廣州醫(yī)科大學(xué)附屬?gòu)V州市第一人民醫(yī)院放射科(廣東 廣州 510180)

劉灶松* 黃丹萍 徐向東 常漢征 楊蕊夢(mèng)

兔VX2 肝癌模型腫瘤成瘤率高、易制作、生長(zhǎng)迅速，并且具有與人類(lèi)肝細(xì)胞癌極為相似的病理學(xué)及影像學(xué)特征，是較理想的用于影像實(shí)驗(yàn)研究的肝癌模型。近年來(lái)，有不少關(guān)于磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)監(jiān)測(cè)兔VX2 肝癌治療效果的研究[1-3]，但對(duì)于DWI評(píng)價(jià)兔VX2肝癌療效的最優(yōu)成像b值，目前還未形成統(tǒng)一共識(shí)[1-2]。為了進(jìn)一步規(guī)范DWI檢測(cè)兔VX2肝癌治療效果，本研究采用血管阻滯劑對(duì)肝癌進(jìn)行治療，并從0～900s/mm2取9個(gè)b值進(jìn)行成像，對(duì)相應(yīng)的圖像質(zhì)量及彌散效果進(jìn)行研究，以期為DWI觀察兔VX2肝癌治療療效選出最佳b值。

1 材料與方法

1.1 建立動(dòng)物模型新西蘭大白兔30只，體重1.8～2.3kg，平均體重2.1kg，雌雄不限，荷瘤兔1只(廣州普天達(dá)盛生物科技有限公司惠贈(zèng))。經(jīng)烏拉糖(4mL/kg)靜脈麻醉后，在CT引導(dǎo)下，將荷瘤兔腿部VX2瘤塊(瘤塊體積為1～2mm3)移植到30只健康新西蘭大白兔肝左葉，成功建立28只動(dòng)物模型，2只實(shí)驗(yàn)過(guò)程中死亡。

1.2 試驗(yàn)分組成功建立28只兔VX2肝癌模型，2周后待腫瘤長(zhǎng)至直徑≥10mm時(shí)，隨機(jī)抽取14只為實(shí)驗(yàn)組，剩余14只為對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組baseline進(jìn)行MRI掃描后靜脈注射新型血管阻斷劑M410(中科院廣州化學(xué)研究所饋贈(zèng))，按25mg/kg溶于2mmL生理鹽水配制，以后每3天靜脈注射一次血管阻斷劑M410，對(duì)照組baseline行MRI掃描后以同樣的方式給予等量生理鹽水。兩組動(dòng)物均于給藥后14d進(jìn)行MRI掃描。

1.3 設(shè)備及掃描方法兩組于baseline及14d行MR掃描，用烏拉糖(4mL/kg)麻醉實(shí)驗(yàn)兔后，將實(shí)驗(yàn)兔仰臥固定，自主呼吸。采用SIEMENS Verio 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀，使用小號(hào)柔軟線(xiàn)圈，用腹帶加壓及呼吸門(mén)控掃描技術(shù)減少運(yùn)動(dòng)偽影。采用呼吸門(mén)控技術(shù)行軸位T1WI掃描，掃描參數(shù)：TR 120ms，TE 3.5ms，F(xiàn)OV 150mm×150mm；軸位及冠位T2WI掃描，掃描參數(shù)：TR 300ms，TE 65ms，F(xiàn)OV 150mm×150mm；采用SE-EPI序列行DWI掃描，掃描參數(shù)：層厚3mm，間距為0，各向同性，矩陣256×256，F(xiàn)OV 150mm×150mm，b值分別取0、100、200、300、400、500、600、700、800、900s/mm2。將100～900s/mm2的9個(gè)b值分別與b值為0s/mm2組合形成9組ADC圖。

1.4 數(shù)據(jù)測(cè)量及分析觀察腫瘤T1WI及T2WI的表現(xiàn)，并在T2WI圖像上，選擇腫瘤的最大層面，測(cè)量其長(zhǎng)徑與短徑求平均值。在不同b值的DWI圖上，分別測(cè)量正常肝臟、VX2腫瘤的信號(hào)強(qiáng)度(SI)；根據(jù)圖像的邊緣清晰度及噪聲評(píng)價(jià)ADC圖的質(zhì)量，并在不同b值的ADC圖上分別測(cè)量正常肝臟、VX2腫瘤的ADC值，為避免測(cè)量誤差，注意盡量避開(kāi)膽管、血管和偽影。正常肝臟的ROI面積約50mm2，VX2瘤的ROI面積約為30～40mm2，測(cè)量腫瘤實(shí)性成分，各測(cè)3次取平均值。分析對(duì)比噪聲比(CNR)，在兼顧圖像質(zhì)量并反映彌散差異基礎(chǔ)上，為便于實(shí)驗(yàn)對(duì)照觀察，選擇實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組CNR相差最大時(shí)的b值。CNR公式如下：

