目前乳腺癌发病率在女性仅次于子宫颈癌，是女性最常见的恶性肿瘤之一，发病率高居全身各种恶性肿瘤的7%～10%。近年来人们对乳腺MRI的研究尤为关注，对乳腺病灶微循环特征的研究有助于鉴别病变的良恶性^[1,2,3]。目前，对高危人群行MRI检查已成为乳腺癌筛选的重要手段之一^[1]。乳腺癌和乳腺良性肿块的供血动脉血流动力学有明显差异，即乳腺癌患侧的血管丰富。乳腺癌的血供特点及动脉供血特征，目前仍在研究中^{[2,3,4,5,6,7]}。本研究初步探讨应用以MRI动态增强减影及其后处理对乳腺癌供血的情况进行研究，探讨乳腺癌的血管供血及其分支的特点。

1　资料与方法

1.1　一般资料

       2009年2～10月对100例女性乳腺疾病的患者行MRI检查，经病理证实67例为乳腺癌，年龄27~71岁，平均年龄48.7岁。67例乳癌（共73个病灶）病理结果如下：浸润性导管癌60例，黏液腺癌6例，浆液性囊腺癌1例。

1.2　MRI检查方法

       采用美国GE HD 1.5 T超导型MR扫描仪。扫描序列：FSE-T2WI：TR 4640 ms，TE 84.7 ms，层厚5 mm，FOV 20×20，矩阵320×224. SE/EPI-T2WI：TR 5000 ms，TE 63.2 ms，层厚5 mm，FOV 30×30，矩阵128×128。先行增强前的MR图像扫描（蒙片），然后复制蒙片的扫描计划行动态增强扫描，采用3D VIBRANT (three-dimensional volume imaged breast assessment)-T1WI：TR6.1ms，TE2.9 ms，翻转角13° ，矩阵320×224，FOV 32 cm；重建层厚5 mm。

1.3　MR对比剂增强

       经肘静脉对整个乳腺进行团注MR动态扫描，对比剂为Gd-DTPA，0.1 mmol/kg体重，注射速度2.5 ml/s，外加25 ml生理盐水静脉冲洗，以便周围静脉对比剂能够充分到达乳腺腺体内。本研究采用1个增强前的蒙片和7个动态增强时相的动态增强，共需9 min，每个时相需要67.5 s，每个时相均采集图像52幅。增强第一个时相时（如图2红线部分），先预扫约1分钟才开始团注静脉对比剂，由于乳腺癌增强的方式多在早期进行强化，然后迅速下降或缓慢下降，所以在增强时的第1~3个时相间期，我们尽可能扑捉动脉期血管信息，由于对比剂需经右心、肺循环和左心才能进入主动脉系统，又介于个体差异和肿瘤微循环等因素，所以不能绝对消除有静脉血管的干扰。

