ADC最大值聯(lián)合激素受體及人表皮生長因子受體2預(yù)測乳腺癌新輔助化療療效

李芷凡，劉欣然，王子圓，馮雯，雷軍強(qiáng)，2*

0 前言

隨著乳腺癌發(fā)病率的不斷增加，乳腺癌已經(jīng)成為全世界女性最常見的惡性腫瘤[1]。2021年，美國臨床腫瘤學(xué)會(huì)（ASCO）指南[2]推薦將新輔助化療（neoadjuvant chemotherapy, NAC）作為炎癥性乳腺癌患者或局部晚期患者的首選治療方法，這不僅提高了保乳手術(shù)的機(jī)會(huì)，還降低了腋窩分期，使晚期乳腺癌患者或有保乳意愿的患者可以獲得手術(shù)或保乳的機(jī)會(huì)[3]。然而，盡管NAC可使大部分患者受益，但仍有部分患者對NAC的反應(yīng)不佳，少數(shù)患者甚至在治療期間出現(xiàn)疾病進(jìn)展[4]。另外，化療藥物也會(huì)導(dǎo)致部分患者出現(xiàn)不良反應(yīng)（如骨髓抑制、肝腎功能損害、心力衰竭）[5-6]。因此，在化療前評估乳腺癌患者是否會(huì)從NAC中受益至關(guān)重要。病理完全緩解（pathological complete response, pCR）是新輔助治療療效評估中使用最廣泛的替代終點(diǎn)，與未獲得pCR 的患者相比，獲得pCR的患者總生存期和無病生存率更好[7]。因此pCR可作為預(yù)測長期臨床治療益處的替代終點(diǎn)[8-9]。

影像學(xué)檢查已經(jīng)成為評估NAC療效的重要方法，許多國內(nèi)外指南均推薦使用影像學(xué)方法來評估NAC療效[2,10]。雖然超聲檢查具有操作簡單、價(jià)格較低、無輻射等優(yōu)點(diǎn)，但是乳腺M(fèi)RI 在評估NAC 療效方面可以提供更多的信息以提高診斷的準(zhǔn)確度[11]。據(jù)報(bào)道，一些臨床病理學(xué)指標(biāo)也與pCR 相關(guān)。CHEN 等[12]發(fā)現(xiàn)高腫瘤細(xì)胞增殖指數(shù)（Ki-67）與更多pCR 事件相關(guān)。HAYASHI 等[13]發(fā)現(xiàn)雌激素受體（estrogen receptor,ER）和人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2, HER-2）表達(dá)狀態(tài)是pCR的重要因素。年齡、腫瘤體積，以及腫瘤級別等因素也被證明與pCR增加有關(guān)[14]。

早期預(yù)測乳腺癌患者NAC 療效有助于改進(jìn)患者的治療方案，因此開發(fā)一種無創(chuàng)準(zhǔn)確的預(yù)測模型對于指導(dǎo)乳腺癌患者的診療是非常必要的。本研究旨在創(chuàng)建并驗(yàn)證一種基于NAC 前MRI 的影像特征及臨床病理特征的列線圖模型，用于NAC 后乳腺癌患者pCR 的早期預(yù)測，以幫助臨床醫(yī)生制訂并及時(shí)調(diào)整治療方案，實(shí)現(xiàn)患者的個(gè)體化治療。

1 材料和方法

1.1 研究對象

本研究遵守《赫爾辛基宣言》并通過蘭州大學(xué)第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，免除受試者知情同意（批準(zhǔn)文號：LDYYLL2022-114）。回顧性收集2021 年1 月至2022 年10 月在蘭州大學(xué)第一醫(yī)院接受NAC 后進(jìn)行手術(shù)的乳腺癌患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）術(shù)前接受了NAC的乳腺癌患者；（2）完成了預(yù)先計(jì)劃的NAC方案；（3）在本院進(jìn)行手術(shù)并且進(jìn)行了病理評估；（4）接受NAC前進(jìn)行了MRI檢查，并通過超聲引導(dǎo)的穿刺活檢獲得免疫組織化學(xué)結(jié)果。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）臨床數(shù)據(jù)未完整記錄；（2）患者在化療前曾接受過其他治療；（3）圖像質(zhì)量差以致難以進(jìn)行評估。最終，本研究共納入82名患者資料。

