剪切波弹性成像对乳腺癌新辅助化疗后残存癌的评估

马玉峰，张 昕，张 微，刘洪姝

（辽宁省阜新矿业集团总医院功能检查科，辽宁 阜新 123000）

新辅助化疗 （Neoadjuvant chemotherapy，NAC）是局部晚期乳腺癌标准治疗方案之一，NAC可提高手术治疗成功率，增加保乳机会。目前研究已证实NAC后病理完全缓解 （Pathological complete response，pCR）是影响乳腺癌患者长期预后的重要因素[1]。因此，在术前无创性的准确评估NAC后残存乳腺癌对于制订有针对性治疗方案尤为关键。超声技术在该领域有广阔的应用前景[2]。剪切波弹性成像（Shear-wave elastography，SWE）可通过评估乳腺肿物硬度鉴别良恶性，近年来研究认为SWE在乳腺癌个体化治疗中可发挥更重要的作用[3]。本研究拟通过NAC后病灶硬度来评估残存癌情况，为制定个体化治疗方案提供重要参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

连续纳入2015年1月—2017年3月来我院肿瘤外科进行NAC并手术的乳腺癌患者66例，均为女性，年龄平均值为（48.6±10.5）岁，肿瘤的最大径平均值为（4.3±2.1）cm。 所有患者均经活检病理证实为乳腺癌，并未经手术、放化疗及内分泌治疗。

所有患者均进行4～6个周期NAC，采用TEC等化疗方案，HER-2阳性的患者同时联合靶向治疗。NAC结束后3周内进行手术治疗。

1.2 仪器与方法

采用法国声科公司Supersonic Aixplorer型超声诊断仪，L4～15线阵探头，探头频率 4～15 MHz。

于手术前2～5天进行超声检查。首先进行乳腺常规二维超声和多普勒超声检查，记录病灶的超声特点，包括肿物形态、边界、纵横比、回声、周围组织、钙化及血流信息等。然后切换至弹性成像模式，寻找到病灶后，在不对病灶施压的情况下，嘱患者屏气，待图像稳定并且持续时间大于3 s以上时认为测量数据比较可靠，选取感兴趣区域（ROI）时需包含病灶及其周围组织。测量肿物硬度时，采用超声仪系统里描记测量方法（Q-box trace）进行测量，描记时需包含病灶和病灶周边区域，读取描记区域的平均和最大硬度。同一病灶需采用两个相互垂直的切面进行测量，测量完成后储存图像并记录数据。同一ROI重复测量3次，记录数值并计算平均值。所有超声检查均由2名具有5年以上乳腺弹性超声经验的医师共同完成。

1.3 术后病理评估

对NAC前的乳腺癌穿刺活检标本进行ER（Estrogen receptor），PR （Progestrone receptor），HER-2以及 Ki-67免疫组化检测。其中，HER-2≤1级认为HER-2阴性；HER-2≥2级则需进行FISH（Fluorescence in situ hybridization）检测，如提示扩增，则为阳性，反之仍为阴性。依据2013年St Gallen专家共识[4]，将标本分为 Luminal A，Luminal B，三阴和HER-2四种分子亚型。

术后对于NAC病理反应性进行判断，明确残存癌情况。拟参照残余肿瘤负荷 （Residual cancer burden，RCB）评估 NAC 病理反应性[5]，RCB 病理评估包括：残余肿瘤床二维平面的长和宽两个最大径、癌细胞百分比 （包括浸润癌及原位癌的癌床所占比例）、阳性淋巴结个数以及最大转移淋巴结直径。将上述参数输入MD Anderson RCB评价系统（http://www3.mdanderson.org/app/medcalc/index.cfm?pagename=jsconvert3）进行RCB计算。参照两点界值法，将NAC治疗后病理反应性RCB值分为4类，RCB-0 级（pCR，RCB=0）；RCB-I级（微小残留病灶，RCB=0～1.36）；RCB-II 级 （中等残 留病灶，RCB=1.36～3.28）；RCB-III级（广泛残留病灶，RCB＞3.28）。 pCR定义为原肿瘤瘤床部位已无癌细胞 （无浸润性癌和原位癌），pCR等同于RCB 0级，将预测反应性指标分为pCR组和非pCR组。

1.4 统计学方法

采用组内相关系数 （Intraclass correlation coefficient，ICC）评估两名超声医生提供的SWE读数的内部观察者间一致性。根据术后评估的病理反应性，患者被分为pCR及非pCR组，将患者年龄、肿物大小、免疫组化指标、分子亚型及超声评估硬度等可能影响pCR结局的指标作为变量，其中计量资料以均数±标准差表示（正态分布）或中位数（四分位数）（非正态分布），做单因素分析，两组均数比较采用t检验或Mann-Whitney U检验；计数资料采用χ2检验或Fisher精确概率法。使用Pearson相关系数明确连续变量化的RCB与弹性指标之间的关联程度。验证SWE指标判定pCR的总体诊断效能，并绘制出受试者工作特征（ROC）曲线，并得出曲线下面积（AUC）及 95%可信区间（Confidence interval，CI），最佳诊断界点下的敏感度及特异度，使用Z检验比较SWE不同指标的AUC是否存在差异。采用Medcalc 15.2 软件进行统计分析，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果

