應(yīng)變力與剪切波彈性成像對乳腺癌新輔助化療后病理反應(yīng)預(yù)測效能的比較

馬 燕，臧 麗，李 晶，任衛(wèi)東，鄧力軍

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽 110004）

應(yīng)變力與剪切波彈性成像對乳腺癌新輔助化療后病理反應(yīng)預(yù)測效能的比較

馬 燕，臧 麗，李 晶，任衛(wèi)東，鄧力軍

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽 110004）

目的：評估并比較應(yīng)變力（Strain elastography，SE）與剪切波（Shear-wave elastography，SWE）彈性成像技術(shù)預(yù)測乳腺癌新輔助化療（Neoadjuvant chemotherapy，NACT）的病理反應(yīng)性的能力。方法：納入符合條件的乳腺癌患者56例，分別使用SE、SWE評估穿刺活檢前乳腺腫物的硬度，記錄穿刺活檢的免疫組化結(jié)果及NACT后腫物切除的病理反應(yīng)性，進(jìn)一步采用Logistic回歸分析得出影響NACT病理完全緩解（Pathological complete response，pCR）的獨立影響因素。繪制不同指標(biāo)預(yù)測pCR結(jié)局受試者工作特征（Receiver operation characteristic，ROC）曲線，并評估其總體診斷效能，Z檢驗比較不同指標(biāo)的曲線下面積（AUC）差異。結(jié)果：參照Miller-Panye分級，術(shù)后證實pCR組14例。SE高彈性評分、SWE平均硬度分級是pCR的獨立影響因素。診斷試驗證實SE應(yīng)變率比值的預(yù)測效能最佳，AUC為0.92±0.04（SE），SWE平均硬度的AUC為0.81±0.06（SE），兩種彈性成像技術(shù)的總體診斷效能差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.12）。結(jié)論：彈性成像可較好地預(yù)測pCR結(jié)局，有助于提高NACT的臨床應(yīng)用價值。

乳腺腫瘤；超聲檢查，乳房

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率逐年增加，但死亡率未相應(yīng)增加，原因在于乳腺癌的早期診斷和術(shù)后預(yù)防復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的輔助治療的合理應(yīng)用。新輔助化療 （Neoadjuvant chemotherapy，NACT）作為乳腺癌傳統(tǒng)的治療手段的重要補(bǔ)充，在乳腺癌治療中有重要的地位[1]。NACT后病理反應(yīng)性存在明顯的個體化差異，病理完全緩解（Pathological complete regress，pCR）是乳腺癌患者長期預(yù)后良好的重要因素，其與總體及無病生存率密切相關(guān)，而對于部分NACT抵抗的乳腺癌患者，NACT非但不能提高診療效果，反而增加藥物不良反應(yīng)風(fēng)險。因此，早期預(yù)測NACT的病理反應(yīng)性，對于指導(dǎo)乳腺癌患者選擇個體化治療，乃至提高患者長期生存率都是十分重要的[2]。

超聲彈性成像作為重要的新型超聲顯像技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于乳腺癌的診斷及治療效果的評估，是對常規(guī)二維灰階超聲的重要補(bǔ)充。臨床上常用的超聲彈性成像技術(shù)主要包括應(yīng)變力彈性成像（Strain elastography，SE）及剪切波彈性成像（Shear-wave elastography，SWE），二者以不同的模式評估乳腺病灶硬度，二者的可重復(fù)性及再現(xiàn)性均較好[3]。本研究通過乳腺癌患者NACT前癌組織的彈性值來預(yù)測乳腺癌對NACT的病理反應(yīng)性，并將SE與SWE的診斷效能進(jìn)行比較，進(jìn)一步探討超聲彈性成像預(yù)測NACT病理反應(yīng)性的可能機(jī)制及臨床應(yīng)用前景。

1 資料與方法

1.1 一般資料

連續(xù)納入2014年7月—2016年2月來我院經(jīng)粗針穿刺活檢確診為Ⅱ～Ⅲ期并經(jīng)NACT完整治療周期治療后手術(shù)的女性乳腺癌患者56例，年齡28～64歲，中位年齡48（39～55）歲，腫瘤的最大徑中位數(shù)為3.70（2.65～5.20）cm。所有患者未經(jīng)放療、化療及內(nèi)分泌治療，且均未見遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

