祝令稱，趙瑤，崔社娟，程鑫，張仕狀

(濰坊醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，山東濰坊 261053)

人結(jié)腸癌荷瘤裸鼠模型是研究結(jié)腸癌的重要方法，DWI 是唯一能反映活體內(nèi)組織水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的磁共振成像技術(shù)［1］，對(duì)病變能進(jìn)行早期的檢測(cè)。有學(xué)者曾利用醫(yī)用1.5T MR 及醫(yī)用線圈通過(guò)DWI 觀察荷瘤鼠的腫瘤生長(zhǎng)情況，因小鼠瘤體小，采集信號(hào)困難，未曾得到清晰的影像學(xué)資料。隨著MRI 技術(shù)的發(fā)展，3.0T MR 及醫(yī)用線圈已廣泛應(yīng)用于臨床和科研，但對(duì)結(jié)腸癌荷瘤裸鼠應(yīng)用評(píng)價(jià)鮮見報(bào)道。本研究旨在通過(guò)對(duì)臨床3.0T MR 中多序列及參數(shù)的定量分析，探討DWI 在結(jié)腸癌荷瘤鼠模型中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 建立CT-26 荷瘤鼠模型 將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的含5 ×106個(gè)/mL 的小鼠結(jié)腸癌CT-26 細(xì)胞株(購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究所細(xì)胞庫(kù))0.2 mL 細(xì)胞懸液接種于小鼠的右側(cè)腋部皮下(BALB/c 小鼠購(gòu)于北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)中心，購(gòu)入時(shí)為6 周齡，雌雄各20 只，體重(21.0±2.5)g。荷瘤完成后，每日定時(shí)觀察小鼠的一般生存狀態(tài)、腫瘤的生長(zhǎng)情況。

1.2 MR 檢查

1.2.1 檢查前準(zhǔn)備 檢查前用10%水合氯醛經(jīng)小鼠腹腔注射，將麻醉小鼠編號(hào)，放入自制的固定器中，置于掃描床上，小鼠身體平行于掃描床，頭端與主磁場(chǎng)方向一致。包繞式軟制表面線圈置于小鼠表面，調(diào)整腫瘤至同一方向。

1.2.2 MR 掃描參數(shù) 采用GE3.0T 超導(dǎo)型MR 掃描儀。具體參數(shù)為T1WI:TR 880 ms，TE 15 ms，NEX 4;T2WI:TR 3 880 ms，TE 130 ms，NEX 8;所有軸位及冠狀位成像采用自旋回波(spin echo，SE)。DWI 選擇自旋回波平面成像序列 (SE-EPI)掃描，TR 6 000 ms，TE 90 ms，NEX 6，b 值為(0，1 000 s/mm2)，F(xiàn)OV 15 mm，矩陣128 ×128，層厚3.0 mm，層間距3.0 mm。

1.2.3 DWI 圖像后處理 由b 值為(0，1 000 s/mm2)的DWI 圖像擬合出ADC 圖，在腫瘤的最大層面上避開明顯壞死區(qū)，選擇結(jié)構(gòu)均勻的組織作為感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，測(cè)量其平均信號(hào)強(qiáng)度，各測(cè)3 個(gè)不同區(qū)域的ROI 信號(hào)值，取平均值。測(cè)量T2WI 上腫瘤冠狀最大徑層面的長(zhǎng)徑(a)和短徑(b)，按下列公式計(jì)算腫瘤的大體體積(mm3):V=1/ 6 ×π×a×b2。

1.3 病理觀察 MR 檢查結(jié)束后，將腫瘤組織完整切除，用游標(biāo)卡尺測(cè)量腫瘤大體標(biāo)本的體積。固定、石蠟包埋、切片，HE 染色行病理學(xué)觀查。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS17.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)。連續(xù)正態(tài)分布變量資料數(shù)據(jù)以表示，采用t 檢驗(yàn)和方差分析進(jìn)行兩兩比較，相關(guān)性檢驗(yàn)采用Pearson 相關(guān)性分析，P ＜0.05 認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 動(dòng)物模型的建立 40 只小鼠皮下荷瘤成功率為100%，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小鼠生長(zhǎng)狀態(tài)良好，毛色、進(jìn)食、飲水正常，未見明顯消瘦等異常表現(xiàn)。

2.2 荷瘤鼠常規(guī)MRI 及DWI 表現(xiàn) 腫瘤信號(hào)略不均勻，T1WI 圖像以等或低信號(hào)為主 (圖1a)，T2WI 圖像以高信號(hào)為主，部分內(nèi)部可見點(diǎn)片狀高信號(hào)壞死區(qū)(圖1b 和1c)。DWI 圖像上腫瘤呈明顯高信號(hào)，周圍正常組織信號(hào)明顯降低(圖1d)。提示腫瘤組織彌散明顯受限。

