European Radiology：扩散加权MR对乳腺癌显微结构定位和预后特征的预测

现阶段，乳腺癌的生物学异质性已在基因水平上得到揭示。雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）、HER2和Ki67的表达被认为是治疗决策和预后的重要免疫组化（IHC）标志物。这些IHC标志物可以根据肿瘤是否表达ER或PR及其HER2表达状况将乳腺癌分为四个亚型，从而指导靶向治疗、内分泌治疗或化疗的策略。通过活检或解剖确认的转移性淋巴结（LNs）的存在在乳腺癌患者的分期和治疗中起着关键作用。IHC和LN状态的确认依赖于有创的组织病理学检查，但却伴有采样误差、对观察者的依赖以及出血和感染的潜在风险等缺点。

基于非侵入性扩散加权磁共振成像（dMRI）的测量，如表观扩散系数（ADC），在乳腺癌中显示出重要的诊断价值。然而，ADC在区分IHC亚型方面并不充分，而且现有的研究结果也不一致。其中一个关键原因在于，ADC是对受限扩散率的一般测量，不能准确定位潜在的病理。

除了ADC，最近基于dMRI的微观结构建模的进展提供了在体内描述癌症病理的机会。扩散加权信号可用于根据扩散传播器推断微结构特性，该传播器取决于水分子在扩散时间td内通过空间傅里叶波矢量q的位移。先进的q空间dMRI方法侧重于在固定td下使用多个扩散方向和b值测量白质结构的方向和完整性，而td-dMRI通过改变td来捕捉不同扩散长度尺度的微结构限制，因此，对微结构尺寸变化敏感，并提供q空间成像的补充信息。通过将td依赖性与特定的生物物理模型相结合可以估计重要的微观结构特性，如细胞大小、细胞体积分数和经细胞膜水交换，这与肿瘤的病理变化密切相关。

近日，发表在European Radiology杂志的一项研究评估了基于td-dMRI的微观结构图在短和长td的两个实验方案上的准确性，并通过模拟和乳腺肿瘤患者的数据来评估肿瘤中微观结构属性估计的准确性，同时进一步评估了从两种方案中获得的肿瘤微结构特性是用于预测乳腺癌预后的因素。

研究使用不同的td设置进行了模拟。在2020年11月至2021年1月期间前瞻性地招募了乳腺癌患者，所有患者在3T MR扫描仪上进行了振荡和脉冲梯度编码的dMRI，使用短/长td协议、振荡频率高达50/33 Hz。使用两室模型拟合数据以估计细胞直径（d）、细胞内部分（fin）和扩散性，并使用估计的微结构标志物来区分免疫组化受体状态和淋巴结（LN）的存在，并与组织病理学测量相关。 

模拟结果显示，从短td协议中拟合的d比从长td中拟合的d明显减少了估计误差（2.07±1.51%对3.05±1.92%，P<0.0001），而fin的估计误差对不同协议是稳健的。在总共37名乳腺癌患者中，与仅使用短td方案的阴性患者相比，HER2阳性和LN阳性组的估计d明显更高（p < 0.05）。对6名患者的全层面图像进行组织病理学验证，结果显示，仅使用短td方案，估计的d与H&E染色的测量值高度相关（r = 0.84, p = 0.03）。 

图 使用(a)短td方案和(b)长td方案获得的数据，对不同免疫表型状态的微观结构特性进行分组比较，包括HER2、LN、ER、PR和Ki67

本项研究结果表明，在乳腺癌患者中获得准确微观结构图有必要采用短td。其中，目前总采集时间为4.5分钟的td-dMRI显示了其在乳腺癌诊断中的潜力。

原文出处：

Ruicheng Ba,Xiaoxia Wang,Zelin Zhang,et al.Diffusion-time dependent diffusion MRI: effect of diffusion-time on microstructural mapping and prediction of prognostic features in breast cancer.DOI:10.1007/s00330-023-09623-y