤性癌，部分呈微乳頭狀癌形態(tài)。A為APT原始圖，病變呈不均勻高信號。B為APT偽彩圖像，右側(cè)病變APT值為3.477%。該病例對側(cè)無可測量的正常腺體組織。C為T2WⅠ圖像。D為H&E染色病理圖(×4) 圖2 女，45歲，右側(cè)乳腺良性葉狀腫瘤。A為APT原始圖。B為APT偽彩圖像，右側(cè)乳腺病變APT值為2.56%，對側(cè)正常腺體組織APT值為0.673%。C為T2WⅠ圖像。D為H&E染色病理圖(×4)

表2 不同乳腺良、惡性病變間APT值間的差異性

2.4 不同組別乳腺癌的APT值的比較

APT 值在乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組/無轉(zhuǎn)移組、ER 陽性組/陰性組、PR 陽性組/陰性組、Her-2 陽性組/陰性組，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05) (表3)。Ki-67 高表達(dá)與低表達(dá)組間的APT值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表3 不同組別乳腺癌的APT值比較

56例乳腺癌中有浸潤程度分級的為47例浸潤性乳腺癌，其中Ⅰ級5 例，Ⅱ級18 例，Ⅲ級24 例。因?yàn)棰窦壊±^少，乳腺癌浸潤程度Ⅰ級與Ⅱ級分為同一組，其APT 值1.163(0.833)%較Ⅲ級病例的APT 值1.675 (0.887)%更低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

3 討論

APT是一種從細(xì)胞分子水平探測體內(nèi)蛋白質(zhì)、多肽濃度及酸堿度的成像序列，檢測來自內(nèi)源性分子的化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移對比度[15]，可反映細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)中游離蛋白質(zhì)及多肽質(zhì)子與水中氫質(zhì)子交換速率的變化[16]，推斷內(nèi)環(huán)境酸堿度及蛋白質(zhì)和多肽的濃度。國內(nèi)外對APT 成像在乳腺組織中的應(yīng)用報(bào)道較少，現(xiàn)相關(guān)研究處于起步階段。本研究對APT 成像在乳腺組織的臨床應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究，初步探索了該成像技術(shù)在乳腺疾病中的應(yīng)用價(jià)值。

3.1 乳腺良性、惡性病變與對側(cè)正常腺體組織的APT 值間的差異

本研究中的乳腺癌APT 值及乳腺良性病變APT 值均高于對側(cè)正常腺體組織。乳腺癌癌組織分裂增殖較為旺盛，腫瘤細(xì)胞聚集區(qū)的蛋白質(zhì)或多肽的含量明顯增加，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和(或)多肽的酰胺質(zhì)子與自由水質(zhì)子進(jìn)行能量交換[8]，存在相對明顯化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移效應(yīng)，而正常組織的此處效應(yīng)不明顯，證明乳腺癌細(xì)胞的氨基質(zhì)子交換率與正常組織細(xì)胞存在不同，因此乳腺癌細(xì)胞的APT 信號強(qiáng)度與正常組織存在區(qū)別[8]。乳腺良性疾病細(xì)胞聚集較密集、豐富，氨基質(zhì)子交換率高于正常腺體組織，證實(shí)了乳腺癌、乳腺良性病變細(xì)胞的酰胺質(zhì)子交換率高于正常組織。

3.2 乳腺良性、惡性病變間APT值的比較

有研究[17]利用APT 成像的參數(shù)非對稱性磁化轉(zhuǎn)移率(magnetization transfer ratio asymmetry，MTRasym)鑒別乳腺良、惡性病變，乳腺良性組MTRasym 為(5.16±1.09)%大于乳腺惡性組的(4.41±0.64)% (P＜0.01)，其AUC 值為0.729。而本研究中乳腺惡性、良性病變APT 值差異不存在顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示APT 在乳腺良、惡性病變鑒別上意義有限，可能與本研究中乳腺良性病變較少，且病理類型多樣化有關(guān)；可能存在良性病變的細(xì)胞密度大、細(xì)胞蛋白質(zhì)/多肽含量豐富，與惡性病變間酰胺質(zhì)子交換率差異性不顯著，今后擬采集更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究。

3.3 不同亞組乳腺癌間APT值的比較

本研究中Ki-67高表達(dá)組/低表達(dá)組的乳腺癌APT值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，細(xì)胞增殖指數(shù)Ki-67為高表達(dá)的乳腺癌APT值較Ki-67低表達(dá)的乳腺癌APT值高，提示細(xì)胞增殖活躍的乳腺癌其酰胺質(zhì)子交換率大。乳腺癌浸潤程度Ⅰ級與Ⅱ級的APT值1.163 (0.833)%較Ⅲ級病例的APT 值1.675 (0.887)%更低，提示乳腺癌浸潤程度高的乳腺癌其組織分裂增殖較為旺盛，腫瘤細(xì)胞聚集區(qū)的蛋白質(zhì)或多肽的含量明顯增加，酰胺質(zhì)子交換率較浸潤級別低的乳腺癌更大，其細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)濃度的變化情況更明顯。有研究[18]肝癌的APT成像中術(shù)前APT信號強(qiáng)度與肝癌的組織學(xué)分級具有正相關(guān)性(r=0.679，P＜0.001)。APT顯像用于評估宮頸鱗狀細(xì)胞癌的組織學(xué)分級[19]，發(fā)現(xiàn)APT的信號強(qiáng)度與宮頸鱗狀細(xì)胞癌分級呈正相關(guān)。有研究[20]表明，低級別膠質(zhì)瘤到高級別膠質(zhì)瘤，其APT 信號強(qiáng)化逐漸增加，APT信號強(qiáng)化與Ki-67、細(xì)胞密度呈正相關(guān)。這些研究[18-20]與我們的研究結(jié)果相類似，提示APT 成像可能是一種預(yù)測腫瘤組織學(xué)分級和細(xì)胞增殖程度的新的研究方法。

3.4 本研究的不足之處

本文的不足之處：(1)掃描應(yīng)用2D 的APT 序列，僅獲得病變最大層面的圖像，部分病灶因?yàn)椴≡钶^小，而無法正確選擇掃描圖層，或者掃描后無法辨認(rèn)較小的病灶。(2)因掃描總的病例較少，檢查的總體樣本量不足，良性病例數(shù)較少，且病理類型多樣化，今后擬擴(kuò)大樣本量繼續(xù)研究。

綜上所述，APT序列作為分子影像學(xué)領(lǐng)域的一種新的成像方式，在乳腺良、惡性病變較正常組織有更高的APT 效應(yīng)，證實(shí)了利用APT 評估乳腺病變的可行性。并且，初步的研究顯示APT 與乳腺癌的預(yù)后指標(biāo)細(xì)胞增殖指數(shù)Ki-67 的高低及浸潤程度有關(guān)，提示APT成像可潛在用于預(yù)測乳腺癌的預(yù)后。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。

致謝：感謝GE 公司磁共振科研團(tuán)隊(duì)錢龍博士提供的技術(shù)支持。