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MRI技术在乳腺癌诊断中的应用进展

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近年来,乳腺癌的发病率已跃居女性各类肿瘤的首位,且发病年轻化的趋势越来越明显,相关流行病学研究表明,乳腺癌已经成为女性癌症死亡相关的第二位原因,因而乳腺病变的准确定性诊断对患者治疗方式的选取及预后有着重大意义。 美国放射学院(AmericanAcadem

  近年来,乳腺癌的发病率已跃居女性各类肿瘤的首位,且发病年轻化的趋势越来越明显,相关流行病学研究表明,乳腺癌已经成为女性癌症死亡相关的第二位原因,因而乳腺病变的准确定性诊断对患者治疗方式的选取及预后有着重大意义。

  美国放射学院(AmericanAcademyofRadiology,ACR)提出的乳腺MRI使用指南推荐,乳腺MRI检查多用于乳腺钼靶或超声检查无法对乳腺恶性病变淋巴结及胸壁浸润进行明确评估及分期时,以及对高风险人群进行筛查,主要包括有BRCA基因携带者或有家族史的患者。

  伴随乳腺癌治疗规范化、个体化理念的不断深入和推广,MRI检查技术在乳腺病变的定性诊断、肿瘤分期、术前评估及治疗方案选择、术后随访、新辅助化疗疗效监测和评估等各方面显示出不可替代的作用,临床价值显著。文章将对MRI检查技术在乳腺癌诊断方面的应用及进展进行综述,以期为乳腺癌的临床诊治提供客观的指导依据。

  较高的软组织分辨率、多角度、多平面和多参数成像是MRI检查的优点,而且各序列扫描受乳腺腺体密度影响小,使得MRI检查成为乳腺癌筛查和诊断最敏感的检查技术。Hammersley等对术前活检证实的高风险乳腺病变的研究显示,术前MRI检查对此类病变诊断的灵敏度可达92%。

  常规MRI检查主要以乳腺病变的形态学特征为依据进行直接诊断,乳腺癌病灶多呈现不规则形,边界欠清晰,边缘毛糙,常常表现为蟹足样或星芒状改变,周边结构中皮肤增厚水肿、乳头凹陷等征象也较多见。在T1WI序列上呈低信号,在T2WI序列上为高信号且多不均匀;而良性病灶多为较规则的圆形或者类圆形结节,边界清晰,边缘光滑,在T1WI序列上信号也较低,但在T2WI序列上信号多均匀。

  Liu等对67例乳腺病变MRI扫描T2WI序列的分析发现,恶性病变的平均T2弛豫时间明显低于良性病变[分别为(82.69±15.37)ms和(95.48±26.51)ms],以79.52ms作为良性和恶性乳腺病变的诊断界值,灵敏度和特异度为85.7%与58.7%。单独应用常规扫描序列诊断和鉴别乳腺良、恶性病变的准确性和特异性有待提高,多项研究表明,T2WI序列联合DWI成像可以弥补这一不足。

  MRI检查多序列、全方位扫描病灶,深度提取病灶的位置、大小、数目、信号和邻近组织信息,常规MRI扫描为乳腺癌的检出提供了相关的形态学诊断依据,提高了乳腺癌的检出率。但其费用昂贵、扫描时间长、噪声大等不足也同时存在,尤其是对钙化灶不敏感,而钙化往往是乳腺癌的征兆。

  弥散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)是当前检测组织内水分子运动的唯一成像手段,具有无辐射、无创、无需造影剂、敏感性高、检查时间短的技术优势。相关研究数据显示,弥散加权成像对乳腺癌病变的诊断价值相对较高,其早期诊断乳腺癌的敏感度可达到90.00%左右。DWI主要通过测量表观扩散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)值来量化评估组织内水分子的微观扩散情况,进而为病灶的良恶性诊断提供有效信息。

  恶性病变细胞增殖速度快,细胞密度较高,导致细胞外间隙小,因而恶性病变内水分子扩散运动受限,ADC值低,ADC值与病变细胞增殖程度呈反向关系,细胞增殖越旺盛,病变组织的细胞密度越大,ADC值就越低,恶性病变在ADC图上呈低信号,在DWI图上为高信号;反之,良性病变组织细胞增殖相对较慢,水分子扩散相对不受限,ADC值高,病变在ADC图上呈高信号,而在DWI图上则为等低信号。因此,借助于ADC值对乳腺病变进行定性及鉴别诊断有重要的临床意义。

