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目的:本研究旨在通过建立兔VX2软组织肿瘤模型,分析有关兔软组织VX2肿瘤的血管生成和细胞增殖情况的病理检测指标与MR动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)灌注成像和弥散加权成像(diffusionweighted imaging,DWI)所获影像学参数之间的相关性,具体包括:①VX2肿瘤微血管密度与ASL灌注成像所测血流量(blood flower,BF)值的相关性;②VX2肿瘤的VEGF表达情况与ASL灌注成像所测BF值的相关性;③VX2肿瘤的Ki-67标记指数与由DWI所测表观弥散系数(apparentlydiffusion coefficient,ADC)值的相关性。另外,本研究还将评价各影像学参数在鉴别肿瘤存活组织与凝固坏死方面的效力,以明确各个影像参数所反映的病理基础和临床应用价值。
方法:
⑴购买新西兰大白兔18只,体重2.5至3.1kg,雌雄不限。从荷瘤兔剥离肿瘤,剪成1 mm3大小碎块放入生理盐水中,用带有18号注射针头的1ml注射器抽吸混有VX2肿瘤组织碎块的生理盐水,刺入兔右侧大腿(14只)或小腿上端(2只)的肌肉内,注入约0.5ml,模型兔即制作完毕,留置在中山大学北校区动物实验中心进行饲养。实验过程中一只大白兔因麻醉意外死亡,一只在饲养过程中不明原因死亡。
⑵于接种瘤株后第3至4周将模型兔静脉麻醉后进行MR成像检查。所用设备为西门子3T超导型磁共振仪,标准8通道头线圈。获取定位图后,对肿瘤部位进行垂直于股骨或胫骨长轴的扫描,在获得脂肪抑制自旋回波T1WI序列和快速自旋回波T2WI序列的图像后,利用流动敏感交互式反转恢复(flow sensitive alternating inversion recovery,FAIR)序列以及可进行多层采集的QUIPSSⅡ(second version of Quantitative Imaging of Perfusionusing a Single Subtraction)技术进行ASL灌注成像,利用单次激发自旋平面回波序列进行弥散成像(b=1000),最后进行动态增强扫描和常规增强扫描。增强扫描所用对比剂为钆喷替酸葡甲胺(北陆公司,北京,中国),剂量0.1mmol/kg。动态增强扫描的时间分辨率为6.3s,持续时间为3分40秒。除定位扫描外,余各扫描图像的层数、层厚、层间隔、视野大小均相同。ASL灌注图像和动态增强扫描图像被传输到一台独立电脑进行处理,分别计算出BF值和强化曲线初始段的斜率值,并形成相应的参数图像。ADC图可由MR机所带软件利用弥散序列图像自动重建生成。在每个肿瘤的肿瘤中心层面选取2至4个感兴趣区,计算其BF值和ADC值。另外根据大体标本所示凝固性坏死和存活组织的位置,在MR图像上选取感兴趣区,计算凝固性坏死和肿瘤存活组织的BF、ADC和强化曲线初始段斜率值。
⑶完成MR扫描后处死模型兔,在与MR图像上感兴趣区相对应的非坏死位置进行病理取材,做成石蜡切片行HE染色,在显微镜下观察标本的组织细胞结构,并利用Kit-5002 Max Vision检测系统(迈新公司,福州),进行CD31(中杉公司,北京)、VEGF(迈新公司,福州)和Ki-67(Novocastra Laboratories,Newcastle,UK)的免疫组化染色,然后通过显微镜观察测量如下指标:微血管密度(MVD)、VEGF的表达水平和Ki-67标记指数。
⑷对所得数据用SPSS13.0软件包进行分析处理,利用Spearman相关分析法评价ADC与Ki-67标记指数的相关性以及BF值与MVD和VEGF表达水平的相关性。利用Student t test比较肿瘤组织存活区与凝固性坏死区之间BF、ADC和强化曲线初始段斜率的差异。
结果:肿瘤组织的BF值与肿瘤MVD呈显著正相关(r=0.906,P<0.001);BF值与肿瘤VEGF表达无明显相关(r=0.116,P=0.483),ADC值与肿瘤的Ki-67标记指数呈显著负相关(r=-0.873,P<0.001)。凝固性坏死和肿瘤存活组织间的BF(t=9.931,p<0.001)和强化曲线初始段斜率值(t=13.856,P<0.001)的差别有显著意义,而ADC值的差别无显著意义(t=1.591,P=0.118)。
结论:BF值通过反映肿瘤的微血管密度可用于评价肿瘤的血管生成情况。ADC值通过反映Ki-67标记指数可用于评价肿瘤的细胞增殖情况。由ASL灌注影像生成的BF图以及由MR动态增强扫描影像生成的强化曲线初始段斜率图像都可较好地显示凝固性坏死组织的存在。根据上述各个影像学参数的特点适当应用可帮助判断软组织肿瘤的预后,指导治疗并监测疗效。ASL灌注成像技术使用水作为内源性示踪剂,可定量评价组织血流量,不必注射钆对比剂,因而也没有其副作用。作为一项完全无创,易重复且成本低廉的技术,它有着明显的临床应用潜力。