所有患者的治療方案和治療周期遵循國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)指南[15]。所有乳腺癌患者均完成了≥4 周期的NAC，治療方案主要包括以蒽環(huán)類為基礎(chǔ)的化療、以紫杉醇為基礎(chǔ)的化療以及以蒽環(huán)類為基礎(chǔ)的化療序貫以紫杉醇為基礎(chǔ)的化療。HER-2 陽性患者也接受了曲妥珠單抗或/和帕妥珠單抗治療。

患者的臨床及病理信息包括年齡、體質(zhì)量指數(shù)（body mass index, BMI）、月經(jīng)狀態(tài)、腫瘤組織學(xué)類型、腫瘤組織學(xué)分級、Ki-67 指數(shù)、ER、孕激素受體（progesterone receptor, PR）及HER-2 表達(dá)狀態(tài)、分子亞型及NAC前腋窩淋巴結(jié)狀態(tài)等。

1.2 MRI掃描方案

所有檢查均在3.0 T MRI系統(tǒng)（SIGNA Architect,GE Healthcare, Milwaukee, WI）上進(jìn)行，使用8 通道專用乳腺相控陣線圈行常規(guī)MRI。掃描序列如下：（1）軸位T1WI序列；（2）軸位脂肪抑制T2WI序列；（3）軸位短時(shí)反轉(zhuǎn)恢復(fù)（short time inversion recovery,STIR）擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging,DWI）序列，b值為0、800 s/mm2；（4）軸位脂肪抑制動(dòng)態(tài)對比 增 強(qiáng)MRI（dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI）序列，經(jīng)肘靜脈團(tuán)注0.2 mL/kg 加樂顯（Gadobutrol, Bayer），速率為2.0 mL/s，隨后注射20 mL 生理鹽水沖管，單期掃描時(shí)間為60 s，共8 期。MR圖像具體采集參數(shù)如表1所示。

表1 MRI圖像采集參數(shù)Tab.1 The acquisition parameters of MRI images

1.3 影像特征評估

MRI 影像特征分別由兩名住院醫(yī)師（均具有3 年的影像診斷經(jīng)驗(yàn)）獨(dú)立進(jìn)行評估，并以二者評估一致的結(jié)果為準(zhǔn)。放射科醫(yī)師不知道腫瘤病理反應(yīng)結(jié)果以及其他放射科醫(yī)生對圖像的解釋。當(dāng)評估結(jié)果不一致時(shí)，則與另一位主任醫(yī)師（具有25年的影像診斷經(jīng)驗(yàn)）進(jìn)行討論來確定最終結(jié)果。MRI 影像學(xué)特征包括：病灶數(shù)量（單灶或多灶性病變）、病變類型（腫塊/非腫塊增強(qiáng)）、腫瘤的最大徑、腫瘤的邊緣形態(tài)、病灶內(nèi)部強(qiáng)化特點(diǎn)、時(shí)間-信號強(qiáng)度曲線（time-signal intensity curve, TIC）類型、背景實(shí)質(zhì)強(qiáng)化程度以及腫瘤ADC 值。ADC 值是在識別ADC 圖中的低信號腫瘤區(qū)域后，在病變上手動(dòng)繪制二維ROI，避開正常的乳腺組織，脂肪組織和壞死區(qū)域來測量的。記錄了ADC的最小值（ADCmin）、平均值（ADCmean）和最大值（ADCmax）。