CNR=[VX2腫瘤(SI)-正常肝臟(SI)] / 背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法使用SPSS 25.0版進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用兩組獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 肝臟VX2腫瘤MRI特點(diǎn)比較實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組不同時(shí)間點(diǎn)的腫瘤大小(表1)：baseline時(shí)間點(diǎn)，兩組腫瘤直徑差異無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；用藥14d后，對(duì)照組腫瘤直徑明顯大小實(shí)驗(yàn)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。肝VX2腫瘤在T1WI圖像上呈邊界清楚的橢圓形低信號(hào)影，低于周?chē)螌?shí)質(zhì)，其中心信號(hào)略不均勻，有斑點(diǎn)或斑片狀更低信號(hào)區(qū)(圖1A)；在T2WI圖像上呈邊緣清楚的橢圓形高信號(hào)影，高于周?chē)螌?shí)質(zhì)，其中心信號(hào)不均勻，有斑點(diǎn)及斑片狀低信號(hào)區(qū)(圖1B)。

圖1 實(shí)驗(yàn)組肝VX2瘤T1WI、T2WI圖(仰臥位)。肝左葉見(jiàn)類(lèi)圓形異常信號(hào)影，邊界清楚，T1WI為低信號(hào)(1A)，T2WI主要為高信號(hào)，內(nèi)見(jiàn)斑片狀低信號(hào)(1B)。

2.2 肝臟VX2腫瘤的DWI表現(xiàn)及最佳成像b值肝VX2腫瘤在DWI圖像(圖2A～2I)上呈明顯的高信號(hào)，表現(xiàn)為“燈泡征”，在ADC圖上，腫瘤信號(hào)低于周?chē)螌?shí)質(zhì)，腫瘤中心信號(hào)不均勻，有不規(guī)則高信號(hào)影。同一b值條件下，用藥后14d，實(shí)驗(yàn)組ADC值高于對(duì)照組。隨著b值的增加，圖像背景噪聲增加，圖像顆粒增粗，圖像質(zhì)量下降，但是肝臟信號(hào)下降，腫瘤與周?chē)闻K信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)比增加。b值小于600s/mm2時(shí)，DWI圖片上腫瘤與膽囊均表現(xiàn)為高信號(hào)影，其中膽囊呈明亮高信號(hào)，高于腫瘤信號(hào)；當(dāng)b值大于等于600s/mm2時(shí)，膽囊信號(hào)明顯減低，但腫瘤仍為高信號(hào)，信號(hào)改變不明顯，此時(shí)能更準(zhǔn)確地反映組織擴(kuò)散差異，且圖像未出現(xiàn)變形。兩組圖像的CNR隨著b值的增加均下降(圖3)；當(dāng)b值等于700s/mm2時(shí)，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組CNR的差別最大(表2，P＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)，此時(shí)有利兩組試驗(yàn)對(duì)照觀察。因此，在符合b值大于等于600s/mm2且CNR差別最明顯時(shí)的b值為700s/mm2，所以本研究推薦b值等于700s/mm2為最優(yōu)。

表1 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組VX2腫瘤不同時(shí)間點(diǎn)的平均直徑(mm)

圖2 實(shí)驗(yàn)組肝VX2瘤，用藥后14d，b值分別為100(2A)、200(2B)、300(2C)、400(2D)、500(2E)、600(2F)、700(2G)、800(2H)、900(2I)s/mm2時(shí)DWI圖，b值小于600s/mm2時(shí)，腫瘤及膽囊信號(hào)均為高信號(hào)，膽囊為明顯高信號(hào)，高于腫瘤信號(hào)；b值大于等于600s/mm2時(shí)，膽囊信號(hào)明顯減低，逐漸低于腫瘤信號(hào)，而腫瘤信號(hào)隨b值增大略有減低，到b值為900時(shí)腫瘤仍為明顯高信號(hào)。

圖3 實(shí)驗(yàn)組及對(duì)照組腫瘤與肝臟平均CNR隨b值的變化趨勢(shì)

3 討 論

DWI是磁共振的一種功能成像，它能夠無(wú)創(chuàng)性反映活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以反映組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。活體中的水分子存在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外和組織間隙，其中細(xì)胞外的水分子運(yùn)動(dòng)對(duì)DWI信號(hào)影響最大，細(xì)胞外水分子運(yùn)動(dòng)易受到各種生物膜的影響，造成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限[1]?；铙w腫瘤組織和壞死腫瘤組織的DWI表現(xiàn)不同，活體腫瘤組織細(xì)胞增大，細(xì)胞核大、胞質(zhì)相對(duì)較少、細(xì)胞膜完整，水分子擴(kuò)散受限，ADC值減低，DWI表現(xiàn)為高于周?chē)螌?shí)質(zhì)的高信號(hào)；而壞死腫瘤組織細(xì)胞膜及細(xì)胞核破壞，水分子自由擴(kuò)散，ADC值增高，顯示為DWI低信號(hào)[4-5]。ADC值的變化還可以反映組織病理的變化，因此，DWI常用于評(píng)價(jià)腫瘤組織增殖、壞死情況及治療效果[6-9]。

