王冬青 何偉 羅一烽 孫維斌 許云飛 殷瑞根 王錚超

·論著·

人胰腺癌原位移植模型MRI增強(qiáng)掃描特征及病理對(duì)照研究

王冬青 何偉 羅一烽 孫維斌 許云飛 殷瑞根 王錚超

目的探討人胰腺癌原位移植瘤模型的MRI影像學(xué)表現(xiàn)及其病理基礎(chǔ)。方法應(yīng)用3.0T磁共振成像儀及臨床型乳腺線圈對(duì)30只胰腺癌裸鼠原位模型行冠狀位及橫斷位TSE-T1WI/T2WI平掃，經(jīng)腹腔注射釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)行連續(xù)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，測(cè)量平掃和增強(qiáng)掃描各時(shí)相腫瘤信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算強(qiáng)化率，分析MR圖像特征并與病理對(duì)照。結(jié)果30只裸鼠荷瘤接種成功率為100%，組織學(xué)檢查符合胰腺低分化腺癌。與鄰近組織信號(hào)相比，90%(27/30)腫瘤T1WI呈均勻稍低信號(hào)，10%(3/30)信號(hào)欠均勻；80%(24/30)腫瘤T2WI呈不均勻高信號(hào)、內(nèi)見斑片狀更高或等信號(hào)區(qū)，20%(6/30)呈均勻等高信號(hào)。平掃腫瘤信號(hào)強(qiáng)度為228.35±11.71，增強(qiáng)掃描后1.5、3、6、9、12 min的腫瘤信號(hào)強(qiáng)度分別為258.20±11.17、301.75±17.09、358.65±25.13、480.05±19.01、558.35±40.49，均明顯高于平掃(P值均<0.01)；各時(shí)相強(qiáng)化率分別為0.13±0.04、0.35±0.11、0.56±0.10、1.10±0.10、1.45±0.18，各時(shí)相間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.01)。MR強(qiáng)化明顯區(qū)為供血豐富的腫瘤生長(zhǎng)活躍區(qū)域，中央無強(qiáng)化區(qū)為壞死組織和(或)腫瘤細(xì)胞致密且毛細(xì)血管較少區(qū)域。結(jié)論經(jīng)腹腔注射對(duì)比劑后可獲得清晰的移植瘤MRI圖像，與病理檢查結(jié)果具有很好的一致性。

胰腺腫瘤； 磁共振成像； 注射，腹腔內(nèi)； 裸小鼠

胰腺癌原位模型雖然比皮下移植模型更接近人類的疾病過程，但是由于腫瘤生長(zhǎng)在腹腔內(nèi)，并且位置較深，所以很難對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)進(jìn)行無創(chuàng)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。本研究經(jīng)腹腔注射順磁性對(duì)比劑釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)，分析比較胰腺癌異種原位移植瘤增強(qiáng)前后腫瘤信號(hào)變化及增強(qiáng)掃描各時(shí)相腫瘤的強(qiáng)化率來定量評(píng)價(jià)其影像學(xué)特征，為進(jìn)一步探討人胰腺癌的MRI特征提供有價(jià)值的信息。

材料和方法

一、人胰腺癌裸鼠原位移植模型的建立

人胰腺癌細(xì)胞株P(guān)ANC1購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海生物科學(xué)研究所，體外常規(guī)傳代培養(yǎng)。收集對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞消化制成1×108/ml的單細(xì)胞懸液。BALB/C-nu 30只，購(gòu)自揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心，雌性，4～6周齡，體重16～20 g。麻醉后開腹將50 μl細(xì)胞懸液注入裸小鼠胰腺包膜下。每日觀察、記錄接種后荷瘤鼠的一般狀態(tài)。

二、MRI檢查

術(shù)后4周應(yīng)用西門子3.0T超導(dǎo)磁共振成像儀行MRI檢查。麻醉固定荷瘤裸鼠后從乳腺線圈中央垂直穿過，其上下方放置水模。平掃序列：TSE-T1WI/T2WI橫軸位、冠狀位，并加掃抑脂相，根據(jù)腫瘤形態(tài)加掃矢狀位；增強(qiáng)掃描采用經(jīng)腹腔注射對(duì)比劑釓噴酸葡胺0.1 mmol/kg體重(0.2 ml/kg體重)，注射后1.5、3、6、9、12 min行增強(qiáng)掃描。