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图1  3D MIP图像，女、50岁、右乳浸润性导管癌。左乳显示正常的血管结构，右乳显示出肿块和其血管结构。胸廓内（乳腺内侧）、外动脉（乳腺外侧）I级分支（虚箭头）及其II级分支（实箭头、中央部较大的分支为乳腺穿支）
图3、4  3D MIP图像，女、36岁、右乳浸润性导管癌。旋转角度显示肿瘤边缘异常的血管网和相对增粗乳腺胸廓内、外动脉和乳腺穿支，左乳未见较明显的血管网。箭头标示同图1
图6  3D MIP图像，女、52岁、左乳浸润性导管癌。左乳显示肿瘤边缘异常的血管网和相对增粗乳胸廓内、外动脉（部分）和乳腺穿支；右乳显示正常。箭头标示同图1
图8  3D MIP图像，女、40岁、右乳浸润性导管癌，多个病灶。右乳显示肿瘤边缘异常的血管网和相对增粗乳胸廓内、外动脉II级分支和乳腺穿支进入肿块内，左乳显示正常。箭头标示同图1
图2、5、7、9  分别为在图1、3/4、6和8病灶上测的感兴趣区的信号强度-时间曲线：每个线段为一个时相，共7个（增强时相）；图2为速升平台型(II型)；图5、7和9曲线类型为速升速降型(III型)；图2示：在第三时相段信号强度高于第二个或第一个时相的，若利用这个时相的图像减去增强前时间段的蒙片，可得到最大的密度差值，利于显示清晰的血管结构。图5和9示：在增强后的第一时相段图像可得到最佳效果；图7示：在第二时相段图像可得到最大信号差值
Fig 1  3D MIP image, a 50-year-old woman with right invasive ductal carcinoma. The normal artery structure is displayed on the left breast, and mass and its supply arteries are shown on the right breast. The first (dashed arrow) and second (solid arrow) grade branch of the interal and lateral thoracic artery and intercostal artery (solid arrow) were shown.
Fig 3, 4  3D MIP image, a 36-year-old woman with right invasive ductal carcinoma. Abnormal arteries (on lesion margin) and the relative enlarged interal and lateral thoracic and intercostal arteries were shown by the flipped angle images (arrow in the same way as the figure 1).
Fig 6  3D MIP image, a 52-year-old woman with left invasive ductal carcinoma. Lesion with abnormal arteries on its margin and the relative enlarged interal and lateral thoracic (part) and intercostal arteries were shown on left breast, and no abnormal artery structure was seen on the right (arrow in the same way as the figure 1).
Fig 8  3D MIP image, a 40-year-old woman with multiple invasive ductal carcinoma lesion on the right. The abnormal arteries on lesion margin and the relative enlarged interal and lateral thoracic (II branch) and intercostal arteries are engulfed into lesion, and normal structure is shown on the right (arrow in the same way as the figure 1).
Fig 2, 5, 7, 9  were the time-intensity curve lines by measuring ROI on the 1, 3 or 4, 6 and 8 figures. The each segment line was shown as one, total number of enhancement duration was seven. The time-intensity curve line at figure 2 was plateau pattern (II), and these at figure 5, 7 and 9 were wash out patters, involved initial increase and subsequent decrease in signal intensity (III); Figure 2: the intensity at third duration was higher than one at second and first duration. Clearly artery vessel structure and maximum intensity may be obtained by using subtraction image that was subtracted from the higher intensity duration’s image to the pre-contrasted image. Figure 5 and 9: the best result was obtained at the first duration. Figure 7: the maximum intensity difference was obtained at second duration.

1.4　图像分析和处理

       在ADW 4.3工作站上分析平扫和增强的2D重建图像及3D MIP图像，分析7个时相动态增强特征，在患侧（有肿块侧）MRI2D重建的减影图像上分析并设定感兴趣区（依据病灶，范围80~200个像素）测量异常高信号区的时间-信号强度曲线，用相对显著强化峰值的时相图像与平扫图像（蒙片）进行图像减影（见图1、图3、图4、图6、图8），用最大信号强度投影法(maximum intensity projection, MIP)获得双侧乳腺3D重建减影图像。由三个经验丰富的放射科医生共同使用高分辨力MR图像分析工作站，通过多平面和多角度的旋转（旋转间隔为10~15度）和观察，对重建的双侧乳腺血管依据解剖的特点进行胸廓内、外动脉和乳腺穿支的标记，对胸廓内、外动脉进行分级(I、II级)。胸廓外动脉I级为发自腋动脉第2段从腋静脉的深面穿出，经过腋窝沿胸小肌下缘行走，胸廓外动脉II级为在I级基础上的分支；胸廓内动脉I级为起源于锁骨下动脉下壁，沿胸骨旁乳内侧行走，同样II级为I级的分支。乳腺的穿支包括乳腺穿支动脉和乳腺深部穿支动脉穿支。然后，通过2D的图像并结合3D重建图像，三位放射科医生统计、分析和计数胸廓内、外动脉和乳腺穿支三支血管直接进入肿块的情况，所有结果均达到一致性判定。

1.5　统计学分析

       采用MedCalc 11.3版本（MedCalc Software bvba）统计分析软件，对患侧乳腺、健侧乳腺两组样本结果用Mann-Whitney test (independent samples)进行统计学分析。