所有患者均經(jīng)4～6個周期NACT治療后進(jìn)行手術(shù)治療?；煼桨福翰捎肨EC化療方案，具體藥物為多西他賽（75 mg/m2）、表柔比星（75 mg/m2）、環(huán)磷酰胺 （500 mg/m2）；FISH （Fluorescence in situ hybridization）檢測人表皮生長因子受體2（HER2）陽性的患者5例同時給予赫賽汀治療，赫賽汀給藥方式為首次8 mg/kg，之后6 mg/kg。以21 d作為1個周期，其中52例患者進(jìn)行6個周期化療，4例患者進(jìn)行4個周期化療，NACT結(jié)束后2～3周內(nèi)進(jìn)行手術(shù)切除乳腺癌病灶。

1.2 SE評估及數(shù)據(jù)采集

采用日本日立公司Hitachi HV-900超聲診斷儀，探頭頻率6～13 MHz。在乳腺腫物穿刺活檢前（NACT開始前1周內(nèi)），行常規(guī)超聲、SE及SWE檢查。首先行常規(guī)超聲掃查，確定病灶的位置并記錄病灶的特點。然后啟動SE，彈性感興趣區(qū)（Region of interesting，ROI）調(diào)節(jié)為≥病灶大小的2倍，深度從皮下脂肪層到肌層。實時調(diào)整探頭角度，保證探頭與皮膚垂直。對病灶區(qū)進(jìn)行細(xì)微的壓動，使超聲診斷儀顯示屏上壓放頻率指標(biāo)控制在3～4為宜。待圖像穩(wěn)定后，對病灶進(jìn)行彈性評分并且測量病灶與脂肪組織的彈性應(yīng)變率比值。檢查過程中，對同一病灶采用兩個相互垂直的切面進(jìn)行評估，計算平均值。采用日本筑波大學(xué)野植教授提出的5分法[4]，1～3分認(rèn)為是低彈性評分，4～5分認(rèn)為是高彈性評分。完成后儲存圖像并記錄數(shù)據(jù)。

1.3 SWE評估及數(shù)據(jù)采集

采用法國聲科 Supersonic Aixplorer型實時SWE超聲診斷儀，L4～15線陣探頭，頻率4～15 MHz。

對同一患者，在SE檢查結(jié)束后即刻進(jìn)行SWE檢查。尋找到病灶，在不施壓的情況下，囑患者屏氣，然后切換至SWE模式，ROI包含病灶及病灶周圍組織，待圖像穩(wěn)定且持續(xù)時間大于5 s以上，凍結(jié)圖像并存儲。測量ROI的方法：利用超聲儀器自帶的描記測量方法（Q-box trace）描記病灶，同時包含腫瘤本身及其緊鄰區(qū)域（包括硬度最大區(qū)域），讀取ROI的平均及最大硬度。對同一腫物采用兩個相互垂直的切面進(jìn)行測量，測量完成后儲存圖像并記錄數(shù)據(jù)，并根據(jù)腫物軟硬程度分為3級（分級標(biāo)準(zhǔn)見表1）。

所有超聲檢查均由2名具有5年以上乳腺彈性超聲檢查經(jīng)驗的醫(yī)師共同完成。研究方案通過本機(jī)構(gòu)倫理委員會審核批準(zhǔn)，且均獲得患者及家屬書面知情同意。

1.4 病理分析

穿刺活檢的乳腺癌標(biāo)本進(jìn)行ER（Estrogen receptor）、PR（Progestrone receptor）、HER2以及Ki-67免疫組化檢測。依據(jù)2013年St Gallen乳腺癌專家共識，所有標(biāo)本被分為三陰性、HER2、Luminal B和Luminal A四種分子亞型[5]。