1.4 病理學(xué)評估

免疫組化染色表達(dá)水平＞1%表明ER、PR 陽性[16]。免疫組織化學(xué)染色評分為3+定義為HER-2陽性。如果HER-2評分為2+，則通過基因擴(kuò)增與原位雜交進(jìn)行鑒定[17]。如果染色陽性率≥20%，Ki-67增殖指數(shù)被歸類為高增殖，＜20%被歸類為低增殖[18]。依據(jù)ER、PR、HER-2 及Ki-67 表達(dá)進(jìn)行分子分型。ER、PR、HER-2 和Ki-67表達(dá)的NAC前狀態(tài)是從穿刺標(biāo)本的免疫組織化學(xué)分析中獲得的。NAC 后的病理反應(yīng)評估基于Miller-Payne 系統(tǒng)[19]，pCR 被定義為乳腺原發(fā)灶無浸潤性癌（可存在導(dǎo)管原位癌）且區(qū)域淋巴結(jié)陰性，即原發(fā)灶MP5級且淋巴結(jié)陰性[20]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 24.0軟件（IBM, Armonk, NY, USA）和R軟件4.1.2（RStudio, Boston, MA）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。對于連續(xù)變量，正態(tài)性檢驗(yàn)采用Kolmogorov-Smirnov法進(jìn)行，并且使用均值±標(biāo)準(zhǔn)差或中位數(shù)（四分位數(shù)間距）來表示，獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)被用于連續(xù)變量的組間比較。約登指數(shù)用于確定連續(xù)變量的最佳截?cái)嘀?。分類變量使用頻數(shù)（百分比）表示，χ2檢驗(yàn)或Fisher 精確檢驗(yàn)用于分類變量的比較。

對于獨(dú)立預(yù)測因素的選擇，首先進(jìn)行單因素邏輯回歸分析，然后選擇差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）的變量再進(jìn)行多因素邏輯回歸分析，最終篩選出pCR的獨(dú)立預(yù)測因素（P＜0.05）用于構(gòu)建多因素邏輯回歸模型，并繪制列線圖。

進(jìn)行Hosmer-Lemeshow 檢驗(yàn)判斷列線圖的擬合情況。當(dāng)P＞0.05時(shí)，列線圖擬合較好。繪制校準(zhǔn)曲線評估列線圖預(yù)測的結(jié)果和實(shí)際結(jié)果間的一致性。使用ROC曲線評價(jià)列線圖模型的診斷價(jià)值，曲線下面積（area under the curve, AUC）越大，代表診斷價(jià)值越高。決策曲線分析（decision curve analysis,DCA）用于評價(jià)模型的臨床應(yīng)用的凈獲益。采用Bootstrap法驗(yàn)證列線圖。

2 結(jié)果

2.1 患者特征

本研究共納入82 名患者資料，患者年齡為（51.96±10.81）歲。82 名患者中29 名患者實(shí)現(xiàn)了pCR，53 名患者未實(shí)現(xiàn)pCR。兩組患者的影像示意圖如圖1、圖2所示。兩組患者的臨床、病理及影像特征如表2 所示。pCR 組和非pCR 組間，除腋窩淋巴結(jié)狀態(tài)、分子亞型、ER、PR 及HER-2 狀態(tài)、ADCmean、ADCmin及ADCmax值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）外，其余特征間差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖1 女，60 歲，左乳浸潤性導(dǎo)管癌，行6 周期新輔助化療（neoadjuvant chemotherapy, NAC）后手術(shù)，術(shù)后病理證實(shí)為病理完全緩解（pathological complete response, pCR）。1A～1E 分別為化療前T1WI、脂肪抑制T2WI（T2 weighted imaging fat saturation, FS-T2WI）、動(dòng)態(tài)對比增強(qiáng)MRI（dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI）、擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging, DWI）、表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient, ADC）影像，可見左乳腫物異常強(qiáng)化并彌散受限；1F～1J分別為化療后T1WI、FS-T2WI、DCE-MRI、DWI、ADC影像，各序列均未見腫塊及異常強(qiáng)化。Fig.1 Female, 60 years old, invasive ductal carcinoma of the left breast, underwent surgery after 6 cycles of neoadjuvant chemotherapy (NAC), and the postoperative pathology confirms that the breast cancer achieves pathological complete response (pCR).1A-1E are images of T1WI, T2 weighted imaging fat saturation (FS-T2WI), dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI), diffusion-weighted imaging (DWI) and apparent diffusion coefficient (ADC) before NAC,respectively.The left breast mass is abnormally enhanced and dispersed is restricted.1F-1J are images of T1WI, FS-T2WI, DCE-MRI, DWI, and ADC after NAC,and there are no masses and abnormal enhancement in each sequence.