2.3 腫瘤組織的ADC 值與DWI 信號(hào)強(qiáng)度 腫瘤中心實(shí)性部分和邊緣部分的ADC 值、DWI 信號(hào)強(qiáng)度間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＞0.05)，但與周圍正常肌肉組織比較，兩者的ADC 值及DWI 信號(hào)強(qiáng)度均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＜0.05) (表1)。DWI 和T2WI腫瘤中心實(shí)性部分的信號(hào)強(qiáng)度、信噪比間分別比較，均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異P ＜0.05，表2)。

2.4 病理學(xué)檢查 通過(guò)T2WI 測(cè)量腫瘤體積與病理測(cè)量結(jié)果基本一致，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＞0.05)，且明顯正相關(guān)(r=0.964，表3)。HE 染色見腫瘤組織核固縮、深染，細(xì)胞間隙明顯增大(圖2)。

表1 腫瘤各部分DWI 信號(hào)強(qiáng)度及ADC 值

表2 DWI、T2WI 腫瘤中心實(shí)性部分信號(hào)強(qiáng)度及信噪比

表3 MRI 及病理測(cè)量腫瘤體積比較()

表3 MRI 及病理測(cè)量腫瘤體積比較()

3 討 論

裸鼠在基因遺傳上與人類的相似性使其成為理想的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物［2］。本研究采用皮下移植建立裸鼠結(jié)腸癌模型，具有操作簡(jiǎn)單、成瘤率高、便于觀察腫瘤的發(fā)生、生長(zhǎng)情況等優(yōu)點(diǎn)，方便直接給藥，有利于影像的成像觀察［3］，與國(guó)內(nèi)常用的SD 大鼠結(jié)腸癌模型相比，本模型最突出的優(yōu)勢(shì)有兩點(diǎn):第一，在藥物療效評(píng)價(jià)中，Balb/c 小鼠的選用，有利于觀察腫瘤的干預(yù)效果;其次，在一些實(shí)驗(yàn)性藥物治療的基礎(chǔ)中，小鼠的用藥量相對(duì)較小，僅約為大鼠的1/10，可極大的節(jié)約成本。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該模型成瘤率達(dá)100%，成瘤潛伏期短，3 d即可觸及結(jié)節(jié)，2 w 后為大小不等腫塊，荷瘤后適于MR 檢查，同時(shí)為更深入地研究結(jié)腸癌發(fā)病機(jī)制、尋求合理的治療手段，為篩選新型抗腫瘤藥物等其它實(shí)驗(yàn)研究提供了較理想的荷瘤裸鼠模型。

小動(dòng)物專用MR 具有高磁場(chǎng)強(qiáng)度、高分辨率等特點(diǎn)，常被用來(lái)評(píng)價(jià)荷瘤裸鼠的生長(zhǎng)狀態(tài)，但費(fèi)用昂貴、難以普及。目前，國(guó)內(nèi)外采用臨床磁共振對(duì)裸鼠移植模型研究文獻(xiàn)報(bào)道較少。趙榮榮等［4］通過(guò)采用醫(yī)用線圈對(duì)結(jié)腸癌荷瘤兔在臨床醫(yī)用3.0T MR 中行彌散加權(quán)成像，獲得了較成功的圖像。常規(guī)T1WI、T2WI 能顯示荷瘤鼠腫瘤的解剖細(xì)節(jié)，也成為MR 分子靶向成像［5］和動(dòng)態(tài)增強(qiáng)的基本序列［6］。本研究嘗試采用臨床醫(yī)用高分辨率表面線圈對(duì)荷瘤鼠模型成像，腫瘤在T1WI、T2WI 上以長(zhǎng)T1 長(zhǎng)T2 信號(hào)為主，壞死囊變較少，T2WI 圖像上腫瘤與與周圍組織結(jié)構(gòu)的解剖關(guān)系較清晰，可活體評(píng)價(jià)腫瘤容積，并與組織容積有很好的相關(guān)性［7］。為驗(yàn)證MRI 與病理解剖觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)關(guān)系，選用較為客觀且易于確定腫瘤冠狀最長(zhǎng)徑、最短徑來(lái)表征腫瘤大小，結(jié)果顯示，MR 測(cè)量體積為(2.13±0.22)cm3，病理法測(cè)量體積為(2.23 ±0.15)cm3，兩者無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且高度相關(guān)。因此表明，MRI 測(cè)量結(jié)果可真實(shí)反映腫瘤大小，且其觀測(cè)時(shí)所受干擾因素較少，不同研究時(shí)間可比較性較強(qiáng)，更加適于動(dòng)態(tài)縱向研究，尤其適合在一些抗腫瘤藥物治療的基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用。