活检病理证实浸润性导管癌61例，浸润性小叶癌5例，根据RCB分级，确定RCB-0级16个，RCB-I级4个，RCB-II级24个，RCB-III级22个。

2.2 影响pCR结局的单因素分析及相关分析

评估平均硬度和最大硬度的内部观察者间一致性，ICC 系数分别为 0.90及 0.87，提示一致性较好，取两位超声医师获取的SWE数据平均值纳入研究。影响pCR结局的单因素分析如表1，SWE平均硬度和最大硬度在不同病理反应性组中存在显著差异（P＜0.05）； 相关分析提示，SWE 平均硬度和最大硬度均与RCB相关，Pearson相关系数分别为r=0.63（平均硬度，P＜0.01）；r=0.67（最大硬度，P＜0.01）。 上述结果提示SWE平均硬度和最大硬度均与NAC后病理反应性密切相关（图1）。

2.3 SWE评估NAC后pCR的诊断效能

为了明确SWE对评估残存癌的诊断效能，本研究以pCR为金标准，得到SWE平均硬度的AUC为0.83±0.04（SE）；最大硬度的 AUC 为 0.96±0.02（SE）（图2）；Z检验提示平均硬度与最大硬度的AUC差异有统计学意义 （Z=2.85，P＜0.01）； 最大硬度诊断pCR 的最佳阈值为≤42.3 kPa， 敏感度为 100.00%（95%CI=79.4%～100.0%）， 特异度为 88.00%（95%CI=75.7%～95.5%）。

表1 影响病理完全缓解（pCR）结局的单因素分析

图1 pCR及非pCR患者的剪切波弹性图。图1a：57岁患者，接受新辅助化疗后病灶平均硬度为4.5 kPa，最大硬度为13.9 kPa，病理 RCB-0 级（pCR）。图1b：54 岁患者，接受新辅助化疗后病灶平均硬度为19.9kPa，最大硬度为67.1kPa，病理浸润癌百分比为40%，提示RCBII级（非pCR）。Figure 1.The images of shear-wave elastography in patients with pCR and non-pCR.Figure 1a:The image of a residual lesion in 57-year-old woman after NAC showed that mean and maximum stiffness were 4.5 kPa and 13.9 kPa'respectively.The RCB category was 0'suggesting a pCR.Figure 1b:The image of a residual lesion in 54-year-old woman after NAC showed that mean and maximum stiffness were 19.9 kPa and 67.1 kPa'respectively.The percentage of tumour cellularity is 40%'suggesting RCB II(non-pCR).

3 讨论

细胞外微环境是影响乳腺癌表型重要因素之一，其参与了乳腺癌的进展、侵袭及对化疗药物的反应性[6]。乳腺癌细胞与间质细胞、细胞外基质及癌细胞、微血管含氧量与癌细胞等之间均存在重要的相互作用，进而改变乳腺癌的生物学行为及表型特征[6-7]。肿瘤间质是实性肿瘤中重要的组成部分，间质内的胶原含量决定了肿瘤硬度，同时也与乳腺癌的侵袭及进展相关[8]。Ma等[9]最近研究证实使用SWE技术在乳腺癌NAC前进行评估可预测病理反应性，使用线性回归模型将NAC第二周期SWE平均硬度的相对变化率与术前Ki-67指数相结合得出的新的变量可有效地预测pCR及耐药。而本研究证实NAC后SWE评估残存癌最大硬度与RCB量化的病理反应性密切相关，可在术前有效诊断评估pCR，为患者制定个体化治疗方案提供参考。

现有硬度评估预测乳腺癌NAC后病理反应性的机制不十分清楚，机械应力传导信号是目前研究的重点之一。最近的一项研究证实TWIST1作为重要的转录因子，在基质介导的应力变化过程中充当中心环节，乳腺癌细胞在高硬度等外应力信号作用下，胞浆内的TWIST1与其结合蛋白G3BP2解离，使TWIST1向核内转移，转录相关因子，促发乳腺癌上皮间叶性转化[10]，而上皮间叶性转化与化疗耐药同样密切相关[11-12]。

进一步研究应明确以下问题：应变力弹性成像（Strain elastography，SE）是除SWE外广泛应用于临床的超声弹性成像技术，最近的一项研究[13]证实，SWE对乳腺癌NAC后耐药的预测效能要高于SE，因此，本研究应用SWE作为评估乳腺癌硬度的技术，进一步研究仍需证实，SE是否可有效的术前评估残存癌情况。常规B型超声对残存癌评估的主要缺陷在于其只能从癌床区域的形态学、回声、周围组织及钙化等情况评估NAC反应性。但是，NAC对乳腺癌细胞杀灭不仅仅意味着残留病灶都代表残位癌或导管原位癌，乳腺癌纤维间质仍以不同形式存在，且化疗后由于残存癌与周围间质界限不清晰，B型超声可能会错估残存癌的尺寸。因此，进一步研究仍需证实SWE与B型超声相结合模式是否对乳腺癌NAC治疗过程中的退缩残留模式有评估价值。作为另一重要的细胞外微环境因素，低氧在肿瘤的发展及侵袭过程中同样有重要的作用，Zhu等[14]使用超声引导下的近红外（near-infrared，NIR）评估NAC前的含氧及血红蛋白水平，结果提示乳腺癌组织含氧情况与NAC后病理反应性有密切关系，因此，进一步研究应将超声光散射断层成像 （Diffuse optical tomography，DOT）等功能性超声技术应用于乳腺残存癌的评估，并明确DOT评估的含氧情况与SWE评估的弹性指标之间的关联，及二者结合是否可提高诊断效能。

图2 SWE平均及最大硬度评估新辅助化疗后pCR的ROC曲线。Figure 2.The receiver operating characteristics curves of mean and maximum stiffness for evaluating pCR after NAC.