用圓形感興趣區(qū)(ROI，2 mm2)測(cè)量平掃和增強(qiáng)各時(shí)相腫瘤信號(hào)強(qiáng)度。盡量避開腫瘤邊緣及壞死組織，測(cè)量3個(gè)ROI信號(hào)值，取均值。在垂直于相位編碼方向測(cè)量50 mm2ROI的周圍背景噪聲。計(jì)算腫瘤強(qiáng)化率。強(qiáng)化率=(增強(qiáng)后信號(hào)強(qiáng)度-增強(qiáng)前信號(hào)強(qiáng)度)/增強(qiáng)前信號(hào)強(qiáng)度。繪制強(qiáng)化率曲線。

三、移植瘤病理檢查

術(shù)后4周處死荷瘤鼠，收集腫瘤原發(fā)灶及發(fā)生侵襲、轉(zhuǎn)移的臟器。觀察大體標(biāo)本，常規(guī)病理檢查。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件包處理。腫瘤信號(hào)強(qiáng)度比較采用Dunnett-t檢驗(yàn)，各時(shí)相強(qiáng)化率采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的單因素方差分析(ANOVA)，若有顯著性差異，則進(jìn)一步用SNK法進(jìn)行各組間的兩兩比較。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、原位移植瘤MRI表現(xiàn)

MRI掃描示接種成功率為100%，腫瘤平均體積為0.7 cm×0.7 cm×0.5 cm。腫瘤呈類圓形或不規(guī)則形，部分腫瘤沿周圍組織間隙浸潤(rùn)生長(zhǎng)。90%(27/30)腫瘤T1WI呈均勻稍低信號(hào)，10%(3/30)信號(hào)欠均勻；80%(24/30)腫瘤T2WI 呈不均勻高信號(hào)、內(nèi)見斑片狀更高信號(hào)或等信號(hào)區(qū)，20%(6/30)呈均勻等高信號(hào)。病灶強(qiáng)化不均勻，以周緣強(qiáng)化明顯，中央片狀無強(qiáng)化區(qū)或不均勻弱強(qiáng)化區(qū)，隨時(shí)間延遲而逐漸縮小(圖1)。

增強(qiáng)掃描各時(shí)相病灶的信號(hào)強(qiáng)度均明顯高于平掃信號(hào)強(qiáng)度，以注入對(duì)比劑后9 min強(qiáng)化信號(hào)與平掃信號(hào)的差異最明顯(表1)，各時(shí)相強(qiáng)化率兩兩之間差異也均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

二、移植瘤的病理改變

腫瘤呈類圓形、分葉狀或結(jié)節(jié)狀，質(zhì)較硬，包膜不完整，向周圍組織間隙浸潤(rùn)，分界不清，腫塊中央出現(xiàn)點(diǎn)狀壞死腔。部分移植瘤有腹膜轉(zhuǎn)移。鏡下見移植瘤細(xì)胞排列成實(shí)性巢片狀瘤結(jié)節(jié)，無腺腔樣結(jié)構(gòu)，中央為大片結(jié)構(gòu)模糊的壞死區(qū)，周緣腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)旺盛，異型性明顯，胞核大而圓，染色深，可見巨核、雙核，甚至奇異形核及病理性核分裂像。癌細(xì)胞間可見小血管斷面，瘤旁可見正常胰腺結(jié)構(gòu)及大量血管(圖2)。

圖1移植瘤4周MRI平掃(a)及增強(qiáng)后1.5、3、6、9 min(b～e)的橫斷位圖像圖2裸鼠原位移植瘤的病理改變(HE ×200)

表1 腫瘤平掃和增強(qiáng)掃描各時(shí)相信號(hào)強(qiáng)度和強(qiáng)化率

三、MRI圖像與腫瘤病理對(duì)照

MR強(qiáng)化明顯區(qū)為供血豐富的腫瘤生長(zhǎng)活躍區(qū)域，中央無強(qiáng)化區(qū)為壞死組織和(或)腫瘤細(xì)胞致密且毛細(xì)血管較少區(qū)域。