NACT后對殘余病變的病理反應(yīng)性判斷，參照Miller-Panye分級法，1級：浸潤癌細(xì)胞基本無改變或僅個別癌細(xì)胞發(fā)生改變，癌細(xì)胞數(shù)量總體未減少；2級：浸潤癌細(xì)胞輕度減少，但總數(shù)量仍高，癌細(xì)胞減少不超過30%；3級：浸潤癌細(xì)胞減少介于30%～90%之間；4級：浸潤癌細(xì)胞顯著減少超過90%，僅殘存散在的小簇狀癌細(xì)胞或單個癌細(xì)胞；5級：原腫瘤瘤床部位已無浸潤癌細(xì)胞，但可存在導(dǎo)管原位癌，即病理完全緩解 （Pathological complete regress，pCR）。1～4級為非pCR組，5級為pCR組。術(shù)前及術(shù)后病理評估均由1名具有10年以上乳腺疾病病理診斷經(jīng)驗的醫(yī)師完成。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

將年齡、腫物大小、SE、SWE硬度及穿刺活檢的免疫組化等可能影響病理緩解結(jié)局的指標(biāo)作為變量，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）（正態(tài)分布）或中位數(shù)（四分位數(shù)）（非正態(tài)分布）表示，兩組均數(shù)比較采用獨立樣本t檢驗或Mann-Whitney U檢驗；計數(shù)資料采用χ2檢驗。將上述有統(tǒng)計學(xué)差異的觀測指標(biāo)作為pCR結(jié)局的協(xié)變量，進(jìn)一步采用Logistic回歸分析得出影響pCR結(jié)局的獨立危險因素。以pCR為金標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)所得出的相關(guān)危險因素進(jìn)行診斷試驗。驗證不同指標(biāo)預(yù)測pCR結(jié)局的總體診斷效能，并繪制出受試者工作特征 （Receiver operation characteristic，ROC）曲線，并得出曲線下面積（AUC）及95%可信區(qū)間 （Confidence interval，CI），使用Z檢驗比較不同指標(biāo)的AUC差異是否存在統(tǒng)計學(xué)意義。采用Medcalc 15.8軟件對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 影響NACT后pCR結(jié)局的單因素分析

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果

在乳腺癌患者進(jìn)行NACT治療前，以乳腺腫瘤粗針穿刺活檢的病理結(jié)果為準(zhǔn)，經(jīng)病理分析證實共有56例乳腺浸潤性癌患者，其中浸潤性導(dǎo)管癌51例、浸潤性小葉癌5例。

NACT治療后進(jìn)行手術(shù)切除，參照Miller-Panye分級，病理結(jié)果為1級9例、2級17例、3級10例、4級6例、5級（pCR組）14例。

2.2 彈性超聲評估及免疫組化分析

2.2.1 影響pCR結(jié)局的多元Logistic回歸分析

將可能影響pCR結(jié)局的NACT前的變量做單因素分析，提示Ki-67低表達(dá)（≤14%）、SE應(yīng)變率比值、SE高彈性評分、SWE平均硬度、SWE最大硬度、1級SWE平均硬度、3級SWE最大硬度在pCR組和非pCR組之間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）（表1）。將上述單因素分析有意義的因素納入Logistics回歸分析，結(jié)果提示SE高彈性評分（OR= 0.16，95%CI=0.03～0.85，系數(shù)=-1.9，P=0.04）、SWE平均硬度分級（OR=0.22，95%CI=0.04～0.89，系數(shù)=-1.6，P=0.04）是pCR的獨立影響因素。

2.2.2 SE應(yīng)變率比值、SWE平均硬度對預(yù)測NACT后pCR的診斷效能

參照 Logistics回歸分析將 SE應(yīng)變率比值、SWE平均硬度作為變量，以pCR為金標(biāo)準(zhǔn)行診斷試驗提示：SE應(yīng)變率比值的AUC最大，為0.92±0.04（SE），95%CI為0.81～0.98；SWE平均硬度的 AUC為0.81±0.06（SE），95%CI為0.68～0.90（圖1）。Z檢驗提示SE應(yīng)變率比值與SWE平均硬度的AUC差異無明顯統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.13）；SE應(yīng)變率比值的敏感度高于SWE平均硬度 （100%vs 78.57%）；而SWE平均硬度的特異度高于 SE應(yīng)變率比值（78.57%vs 73.81%）。上述結(jié)果提示SE及SWE通過不同硬度評估方式，對NACT后pCR結(jié)局均有較好的預(yù)測價值，且兩種超聲彈性成像的總體預(yù)測性診斷效能無明顯差異（圖2）。

圖1 SE應(yīng)變率比值與SWE平均硬度預(yù)測NACT后pCR結(jié)局的ROC曲線。Figure 1.The ROC curve of SE strain ratio and SWE mean stiffness for predicting the pathological response to NACT.