DWI 主要是通過(guò)無(wú)創(chuàng)的反映活體組織內(nèi)水分子的微觀彌散情況，早期明確組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)［8］。腫瘤組織的細(xì)胞體積及核漿比例增大，細(xì)胞密度增加，水分子彌散受限，DWI 信號(hào)增高。通過(guò)模擬合成ADC 圖，對(duì)ADC 值的測(cè)量可以定量的反映擴(kuò)散程度，決定ADC 值的主要因素是細(xì)胞外間隙的彌散阻力，其次是細(xì)胞的含水量等［9-10］。微灌注對(duì)ADC 值也有影響，散梯度因子b 值越小，灌注效應(yīng)對(duì)ADC 值的影響越大。要消除灌注效應(yīng)對(duì)擴(kuò)散的影響，b 值最小需達(dá)到800 s/ mm2［11］，b 值愈大，圖像越易產(chǎn)生偽影，目前尚無(wú)b 值選取的最佳標(biāo)準(zhǔn)和方法，有研究表明b 值選擇應(yīng)滿足圖像信噪比，有效抑制灌注效應(yīng)影響的同時(shí)應(yīng)盡量選用高b值［12］。本研究采用的b 值為0、1 000 s/mm2，雖然部分小鼠有磁敏感呼吸偽影，與T2WI 相比，信噪比欠佳，但總體圖像質(zhì)量比較滿意，結(jié)合常規(guī)T2WI 及T1WI，能夠清晰顯示腫瘤情況，腫瘤的信號(hào)強(qiáng)度明顯高于周圍組織，ADC 值明顯小于周圍組織，說(shuō)明腫瘤細(xì)胞增殖旺盛，水分子明顯受限，與上述理論相符，故可以通過(guò)DWI 進(jìn)行定性及定量檢測(cè)，對(duì)荷瘤鼠腫瘤進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察，且結(jié)果更容易反映疾病的特點(diǎn)。

本研究同時(shí)對(duì)DWI 上腫瘤邊緣部分及中心實(shí)性部分的信號(hào)強(qiáng)度和ADC 值進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)兩者之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是腫瘤中心實(shí)性成分和邊緣部分ADC 值明顯低于周圍正常組織，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示測(cè)量邊緣區(qū)域ADC 值有助于進(jìn)一步明確腫瘤邊界。

本實(shí)驗(yàn)采用臨床3.0T 醫(yī)用MR 及醫(yī)用表面線圈對(duì)人結(jié)腸癌荷瘤鼠進(jìn)行DWI 檢測(cè)，結(jié)合T1WI、T2WI 圖像及ADC 值的定量測(cè)量，能準(zhǔn)確無(wú)創(chuàng)的對(duì)活體腫瘤進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察，為腫瘤藥物的療效研究提供了一種可靠的方法。

［1］柏沙美，江新青，謝琦，等.兔VX2 肝癌模型磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的初步研究［J］.中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2008，19:214-216.

［2］Deng J，Miller FH，Rhee TK，et al.Diffusion-weighted MR Imaging for Determination of Hepatocellular Carcinoma Response to Yttrium-90 Radioembolization ［J］.Vasc Interv Radiol，2006，17:1195-1200.

［3］Wang W，El-Deiry WS.Bioluminescent molecular imaging of endogenous and exogenous P53-mediated transcription in vitro and invivo using an HCT116 human colon carcinoma xenograft model ［J］.Cancer Biol ＆ Ther，2003，2 (2):196-202.

［4］趙榮榮，韓明，趙瑤，等.MR 分子成像評(píng)價(jià)壁虎活性單體對(duì)兔VX2 移植瘤療效的實(shí)驗(yàn)研究［J］.醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2013，23 (3):341-344.

［5］Baio G，F(xiàn)abbi M，de Totero D，et al.Magnetic resonance imaging at 1.5 T with immunospecific contrast agent in vitro and in vivo in a xenotransplant model ［J］.MAGMA，2006，19(6):313-320.

［6］Tang JS，Choy G，Bernardo M，et al.Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging in the assessment of early response to tumor nrcrosis factor alpha in a colon carcinoma model［J］.Invest Radiol，2006，41 (9):691-696.

［7］Brockmann MA，Ulmer S，Leppert J，et al.Analysis of mouse brain using a clinical 1.5 T scanner and a standard small loop sur-face coil ［J］.Brain Res，2006，1068 (1):138-142.

［8］韓明，程鑫，張仕壯，等.ADC 值在內(nèi)皮抑素對(duì)小鼠結(jié)腸癌療效評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2009，25 (6):963-965.

［9］Baur A，Reiser MF.Dif fusion weighted imaging of the muscu lo skeletal system in humans ［J］.Skeletal Radiol，2000，29(10):555-562.

［10］Kim JH，Kim JK，Park BW，et al.Apparent diffusion coefficient:protate cancer versus noncancerous tissue according tu-