  研究发现也证实乳腺良性病变的ADC值较乳腺恶性病变更高,有报道指出鉴别乳腺病变良恶性的ADC最佳诊断阈值范围为1.06×10-3mm2/s~1.10×10-3mm2/s。目前用于弥散成像定量分析的参数指标还包括相对表观扩散系数(rADC),为病变部位ROI与对照组织ROI的ADC比值。另有文献报道,在乳腺病变的诊断及鉴别诊断时,DCE-MRI序列提高了DWI对乳腺癌检出的敏感性及准确性,通常可以防止不必要的乳腺活检。

  在临床应用中,MRI常规扫描结合功能成像序列、DWI联合DCE-MRI均可一定程度上提高乳腺良恶性病变诊断准确性。除应用于乳腺疾病的定性诊断,Shin等比较了雌激素受体(ER)阳性乳腺癌患者的Ki-67表达状态,发现在高Ki-67表达组中,平均ADC值显著降低(P<0.001),单因素分析显示,ADC值较低(≤0.893×10-3mm2/s)与高Ki-67状态显著相关(P<0.05)。Kong等对46例浸润性导管癌的研究显示,ADC值可一定程度上反映肿瘤的侵袭性,发生淋巴管浸润的肿瘤其ADCmin值更低(P=0.045)。

  扩散加权成像中,信号强度的衰减是以单指数模型线性拟合而成,通过ADC值的测量表征水分子微观扩散运动。然而,ADC包含弥散和灌注两种成分,因而水分子的扩散运动被高估了。LeBihan等学者提出的“体素内不相干运动(intravoxelincoherentmotion,IVIM)”模型矫正了这一现象,该模型以多b值DWI图像上病变组织信号强度的变化为基础,通过双指数拟合可同时获得单纯水分子的扩散系数(purediffusioncoefficient,D)、微循环灌注所致的假性扩散系数(pseudo-diffusioncoefficient,D*)以及微循环灌注所占组织容积的比例即灌注分数(perfusionfraction,F)。

  IVIM是一种反映病变微循环灌注情况的新技术,其在乳腺疾病诊断中的应用从病变良恶性诊断延伸到了肿瘤预后、与DCE-MRI融合应用提高诊断效能等方向。近年来,部分学者研究发现ADC值、D值、F值、D*值可以用于乳腺病变的定性及良恶性鉴别诊断,其中以D值诊断效能最高,F值诊断效能较低,但D值与F值的联合应用可增加诊断敏感性。

  周卫平对132个乳腺病灶的研究显示,传统ADC值诊断乳腺恶性病变的AUC为0.846,以1.19×10-3mm2/s作为最佳诊断阈值,其敏感性和特异性分别为80.81%、70.81%,IVIM参数D值以0.92×10-3mm2/s作为最佳诊断阈值,诊断乳腺恶性病变的AUC为0.881,其敏感性、特异性分别为88.11%、83.11%,可见,D值较ADC值鉴别乳腺良恶性病变的效能更高。

  Bokacheva等回顾性分析了35例患者包括26个恶性病变、14个良性病变及16个高危人群的IVIM参数,结果发现恶性病变F值明显高于良性病变,而恶性病变ADC值和D值小于良性病变,D*值没有差异。以上研究表明,乳腺恶性病变与良性病变ADC值和D值的差异具有重要的临床意义,今后研究中还需要进一步加大样本量来证实IVIM参数对乳腺良恶性病变的诊断价值。而IVIM成像对于不同病变亚型的应用价值研究也已经开展起来,目前已有相关研究发现luminal-B型乳腺癌的D值低于luminal-A型(P=0.028),有助于术前更准确深入的评价乳腺病变。

  MRI扩散峰度成像(diffusionkurtosisimaging,DKI)是一种探测活体组织细胞内呈非正太分布水分子扩散运动的新兴磁共振成像技术,由于人体微环境的不均质性,水分子的自由扩散位移是偏离高斯分布,弥散峰度(meankurtosis,MK)即用来描述位移偏离高斯分布程度的参数,组织细胞结构越复杂,其内水分子弥散运动越受限,则相应组织结构的MK值越大。通过这种非高斯分布校正后的ADC值定义为平均弥散(meandiffusivity,MD),即各个方向上弥散系数的平均值。DKI能为乳腺病变的良恶性诊断提供重要的参考依据。