圖2 女，51 歲，右乳浸潤性導(dǎo)管癌，行6 周期新輔助化療（neoadjuvant chemotherapy, NAC）后手術(shù)，術(shù)后病理發(fā)現(xiàn)殘留大量浸潤性癌（非特殊類型，Ⅲ級），Miller-Payne 分級為2 級。2A～2E 分別為化療前T1WI、脂肪抑制T2WI（T2 weighted imaging fat saturation, FS-T2WI）、動(dòng)態(tài)對比增強(qiáng)MRI（dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI）、擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging, DWI）、表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient, ADC）影像，可見右乳外上象限腫物異常強(qiáng)化并彌散受限；2F～2J分別為化療后T1WI、FS-T2WI、DCE-MRI、DWI、ADC影像，可見右乳外上象限異常強(qiáng)化腫物較前略增大。Fig.2 Female, 51 years old, invasive ductal carcinoma of right breast, underwent surgery after 6 cycles of neoadjuvant chemotherapy (NAC), and a large number of invasive carcinomas (non-special type, grade Ⅲ) are found in the postoperative pathology, and Miller-Payne is grade 2.2A-2E are images of T1WI, T2 weighted imaging fat saturation(FS-T2WI), dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI), diffusion-weighted imaging (DWI) and apparent diffusion coefficient (ADC) before NAC, respectively.It is shown that the mass in the outer upper quadrant of the right breast is abnormally enhanced and diffused is restricted.The images of T1WI, FS-T2WI, DCE-MRI, DWI, and ADC after NAC show that the abnormally reinforced mass in the outer upper quadrant of the right breast is slightly larger than before.

表2 患者基線特征表Tab.2 Patients characteristics

2.2 單因素邏輯回歸分析

腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（P=0.03）、分子亞型（Luminal B型，P=0.02）、ER狀態(tài)（P＜0.01）、PR狀態(tài)（P＜0.01）、HER-2 狀態(tài)（P＜0.01）、ADCmean（P＜0.01）、ADCmin（P＜0.01）、ADCmax（P＜0.01）顯示為pCR 的相關(guān)預(yù)測因素，見表3。不同ADC 值的最佳截?cái)嘀担ˋDCmean:0.915×10-3mm2/s；ADCmin:0.505×10-3mm2/s；ADCmax:1.475×10-3mm2/s）是通過繪制預(yù)測pCR的ROC曲線來確定的。

表3 單因素邏輯回歸分析Tab.3 Univariate logistic regression analysis

2.3 多因素邏輯回歸分析

將單因素分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的因素納入多因素邏輯回歸分析，結(jié)果顯示，PR 狀態(tài)（P=0.04）、HER-2 狀態(tài)（P＜0.01）、ADCmax（P=0.03）為pCR 的獨(dú)立預(yù)測因素，見表4。