圖2 女，31歲，穿刺活檢證實為浸潤性導(dǎo)管癌，NACT后 Miller-Panye分級為 5級（pCR），NACT前的彈性圖像如圖所示。圖2a：SWE顯示ROI的平均硬度為19.0 kPa，最大硬度為53.8 kPa；圖2b：SE的彈性評分為2分，彈性應(yīng)變率比值為2.65。Figure 2.The image of a 31-year-old woman with invasive ductal carcinoma confirmed by aspiration biopsy.Additionally,the Miller-Payne classification confirmed by postoperative pathology is 5.The SWE mean and maximum stiffness of ROI are 19.0 kPa and 53.8 kPa,respectively(Figure 2a).The SE elasticity score is 2,and the SE strain ratio is 2.65(Figure 2b).

3 討論

現(xiàn)有的乳腺疾病相關(guān)影像學(xué)檢查技術(shù)，包括MR、灰階超聲、乳腺X線攝像等方法，及免疫組化相關(guān)指標(biāo)預(yù)測NACT后病理反應(yīng)性的結(jié)果均極具爭議[6]。舉例來說，有較早的研究結(jié)果提示，在NACT病理反應(yīng)性的預(yù)測能力方面，乳腺MR的診斷效能要高于常規(guī)二維超聲。而近年來的一些研究則發(fā)現(xiàn)，對于預(yù)測及監(jiān)測NACT的病理反應(yīng)性，常規(guī)灰階超聲與MR基本一致[7-8]。Schaefgen等[9]研究甚至認(rèn)為乳腺X線攝像、二維灰階超聲、MR對NACT的病理反應(yīng)性的評估都不十分理想，不能將其廣泛地應(yīng)用于臨床實踐。

近年來，SWE及SE對乳腺癌的診斷評估策略已日臻完善，二者可對乳腺病灶進(jìn)行彈性測量評估，且二者的檢測讀數(shù)可重復(fù)性、內(nèi)部觀察者一致性均較好。目前，有研究認(rèn)為SE和SWE在乳腺疾病的診斷中各有優(yōu)勢[10]，但二者對鑒別乳腺病變良惡性的診斷效能基本一致[10-11]。而本研究結(jié)果表明，彈性成像評估通過不同方式對乳腺癌硬度預(yù)測，較軟乳腺癌的NACT后病理反應(yīng)性較好，反之亦然。

一些乳腺癌化療抵抗相關(guān)基礎(chǔ)研究也支持本研究結(jié)論。癌相關(guān)基質(zhì)是實質(zhì)性腫瘤的重要的表型特征。侵襲性乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展不僅是乳腺癌細(xì)胞自我增殖、遠(yuǎn)處侵襲過程，也存在著癌細(xì)胞與周圍微環(huán)境的相互作用，傳導(dǎo)異常生物學(xué)信息。研究表明乳腺癌間質(zhì)相關(guān)異?；虮磉_(dá)增加與乳腺癌對NACT的抵抗密切相關(guān)[12]。Dekker等[13]的研究表明乳腺癌患者術(shù)前活檢提取的瘤內(nèi)基質(zhì)構(gòu)成差異明顯，特征性基質(zhì)異?？深A(yù)測NACT的病理抵抗。有研究通過多個乳腺癌細(xì)胞系，檢測在不同硬度的培養(yǎng)環(huán)境下，紫杉醇對癌細(xì)胞抑制增殖程度的差異，結(jié)果表明較高基質(zhì)環(huán)境（100 kPa）可明顯增加所有乳腺癌細(xì)胞系的化療抵抗[14]。乳腺癌細(xì)胞對NACT的抵抗可能與TWIST1-G3BP2機(jī)械應(yīng)力信號通路激活有關(guān)[15]。腫瘤硬度主要由基質(zhì)內(nèi)的膠原含量所決定，SWE、SE等成像技術(shù)可通過對腫物的硬度評估間接了解癌組織中膠原等間質(zhì)組成情況，可作為簡便、無創(chuàng)性評估基質(zhì)特征的重要影像學(xué)檢查方法?；谝延袡C(jī)制性理論研究證據(jù)，我們有理由認(rèn)為本研究結(jié)果是相關(guān)基礎(chǔ)研究重要的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用。進(jìn)一步轉(zhuǎn)化研究重點應(yīng)是對癌細(xì)胞生長增殖與彈性成像關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究，分析二者是否可互補(bǔ)，進(jìn)而提高NACT病理反應(yīng)性的預(yù)測效能[6]。