2　结果

2.1　乳腺血管分支和其分级

       在乳腺2D MR减影和3D MIP重建图像，乳腺体血管网由胸廓外动脉（乳房外侧动脉）、胸廓内动脉（乳房内侧动脉）和乳腺穿支共同组成。胸廓外侧动脉（或乳房外侧动脉）发自腋动脉第2段从腋静脉的深面穿出，经过腋窝沿胸小肌下缘行走，负责胸大小肌、前锯肌及乳腺外侧部血供；胸廓内动脉（或乳房内侧动脉）起源于锁骨下动脉下壁，紧贴胸膜顶前面进人胸腔，沿胸骨旁乳内内侧（距胸骨缘0.8~1.25 cm）在第1～6肋软骨、肋间内肌和肋间外韧带的后面、胸横肌的前面下行，达第6肋间隙，分为两终末支，移行为腹壁上动脉。乳腺的穿支包括乳腺穿支动脉和乳腺深部穿支动脉穿支。乳腺穿支动脉主要来自胸廓内动脉、胸廓外侧动脉和第5、第6肋间动脉，穿出点的分布密度以内下象限为大。乳房深部动脉穿支穿出胸肌筋膜后，每支发出1~2支细小分支行走于乳腺的后面，并互相吻合构成乳腺的血管网，其主干在乳腺后水平走行1~2 cm后以1~3支穿入乳腺实质，沿乳腺小叶行走，大部分呈向心趋势，在不同水平发生细小分支供应乳腺组织血运，其终末支多穿出乳腺组织与浅层动脉吻合，或穿出乳腺组织在浅层继续走行，部分与穿入乳腺组织内的浅层动脉干吻合，少数终止于乳腺组织内部。本研究影像技术能够显示胸廓内、外侧的主干(I级)和其分支(II级)，在I级分支的基础上的再分出的较细的血管分支为II级分支，乳房深部动脉和乳腺穿支动脉因图像上难以辨别，均成为乳腺穿支，并不再另分级，见图1。

2.2　乳腺癌肿块和其血管分支显示（表1）

       健侧乳腺和患侧乳腺的胸廓内动脉(I，II)的显示率均高于其胸廓外动脉（I，II）。患侧乳腺的胸廓内、外动脉的II级分支血管的显示率明显高于健侧乳腺。患侧乳腺的胸廓内、外动脉I级分支血管显示率稍高于健侧乳腺。患侧乳腺穿支的显示率反而低于健侧乳腺。

       用Mann-Whitney test (independent samples)进行分析(P<0.05有统计学意义)，结果为：健侧乳腺、患侧乳腺两组的胸廓内、外动脉I级分支和乳腺穿支的P值分别为0.5539、0.2365、0.1829，均大于0.05，差异无显著意义；健侧乳腺、患侧乳腺两组的胸廓内、外动脉II级分级分支的P值均为0.0383，差异有显著意义。

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表1  67例健侧乳腺和患侧乳腺癌肿块（病例数）的血管分级与显示率
Table 1  Vessel branches and its display ratios on breast without cancer and with cancer lesion in 67 patients

2.3　乳腺癌肿块的血管供血动脉的组合分型（表2）

       由表2可见，乳腺癌肿块供血由多到少为：组合型供血、胸廓外动脉供血、胸廓内动脉供血，本组研究中未见由乳腺穿支单独供血的病例。

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表2  乳腺癌血管供血动脉的组合分型
Table 2  Combined-supply artery grouping on breast cancer

3　讨论

       乳腺的动脉血供可以经过DSA进行显影，但是具有创伤性，不利于显示乳腺病灶的位置和供血血管间的关系。MR具有软组织分辨率高的优势，利用VIBRANT动态增强MR和其减影成像技术可以显示病灶周围的微循环，评价乳腺癌血供。虽然乳腺MR可以从以下几点进行提高诊断：(1)从反应病灶本身形态及其强化后的形态学和强化方式来提示恶性特征；(2)病灶动态增强的时间-信号强度曲线分型；(3)弥散成像；但均有一定限度和争议^[10,11]。利用MR容积扫描VIBRANT动态增强和减影技术不仅显示乳腺癌的血供，还可以显示其病理特征，从另一个角度提高乳腺癌诊断水平。

       增强后与增强前简单的蒙片减影造成密度差值不能达到最大化，常常在显示较细的血管结构上有一定的局限性^[10,11]。本研究应用了乳腺癌病灶的动态增强信息，扑捉到最佳的强化峰值，利用最大峰值时相减去蒙片，获到MIP的最佳影像信息，以便获得最佳的微小血管结构，利于分析，更清晰的显示肿块的动脉供血特征。

       本研究通过优化选择时相来提高病灶微小血管结构的显示率（图1、图3、图4、图6、图8病灶周边的微小血管结构，红箭头所示），在此基础上研究病灶与乳腺供血血管间的关系。乳腺癌和乳腺良性肿块的供血动脉血流动力学有明显差异，表明乳腺癌患侧的血管丰富^[12]。乳腺癌的血供是否与肿块的位置、大小有关？以哪支动脉供血为主？目前的观点尚未达成统一^[13,14,15]。Vanel等研究表明乳腺癌肿瘤主要由胸廓外动脉供血，其次才是胸廓内动脉和肩胛下动脉^[13]。许庆文等的研究认为胸廓外动脉对肿瘤的供血远远多于其他供血动脉^[6]，但Bilbao等认为乳腺癌的供血主要来源于胸廓内动脉^[14]。本研究（见表2）乳腺癌的癌灶由胸廓外动脉供血的比率最高，出现这样的结果，或许与病灶位置有关。一般乳腺癌多发生于外上象限，依次为内上象限、乳晕下、外下象限和内下象限，肿块累及全乳或占满全乳房者较少。癌灶发生在外上象限的几率最高，癌灶应以胸廓外动脉供血为主，与Vanel^[13]和许庆文^[6]等人的研究结果相符。本组资料中胸廓外动脉供血占34.33%（表2），也说明乳腺癌的血供以胸廓外动脉为主。