  相比于良性病变,恶性病变体素内微观结构的复杂性、不均质性更高,弥散位移偏离高斯分布更多,而且恶性病变体素内细胞增殖快、密度高,细胞外间隙小,水分子弥散受限更严重。Nogueira等利用多b值(50~3000s/mm2)分析比较了36例患者的44个乳腺肿瘤病灶,研究显示ADC值、MD值、MK值三个参数在良恶性病灶中均存在统计学差异。恶性病灶的ADC值与MD值低于良性病灶,而MK值高于良性病灶(0.61±0.27vs0.37±0.18)。

  在纤维囊性病变与纤维腺瘤的比较中只有MK值显示出了明显差异,而ADC值与MD值未显示统计学差异,由此可见,ADC值、MD值、MK值在乳腺病变鉴别中有重要意义,而且MK值能提示更多、更复杂精细结构的弥散信息。Li等统计分析了106个乳腺病变的DKI、DWI及DCE-MRI参数,结果显示乳腺癌和良性病变的MK、MD、ADC、Ktrans和Kep值有显著性差异(P<0.05),其中以MK诊断乳腺癌的效能最高,AUC为0.849。而且Kep与MK呈正相关(r=0.516),MD呈中度负相关(r=-0.527);Ktrans与MK呈弱相关(r=0.3980),与MD呈弱负相关(r=-0.450)。

  Sun等的研究发现,在乳腺病变的良恶性鉴别诊断中,DKI相关参数的特异性较传统DWI更高。以上研究可以看出,DKI比常规DWI在区分良性和恶性乳腺病变方面更有价值,DKI参数可反映细微结构变化并提供与肿瘤微环境相关的弥散性能信息,然而,良、恶性肿瘤间MK值变化差异的机制尚待进一步研究明确。

  近年来,肿瘤研究的重点从单纯的形态学和解剖学扩展到了血流动力学、组织代谢等功能学方面。动态增强磁共振(dynamiccontrast-enhancedMRI,DCE-MRI)以快速扫描成像序列为基础,利用两室药代动力学模型,通过测定血管内外对比剂的时间-信号强度曲线(time-intensitycurve,TIC),直接测量对比剂的容量转移常数(Ktrans)、速率常数(Kep)和血管外细胞外间隙容积比例参数(Ve)等定量参数指标,借此分析病灶的灌注、微循环及毛细血管透过性的改变。

  TIC曲线可以综合反映病灶的血流灌注信息,它与血管管壁通透性及微血管密度(microvasculardensity,MVD)有一定相关性,恶性病灶的细胞间隙增大,MVD较高。常规将TIC曲线型:流入型,平台型,流出型。恶性病灶因为血管密度大,血管透过度增高,血流流入量和血液渗出均增加,TIC曲线常呈为流出型,但对于部分分化程度相对较好的恶性肿瘤,肿瘤血管生成较少,TIC曲线可表现为平台型。

  乳腺癌病灶的周围肿瘤细胞增殖活跃,微血管密度较病灶中央区高,且乳腺癌病灶中央区多伴有坏死、出血或纤维化表现,因此乳腺癌病灶强化多呈不均匀或环形强化。另外,由于恶性病灶生长速度通常较快,血管内皮细发育不完善,基底膜缺损,毛细血管透过度增高,导致造影剂在血管和细胞内外的交换加速,Ktrans、Ve及Kep值也随之升高。这些生理性参数指标和TIC曲线的类型对肿瘤定性诊断、分级及预后评估有极大帮助。

  相关的受试者工作特征曲线(receiveroperatingcharacteristiccurve,ROC)分析显示Ktrans,Kep,Ve的截断值分别为0.50/min,2.59/min,0.15/min时,其能可靠的区分良性和恶性乳腺病变,Ktrans,Kep,Ve的整体诊断准确率分别为94.50%,79.82%和87.16%。在乳腺动态增强参数分析中,Ktrans值在病灶的良恶性定性诊断中可靠性较高,但是其受患者循环状态如血压、心输出量影响大,因而稳定性不如Kep值。