根據(jù)目前研究結(jié)論，應(yīng)進(jìn)一步開展相關(guān)研究，對彈性與NACT病理反應(yīng)性相關(guān)問題闡述說明。在某些病理或分子亞型中，超聲彈性成像的預(yù)測效能是否存在差異也尚不得知。在本研究中，因入組病例較少，不足以參照免疫組化分子亞型等分型進(jìn)行亞組分析。由于對NACT病理性抵抗的定義尚存爭議，本文并未對超聲彈性成像是否可預(yù)測NACT病理抵抗進(jìn)行探討，應(yīng)用其他NACT病理評分系統(tǒng)，如殘余腫瘤負(fù)荷評分法（Residual cancer burden，RCB）可能是解決該問題的方案之一。對于本研究結(jié)論，是否適用于其他彈性成像技術(shù)，如聲輻射力脈沖成像、MR彈性成像也尚不明確。目前有研究認(rèn)為3D SWE能更加客觀地反映乳腺癌的硬度分布情況，進(jìn)一步研究應(yīng)采用3D SWE、聲輻射力脈沖成像和MR彈性成像技術(shù)對NACT病理反應(yīng)性進(jìn)行預(yù)測。

總之，無論是SWE，還是SE均是影響NACT后pCR結(jié)局的獨立影響因素，且二者對pCR的預(yù)測性診斷效能均較高，二者的總體診斷效能無明顯差異。

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Comparison of strain and shear-wave elastography for predicting the pathological response after breast cancer neoadjuvant chemotherapy

MA Yan,ZANG Li,LI Jing,REN Wei-dong,DENG Li-jun
(Department of Ultrasonography,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective:To evaluate and compare the diagnostic performances of strain elastography(SE)and shear-wave elastography(SWE)for predicting the pathological response to breast cancer neoadjuvant chemotherapy(NACT).Methods:The study included 56 eligible cases with breast cancer.The stiffness of breast tumor was assessed by SWE and SE respectively before biopsy.Immunohistochemical analysis of biopsy and pathologic response after NACT were recorded.Logistic regression analysis was performed to explicit the independent factors of pathological complete response(pCR)of NACT.The receiver operating characteristics(ROC)curve,the area under the ROC curve(AUC)and the overall diagnostic efficacy were calculated.Z test was used to compare the differences among AUCs.Results:Postoperative findings confirmed 14 patients with pCR according to the Miller and Payne classification.The high elasticity score in SE and SWE mean stiffness were independent factors.Diagnostic test suggested SE strain ratio had the best overall predictive performance,with the AUC of 0.92±0.04(SE).And the AUC of SWE mean stiffness was 0.81±0.06(SE).However,the difference of AUC between SE strain ratio and SWE mean stiffness was not statistical(P=0.12).Conclusion:Ultrasonic elastography can predict pCR with good performance,which may improve the clinical value of NACT.

Breast neoplasms;Ultrasonography,mammary

R737.9；R445.1

A

1008－1062（2016）12－0859－05

2016-04-19；

2016-05-03

馬燕（1983-），女，遼寧沈陽人，主治醫(yī)師。E-mail：horsebird@163.com

任衛(wèi)東，中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，110004。E-mail：renwd01@163.com

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院院內(nèi)課題資助項目（MD63）。