近年來(lái)，有不少關(guān)于DWI評(píng)價(jià)動(dòng)物腫瘤模型的療效研究[2-3,5]，研究發(fā)現(xiàn)ADC值的變化可以敏感地反映組織的病理變化，并能對(duì)纖維化及腫瘤復(fù)發(fā)進(jìn)行初步預(yù)判[3]，腫瘤治療后DWI信號(hào)降低，ADC值升高[2]，射頻消融治療后，腫瘤中央?yún)^(qū)與周?chē)鷧^(qū)ADC值的變化不同[3,5]，而且ADC值的改變?cè)缬谀[瘤大小的改變[1,10]。此外，DWI還能區(qū)分腫瘤的壞死性質(zhì)，液化壞死時(shí)ADC值升高，凝固性ADC值降低[2]。本研究用血管阻斷劑M410治療兔肝VX2瘤，治療14d，實(shí)驗(yàn)組腫瘤明顯小于對(duì)照組，提示M410對(duì)兔肝VX2瘤具有很好的治療效果，DWI也可有效地評(píng)價(jià)M410對(duì)兔肝VX2瘤的療效，治療后實(shí)驗(yàn)組腫瘤ADC值高于對(duì)照組。

DWI成像質(zhì)量受DWI敏感度即b值的影響，同一組織的ADC值取決于不同的b值，ADC值隨著b值的升高而降低[4-6,11]。b值高時(shí)組織重T2*效應(yīng)易產(chǎn)生較明顯磁敏感偽影和渦流偽影，能使圖像發(fā)生扭曲，b值降低，DWI重T2*效應(yīng)減輕，但圖像中T2成分和微血管灌注對(duì)圖像信號(hào)的影響變得明顯，從而導(dǎo)致病變內(nèi)水分子擴(kuò)散的差異減小，所以b值選擇過(guò)小時(shí)，難于判斷病變內(nèi)水分子擴(kuò)散的差異[4]。劉于寶等[2]認(rèn)為為了更準(zhǔn)確地用ADC值表達(dá)組織的彌散情況以及獲得更好的圖像質(zhì)量，理想的b值應(yīng)該在400～600s/mm2之間；也有研究認(rèn)為b值取600、800s/mm2測(cè)出的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。而邵海波等[4]則認(rèn)為進(jìn)行兔VX2腫瘤的DWI成像時(shí)，選擇b值為1000s/mm2較為合適，對(duì)b值的選擇，目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這將影響ADC值的測(cè)量結(jié)果及腫瘤治療前后的對(duì)比，所以b值的選取很重要，并有待規(guī)范。本研究中采用100～900s/mm29個(gè)b值進(jìn)行DWI成像，對(duì)圖像進(jìn)行對(duì)比，兼顧圖像的質(zhì)量和腫瘤組織中水分子擴(kuò)散的差異，選擇最優(yōu)b值，研究發(fā)現(xiàn)b值＜600s/mm2時(shí)，DWI圖片上腫瘤與膽囊均表現(xiàn)為高信號(hào)影，說(shuō)明存在T2成分影響，不利于辨別水分子擴(kuò)散的差異；當(dāng)b值≥600s/mm2時(shí)，膽囊信號(hào)明顯減低，但是腫瘤仍然為高信號(hào)，DWI圖像上活性腫瘤為高信號(hào)，表明水?dāng)U散受限，壞死區(qū)域顯示為低信號(hào)影，表明水?dāng)U散不受限，此時(shí)可以很好地反映水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)差異。眾所周知，擴(kuò)散加權(quán)成像的原理是在T2序列180°脈沖前后加上兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的擴(kuò)散敏感梯度脈沖，這兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的脈沖會(huì)導(dǎo)致DWI圖上信號(hào)的缺失，以此來(lái)計(jì)算ADC值，而b值反映擴(kuò)散的強(qiáng)度，低b值時(shí)觀察到的信號(hào)缺失是反映宏觀水運(yùn)動(dòng)的，即局部微環(huán)境的灌注，反應(yīng)水分子的擴(kuò)散能力差，高b值則相反。所以本研究中應(yīng)該選擇b值≥600s/mm2以有效的反應(yīng)水分子的運(yùn)動(dòng)，這與目前軟組織腫瘤的研究多以b值＞500s/mm2相符[4]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，隨著b值升高，圖像并未出現(xiàn)明顯變形，腫瘤與肝實(shí)質(zhì)的對(duì)比突出；但隨著b值的升高，圖像噪聲增加，圖像的CNR有所下降，當(dāng)b值為700s/mm2時(shí)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組CNR差異最大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這有利于兩組試驗(yàn)的對(duì)比觀察。因此，本研究選擇b值為700s/mm2重建ADC圖，得到了較理想的ADC圖。

表2 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組不同b值的平均CNR測(cè)量結(jié)果

綜上所述，兼顧圖像質(zhì)量并客觀反映腫瘤組織中水分子擴(kuò)散的差異，同時(shí)又有利于實(shí)驗(yàn)的對(duì)照觀察，采用DWI評(píng)價(jià)血管阻斷劑對(duì)兔肝VX2瘤的療效時(shí)，b值選取700s/mm2較為合適。