  虽然多方的研究已经验证了DCE-MRI在乳腺病变诊断中的价值,但其不足之处仍然不可忽视,例如对细微病变和微小钙化灶敏感性差;假阳性率可随着月经周期改变而增加;乳腺癌早期诊断的准确性和特异性不高等。

  磁共振波谱分析(magneticresonancespectroscopy,MRS)可以分析体内胆碱和其相关的代谢产物含量,其变化能一定程度上帮助疾病诊断。该检查需要以精准的空间定位技术为前提,单体素技术以其谱线质量稳定可靠的优势而被广泛应用。目前乳腺MRS技术最常用的为氢质子磁共振波谱成像(1H-MRS),1H-MRS主要用于检测体内的胆碱复合物(Cho)含量。MRS可一定程度上帮助鉴别乳腺的正常、良性和恶性组织,敏感性和特异性较高,乳腺癌细胞中,由于胆碱肌酶和磷脂酶活性增加,磷酸胆碱含量也随之升高,因而乳腺恶性病变具有较高的胆碱浓度。

  MRS分析的应用同时减少了乳腺良性疾病不必要的活检,这也是其相较于CT和钼靶检查的优点之一。MRS在乳腺癌诊断时具有较高的特异性,而敏感性有待提高,与DCE-MRI联合诊断可以一定程度上弥补这一不足。

  PET-MRI能同时获取全身组织解剖学、功能学、生理及生物化学等多层面信息,从而对全身疾病进行细节展示分析,综合发挥MRI的特点和PET的优势,实现多参数定性与定量成像。与目前已经广泛应用于临床的PET-CT技术相比,PET-MRI的优势包括辐射小、可以更好的显示病灶及周围软组织的情况、应用不同的示踪剂及多序列成像使PET-MRI的个体针对性更好。PET-MRI可在清晰显示胸壁和乳腺的解剖及软组织细节的同时获取相应的分子功能信息,两种模式相互融合和取长补短,有利于乳腺病变的诊断及评价。

  MariaJ等的研究发现,在乳腺癌诊断分期中,MRI与PET融合的敏感度、特异度、阳性和阴性预测值分别为97.00%、94.00%、97.00%、94.00%,各项数据均高于MRI、PET单独应用(分别为MRI:97.00%、80.00%、91.00%、93.00%,PET:96.00%、71.00%、87.00%、89.00%);PET-MRI、MRI、PET的AUC分别为0.983、0.850和0.953(P<0.01)。PET-MR具有扫描时间和空间同一性的特点,能在一个扫描设备上同时进行PET和DCE-MRI扫描,混合参数比PET、MRI独立扫描更准确。然而,PET-MRI的技术研发及检查费用高、PET与MRI的融合扫描需要对硬软件升级改造、PET-MRI的图像后处理及诊断需要拥有更高精专业知识的技术人员和诊断医师等因素限制了其临床广泛应用。

  PET-MRI的广泛应用还有很多困难要克服,但就其在目前应用中显示的独特技术优势已足以让我们期待其今后作为常规影像学手段必将使影像诊断水平取得巨大提升。

  综上所述,MRI较高的软组织分辨率使其能早期发现乳腺癌病变,多扫描序列、方位及参数成像能提供病变的形态、解剖及代谢及功能等全方位信息:常规MRI扫描从形态学角度评价分析乳腺病灶,乳腺癌的检出率较高,但显示病灶钙化的能力不足;DWI能定量反应组织内水分子扩散运动,但未考虑微循环灌注的影响。

  DKI以传统的单指数模型DWI为基础,其描述乳腺组织内水分子扩散运动更加准确,双指数模型IVIM可对组织的扩散及微循环灌注效应分别描述,反映乳腺组织细微结构的变化更加真实;DCE-MRI可以分析病灶的组织灌注、微循环及毛细血管透过性的改变,综合反映病灶的血流动力学信息;MRS可以检测病变组织的相关代谢产物,进而辅助疾病诊断;PET/MRI融合成像可同时行解剖和功能成像,时间一致性和空间同一性的特点使其在病灶定位和定性诊断等方面具有较高的敏感度和特异度。各种MRI检查技术各有优劣,融合各项技术的优势为疾病诊断提供可靠的、深度的信息将是未来影像技术的发展方向。

  来源:张毅,罗娅红.MRI技术在乳腺癌诊断中的应用进展[J].现代肿瘤医学,2019(04):710-714

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