討 論

隨著MR軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，非侵襲性獲得活體內(nèi)解剖和生理學(xué)信息、高空間和時(shí)間分辨率下數(shù)據(jù)三維采集、高軟組織分辨率及無電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，使其在胰腺癌診斷中的價(jià)值受到越來越多的關(guān)注，并顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，成為生物醫(yī)學(xué)研究的常用手段之一[1]。為取得理想的圖像質(zhì)量，國(guó)外文獻(xiàn)多采用高或超高場(chǎng)強(qiáng)實(shí)驗(yàn)型MRI掃描儀和內(nèi)徑較小的線圈進(jìn)行荷瘤裸鼠成像研究[2-4]。高場(chǎng)強(qiáng)成像儀可更快速成像，獲得更高的信噪比，增加水和脂肪頻率的分離；而相控陣線圈可增加信噪比，便于進(jìn)行更小FOV或更高分辨率的上腹部MR成像。本研究采用西門子3.0T超導(dǎo)磁共振成像儀及臨床型乳腺線圈，對(duì)各項(xiàng)掃描參數(shù)優(yōu)化組合后，行荷瘤鼠MRI檢查，掃描序列同人類基本相同。荷瘤鼠胰腺組織菲薄，MRI信號(hào)對(duì)比不明顯，且胰腺周圍組織在T2WI多呈低信號(hào)，故成瘤后，高信號(hào)的瘤灶與低信號(hào)的胰周組織、肝臟對(duì)比明顯，能清楚顯示瘤灶。因此，平掃T2WI序列對(duì)于腫瘤的發(fā)現(xiàn)具有非常重要的意義。而MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描更是診斷少血供性胰腺癌的有效方法[5-6]，有助于發(fā)現(xiàn)<10 mm的小腫瘤。

鑒于小鼠的腸系膜、腹膜面積大，毛細(xì)血管豐富，腹腔注射藥物后吸收較快，且入血后的代謝及藥理作用與靜脈途徑一致，因此本實(shí)驗(yàn)采用腹腔注射途徑，同樣獲得滿意的原位胰腺癌的MR圖像。

高質(zhì)量MR圖像與病理檢查結(jié)果取得了很好的一致性。強(qiáng)化明顯區(qū)為供血豐富的腫瘤生長(zhǎng)活躍區(qū)，中央無強(qiáng)化區(qū)為壞死組織和(或)腫瘤細(xì)胞致密但毛細(xì)血管較少區(qū)。因?yàn)槿艘认侔┘?xì)胞株P(guān)ANC1形成的移植瘤屬于相對(duì)乏血供低分化腺癌，生長(zhǎng)較快，內(nèi)部血供明顯不均。腫瘤生長(zhǎng)旺盛、血供豐富的周圍區(qū)域先強(qiáng)化，中央?yún)^(qū)域血供較少，腫瘤細(xì)胞致密，組織間隙小，壞死多，對(duì)比劑滲透慢，故瘤灶中央早期強(qiáng)化并不明顯，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)比劑可逐漸滲透入瘤灶中央的組織間隙，所以延遲掃描會(huì)顯示弱強(qiáng)化區(qū)逐漸縮小。同樣，上述病理改變導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部對(duì)比劑廓清慢，所以強(qiáng)化時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)化程度降低慢。另外，增強(qiáng)掃描中掌握瘤灶與周圍組織信號(hào)差別的最佳時(shí)間窗是更好了解腫瘤生物學(xué)特性的關(guān)鍵。本結(jié)果表明，增強(qiáng)后各時(shí)相腫瘤的信號(hào)強(qiáng)度、強(qiáng)化率之間均有明顯差異，增強(qiáng)掃描9 min后信號(hào)強(qiáng)度與平掃差別最大，從而為胰腺癌動(dòng)物模型的MRI增強(qiáng)掃描研究提供了較長(zhǎng)的時(shí)間窗。

[1] Tsurusaki M,Semelka RC,Zapparoli M,et al.Quantitative and qualitative comparison of 3.0 T and 1.5 T MR imaging of the liver in patients with diffuse parenchymal liver disease.Eur J Radiol,2009,72:314-320.