表4 多因素邏輯回歸分析Tab.4 Multivariate logistic regression analysis

2.4 列線圖的開發(fā)及驗(yàn)證

本研究結(jié)合PR狀態(tài)、HER-2狀態(tài)以及ADCmax構(gòu)建了二元多因素邏輯回歸模型以預(yù)測乳腺癌患者NAC 后pCR，并繪制了列線圖（圖3）。通過繪制列線圖的ROC曲線（圖4）得到列線圖的AUC值為0.86（0.78-0.94），表明列線圖對于可實(shí)現(xiàn)pCR 的患者具有良好的區(qū)分度。Bootstrap 校正的C 指數(shù)為0.84，說明模型的預(yù)測能力良好。校正曲線（圖5）表明列線圖預(yù)測的pCR 與實(shí)際的pCR 之間具有較好的一致性。Hosmer-Lemeshow 檢驗(yàn)顯示模型的擬合優(yōu)度良好（P=0.97）。DCA 曲線如圖6 所示。上述圖像的繪制均通過R軟件4.1.2（RStudio, Boston, MA）完成。

圖3 預(yù)測乳腺癌患者新輔助化療后病理完全緩解的列線圖。PR：孕激素受體；HER-2：人表皮生長因子受體2；ADC：表觀擴(kuò)散系數(shù)；pCR：病理完全緩解。Fig.3 Nomogram for predicting pCR after neoadjuvant chemotherapy in breast cancer patients.PR: progesterone receptor; HER-2: human epidermal growth factor receptor 2; ADC: apparent diffusion coefficient;pCR: pathological complete response.

圖4 列線圖的ROC曲線。圖5 列線圖的校準(zhǔn)曲線。圖6 列線圖的DCA曲線。DCA：決策曲線分析。Fig.4 ROC curve of nomogram.Fig.5 Calibration curve of nomogram.Fig.6 DCA curve of nomogram.DCA: decision curve analysis.

3 討論

本研究結(jié)合臨床病理特征及MRI影像特征，構(gòu)建了列線圖模型，以期實(shí)現(xiàn)對NAC 后pCR 患者的準(zhǔn)確預(yù)測。對NAC療效的早期預(yù)測可以幫助臨床醫(yī)生及時(shí)調(diào)整對NAC反應(yīng)不佳患者的治療方案，避免手術(shù)時(shí)機(jī)的延誤，實(shí)現(xiàn)患者的個(gè)性化診療。與近年來發(fā)表的單獨(dú)影像特征預(yù)測模型研究[21-22]相比，本研究分析了基于多序列MRI的多個(gè)影像特征，并且與臨床病理學(xué)特征相聯(lián)合，構(gòu)建的列線圖模型顯示出更優(yōu)的預(yù)測效能。

3.1 MRI影像特征預(yù)測乳腺癌NAC療效的價(jià)值

背景實(shí)質(zhì)強(qiáng)化（background parenchymal enhancement, BPE）作為乳腺DCE-MRI 研究中的重要評估指標(biāo)，在評估乳腺癌NAC療效方面也受到了人們的廣泛關(guān)注。雖然有研究[23]表明NAC前BPE程度可作為HER-2 陽性乳腺癌患者NAC 后達(dá)到pCR 的預(yù)測因素，但是也有研究[24-25]發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者中pCR 組和非pCR組在基線BPE方面沒有差異。本研究的結(jié)果也顯示BPE無法作為pCR的獨(dú)立預(yù)測因素。有研究[23]推測這種差異的原因可能與HER-2基因的表達(dá)有關(guān)，但是這一推論尚未得到證實(shí)，未來還需要進(jìn)一步探索。定量MRI 可以通過評估細(xì)胞結(jié)構(gòu)和血管結(jié)構(gòu)的早期變化，實(shí)現(xiàn)對疾病的治療反應(yīng)的早期預(yù)測。作為功能MRI 的定量參數(shù)之一，ADC 值可以提供水?dāng)U散率的定量測量，并提供有關(guān)腫瘤細(xì)胞及其細(xì)胞膜完整性的信息[26]。HAHN 等[27]的研究表明在DCE-MRI 中加入DWI 顯著提高了預(yù)測病理反應(yīng)的診斷性能。LIANG等[21]的研究也顯示ADC 值是pCR 的獨(dú)立預(yù)測因素，并被用于該研究列線圖預(yù)測模型的建立。另外，還有研究[28]表明與ADCmean值及ADCmin值相比，ADCmax值可以提供更多的腫瘤內(nèi)在信息。這些研究的結(jié)果與本研究的發(fā)現(xiàn)也是一致的。