       当然，本研究表2显示胸廓内、外动脉共同供血和胸廓内、外动脉及乳腺穿支动脉共同供血的比例为37.32%(16.42%+20.9%)，远远高于其他组合，可能是因为病灶通过侧支循环建立供血。因此不能简单地把乳腺癌的病灶供血归因为单一的血管，而应考虑多支血管供血和血管网建立。无论肿块的位置在哪里，它都可以利用侧支循环建立（依据血管本身的发育和其结构）和就近原理来进行建立其血供。

       本研究的图像分析方法对胸廓外动脉显示率略低于胸廓内动脉，可能是有些病例的胸廓内动脉显示虽然较高，但不参与病灶供血。另外可能与胸廓外动脉处在主磁场的边缘，而胸廓内动脉则处在主磁场中心有关。因为在主磁场中心的血管显示率明显高于主磁场边缘的血管。虽然两者略有差别，但是总体上两者差别不大，它们的显示率均较高。至于健侧乳腺、患侧乳腺的乳腺穿支动脉的显示率均较低，这可能与乳腺的血管解剖有关，而患侧乳腺的乳腺穿支动脉显示率低于健侧乳腺的显示率，这可能是因为肿块多远离胸壁生长，另外，因为所选病例数少的缘故或胸壁远离线圈和磁场中心的原因，这需要进一步研究。

       通过统计学分析，健侧乳腺、患侧乳腺两组的乳腺穿支动脉的显示率无显著的统计学意义，这也进一步证实乳腺穿支动脉可能不是乳腺癌血供的主要来源，癌肿早期在生长过程中较少累及乳腺穿支动脉。

       健侧乳腺、患侧乳腺两组的胸廓内、外动脉的I级分支显示率的差异无统计学意义，这可能与肿瘤发生的时间、位置有关，需要进一步研究。早期肿瘤的血管网完全建立在较细的血管分支，而不是较大血管分支。由于癌灶较小，在其生长过程中尚未引起胸廓内外动脉I级分支的明显改变，随着癌灶的生长，为满足其生长的需要可能会引起胸廓内外动脉I级分支的改变，需要进一步研究。

       在67例乳腺癌患者中，本组研究显示患侧乳腺的胸廓内外动脉的II级分支的显示率明显高于健侧乳腺的显示率，统计学分析显示健侧乳腺、患侧乳腺两组的胸廓内、外动脉II级分级分支的P值为0.0383，小于0.05，差异有显著意义。表明乳腺癌与胸廓内外动脉的II级分支关系密切，由此可见一定程度上的乳腺癌多是由胸廓内、外动脉的II级分支为主要供血动脉，而不是直接由胸廓内外动脉的I级分支供血。可能与以下原因有关：从病理学角度上讲，早期乳腺患肿瘤时，肿瘤富血供，其生长依赖于供血血管的形成，当肿瘤超过2 mm时就会有肿瘤血管形成，与正常血管相比，肿瘤新生血管缺乏肌层，血管内皮细胞连接扩大，血管舒缩成分缺如，以上原因使供血动脉形态不规则、增粗、扭曲、紊乱、动静脉瘘，血管包绕症等^[2,3,4]，同时与正常血管的细小分支形成丰富的吻合支，并随着肿块体积的增大，不断地将正常血管牵拉、卷入肿块内。病变的大小是否与血管卷入有关，需要进一步研究^[16]。

       本研究的方法是利用目前的MR新技术和图像后处理方法，旨在提高显示血管结构；但在图像采集中如何控制伪影等图像质量问题及进一步提高图像后处理效果尚需要进一步研究，需要对各时相的图像进行标准化（normalization）和配准(registration)，以便克服减影图像不一致（在扫描中因病人移动或呼吸而产生的差异带来伪影）带来的的误差，从而减少对血管进入病灶辨别上的误差。

       总之，动态增强MR减影血管成像技术可以显示一定大小乳腺癌病灶微循环供血的特点，可为进一步的研究提供基础。相关的研究和其图像处理方法有待于我们进一步开展。