[2] Bouvet M,Spernyak J,Katz MH,et al.High correlation of whole-body red fluorescent protein imaging and magnetic resonance imaging on an orthotopic model of pancreatic cancer.Cancer Res,2005,65:9829-9833.

[3] Grimm J,Potthast A,Wunder A,et al.Magnetic Resonance imagine of the pancreas and pancreatic tumors in a mouse orthotopic model of human cancer.Int J Cancer,2003,106:806-811.

[4] Weissleder R,Moore A,Mahmood U,et al.In vivo magnetic resonance imaging of transgene expression.Nat Med,2000,6:351-355.

[5] 盧光明,王中秋,鄭玲,等.動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像對(duì)胰腺癌及胰腺內(nèi)分泌腫瘤的診斷價(jià)值探討.中華醫(yī)學(xué)雜志,2006,86:951-954.

[6] Kumaga M,Kano MR,Morishita Y,et al.Enhanced magnetic resonance imaging of experimental pancreatic tumor in vivo by block copolymer-coated magnetite nanoparticles with TGF-β inhibitor.J Control Release,2009,140:306-311.

2010-06-29)

(本文編輯：屠振興)

MRIenhancementscanningfeaturesandpathologyoftheorthotropictransplantationnudemousemodelwithhumanpancreaticcancer

WANGDong-qing,HEWei,LUOYi-feng,SUNWei-bin,XUYun-fei,YINRui-gen,WANGZheng-chao.

DepartmentofRadiology,AffiliatedHospital,JiangsuUniversity,Zhenjiang212001,China

Correspondingauthor:WANGDong-qing,Email：wangdongqing71@hotmail.com

ObjectiveTo investigate the MRI imaging features, and pathologic basis of the orthotropic transplantation nude mouse model with human pancreatic cancer.MethodsAdopting Siemens Magnetom Trio Tim 3.0 Tesla superconductive MRI and breast coil was used to examine 30 orthotropic transplantation nude mouse models of the human pancreatic cancer, these mouse were sampled to acquire TSE-T1-weighted and T2-weighted transverse axial images. Intraperitoneal injection of Gd DTPA was used to perform continuous dynamic enhancement scanning. Signal intensities of tumors were measured in plain scanning and each phase′s enhancement scanning images, respectively. Intensification rates of tumors were calculated. Pathologic examination of tumors was performed to be compared with the findings of MRI scanning.ResultsThe successful rate of inoculation of 30 nude mice was 100%. The histological findings were comparable with poorly differentiated adenocarcinoma. Compared with signal of adjacent tissues, the MRI findings of the tumors were uniformly slightly hypointensity (90%, 27/30), or unevenly (10%, 3/30) on TSE-T1WI; uniformly (20%, 6/30) or unevenly (80%, 24/30) hyperintensity with equal or more hyper signal spots on TSE-T2WI. Signal intensities on plain scanning was 228.35±11.71, and 1.5, 3, 6, 9, 12 min after enhancement scanning, the signal intensities were 258.20±11.17, 301.75±17.09, 358.65±25.13, 480.05±19.01, 558.35± 40.49, which were significantly higher than those in plain scanning (P<0.01). The intensification rate of every phase was 0.13±0.04, 0.35±0.11, 0.56±0.10, 1.10±0.10, 1.45±0.18, and the difference among these phases was statistically significant (P<0.01). The significantly intensified area was the area where the tumor cells grew actively with rich capillaries; the central area without intensification was the area of necrotic tissue and/or densely packed tumor cells and few capillaries.ConclusionsHigh resolution MRI imaging of implanted tumors can be obtained by intraperitoneal injection of contrast, and it is consistent with pathologic examinations.

Pancreatic neoplasm; Magnetic resonance imaging; Injections, intraperitoneal; Nude mouse;

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2011.03.010

江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(BK2006080)

212001 鎮(zhèn)江，江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院影像科

王冬青，Email：wangdongqing71@hotmail.com