3.2 病理學(xué)指標(biāo)預(yù)測乳腺癌NAC療效的價(jià)值

先前ESSERMAN 等[29]以及ALBA 等[30]的研究都顯示PR 陰性乳腺癌患者更易實(shí)現(xiàn)NAC 后的pCR。VAN MACKELENBERGH 等[31]的研究也發(fā)現(xiàn)PR 陰性腫瘤患者的pCR 率高于PR 陽性患者，并且該研究也顯示PR 陰性是乳腺癌患者能否實(shí)現(xiàn)pCR的一個(gè)獨(dú)立預(yù)測因素。PR 陰性的乳腺癌表現(xiàn)出對化療藥物更高的敏感性[32]，這可能與PR 陰性乳腺癌細(xì)胞增殖指數(shù)高且分化程度低有關(guān)。

對于HER-2 狀態(tài)，有研究[29]發(fā)現(xiàn)HER-2 陽性患者的pCR 率（39%）明顯高于HER-2 陰性患者（18%）。HAQUE 等[33]的研究結(jié)果也顯示在不同病理類型的患者中，HER-2陽性患者的pCR率最高（38.7%）。GOORTS等[34]及Lü 等[35]的研究也顯示激素受體陰性及HER-2 陽性的患者更易實(shí)現(xiàn)pCR。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因一方面可能是由于HER-2陽性提示腫瘤細(xì)胞增殖活性加強(qiáng)，增加了對化療的敏感性；另一方面，HER-2 陽性乳腺癌患者都接受了曲妥珠單抗或/和帕妥珠單抗靶向治療，臨床治療效果較好。本研究的發(fā)現(xiàn)與之前研究的結(jié)果一致，進(jìn)一步支持了本研究結(jié)果的可靠性。另外，許多研究[36-37]表明，Ki-67水平與腫瘤細(xì)胞增殖有關(guān)，可用于預(yù)測乳腺癌NAC 反應(yīng)，但是在本研究中并沒有發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果，可能是本研究樣本量較少的緣故。

3.3 局限性

本研究仍然存在一些局限性：（1）本研究的樣本量較小，未來的研究中可能需要更多的病例；（2）所有分析的案例均來自同一醫(yī)院，沒有進(jìn)行外部驗(yàn)證，因此研究結(jié)果可能并不普遍適用；（3）本研究為回顧性研究，未來應(yīng)進(jìn)行更高質(zhì)量的前瞻性研究。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)了一種結(jié)合PR、HER-2 狀態(tài)及ADC 最大值的列線圖來預(yù)測乳腺癌患者NAC 后的pCR。Bootstrap 內(nèi)部驗(yàn)證分析顯示，列線圖估計(jì)值和實(shí)際pCR概率之間具有良好的區(qū)分和一致性。AUC值確認(rèn)該模型具有良好的臨床診斷價(jià)值。列線圖對于臨床醫(yī)生預(yù)測pCR具有重要價(jià)值，可能有利于指導(dǎo)治療方案的制訂。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：雷軍強(qiáng)設(shè)計(jì)本研究的方案，對稿件重要的智力內(nèi)容進(jìn)行了修改；李芷凡起草和撰寫稿件，獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù)；劉欣然、王子圓、馮雯獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù)，對稿件重要的智力內(nèi)容進(jìn)行了修改；馮雯獲得了甘肅省教育科技創(chuàng)新項(xiàng)目資助。全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負(fù)責(zé)，確保本研究的準(zhǔn)確性和誠信。