MR灌注成像对大鼠脑C6胶质瘤血管生成的实验研究

论文摘要

第一部分 大鼠脑C6胶质瘤MR灌注成像与肿瘤微血管密度间关系的研究 目的：研究大鼠C6胶质瘤的MR灌注成像的特征，并且与肿瘤免疫组织化学微血管密度（MVD）对照，探讨MR灌注技术在判断脑肿瘤血管生成中的价值。材料和方法：10只雄性SD大鼠，通过立体定向仪于鼠脑右侧尾状核区移植C6胶质瘤细胞复制大鼠脑胶质瘤模型。使用GE3.0MR扫描仪对肿瘤移植后4周的大鼠胶质瘤模型进行常规MRI和EPI序列PWI扫描，在冠状面T1WI增强图像上测量并记录肿瘤的最大直径。PWI原始图像经在线工作站的相应灌注软件处理后产生灌注曲线及伪彩图像，并与常规MRI图像进行观察比较。设肿瘤对侧正常脑组织为参照（参照值为1），测量胶质瘤实质部分的rrCBV、rrCBF值，同时测定肿瘤区域的MTT值。MRI检查后24h内处死大鼠并取脑固定，在肿瘤中心层面全脑切片，进行脑组织HE染色及鼠兔特异性抗FⅢ单克隆抗体免疫组织化学（简称免疫组化）染色。光学显微镜下观察肿瘤组织特征并进行手工MVD计数。将所测MR灌注rrCBV、rrCBF和MTT值以及肿瘤组织的MVD计数输入个人电脑，使用统计软件进行分析：采用Pearson相关回归分析法检测肿瘤实质部分的MVD与rr CBV与rrCBF的相关性。计算关系系数，并进行t检验，以P＜0.05为有统计学意义。结果：C6胶质瘤接种后4周MRI显示大鼠脑内均有不同大小的胶质瘤生长。MR灌注rCBV和rCBF明显高于对侧无瘤脑组织，表现为造影剂首过时不同程度的信号强度下降，回复基线的时间延长，部分肿瘤首过下降曲线紊乱不规则。肿瘤实质的MTT略延长，但与对侧脑组织比较差别不明显（P＞0.05）。鼠兔FⅢ抗体免疫组化染色部位在血管壁的内皮细胞，10例C6胶质瘤中均见阳性表达，呈现棕褐色散在分布于肿瘤组织内，形态欠规则。Pearson相关回归分析显示，肿瘤实质区的rrCBV和rrCBF与抗FⅢ免疫组化的MVD之间均存在显著的正相关（r分别为0.861和0.731，P=0.001和0.016）。 结论：大鼠C6胶质瘤MR灌注肿瘤实质区的rrCBV和rrCBF值均与肿瘤组织学MVD计数之间存在显著的相关性，可以作为一种活体评价肿瘤微血管的指标。第二部分 MR灌注成像对大鼠C6胶质瘤肿瘤血管在高CO2分压下功能性反应的初步研究 目的：研究高碳酸血含量（血液CO2分压升高）条件下正常大鼠脑组织和C6胶质瘤组织各项灌注值的变化特征，并与组织学SMA（平滑肌反应抗体）染色阳性血管计数对照，分析MR灌注对于肿瘤血管的成熟度和变异度的诊断价值。材料与方法：20只雄性SD大鼠，随机分为肿瘤组和正常对照组。肿瘤组大鼠通过立体定向仪于鼠脑右侧尾状核区移植C6胶质瘤细胞复制大鼠脑胶质瘤模型。对照组大鼠同一部位注射等量生理盐水。肿瘤移植后4周，两组大鼠吸入高浓度CO2混合气体（10％CO2和90％空气组成）前和吸入后15min，分别使用GE3.0MR扫描仪对全脑进行PWI扫描，PWI原始图像经在线工作站的相应灌注软件处理后产生灌注曲线及伪彩图像，两次扫描前均测定大鼠的血液CO2分压、PH值等血气指标。检查结束后24小时内，处死肿瘤组大鼠并取脑固定，在肿瘤中心层面全脑切片，进行脑组织HE染色及鼠特异性SMA抗体免疫组织化学（简称免疫组化）染色。光学显微镜下观察肿瘤组织特征并进行手工SMA染色血管计数。将所测MR灌注rCBV、rCBF值和肿瘤组织的SMA染色血管计数及血液CO2分压、PH值等血气指标输入个人电脑，使用统计软件进行分析：采用成组t检验，比较对照组大鼠右侧尾状核区和肿瘤组大鼠左侧尾状核区（无肿瘤一侧）吸入高浓度CO2混合气体后rCBV、rCBF和MTT的变化率有无差异，以P＜0.05为有统计学意义；采用单因素配对t检验，比较肿瘤实质的rCBV、rCBF的变化率与正常脑组织相应区域灌注值变化率间的差异有否显著性意义，以P＜0.05为有统计学意义；采用单因素配对F检验比较肿瘤组织和健侧正常脑组织内SMA阳性染色血管数量间的差异；采用Pearson相关回归分析法分别检测肿瘤实质部分和对侧正常脑组织的SMA阳性血管染色计数与灌注rCBV与rCBF在CO2分压升高前后的变化率相关性，计算关系系数，并进行t检验，以P＜0.05为有统计学意义。结果：肿瘤种植4周后MRI显示大鼠脑内均有不同大小的胶质瘤生长。HE染色见肿瘤细胞密集，核浆比例高，核分裂像少见，血管增生较显著。所有大鼠在吸入含10％CO2和90％空气的混合气体15min后，血液CO2分压均明显升高（P＜0.001），血浆PH值显著降低（P＜0.025）。对照组和肿瘤组血气变化亦无明显差异（P均大于0.5）。胶质瘤的rCBV和rCBF与对侧无瘤脑组织比较有明显差别，呈现明显的高灌注。吸入高浓度CO2混合气体后，正常侧的rCBV和rCBF均明显增加，肿瘤实质部分的rCBV和rCBF亦有增加，但增加率明显低于正常脑组织（分别为t=5.05，P＜0.001和t=2.355，P=0.021），以前者差别为著。MTT变化不显著。大鼠SMA抗体免疫组化染色部位在血管的平滑肌细胞，呈现棕褐色散在分布于肿瘤组织间，形态规则，肿瘤内的SMA阳性染色血管与正常脑组织的阳性血管相比管壁较薄，管腔直径较宽；肿瘤内SMA（+）血管明显少于对侧正常脑组织内的阳性血管（t=1.86，P＜0.001）。Pearson相关回归分析显示，肿瘤实质区的rCBV和rCBF吸入高浓度CO2混合气体后的变化率与免疫组化的抗SMA计数之间均并不存在显著的相关性（r分别为0.504和0.607，P均大于0.05）。但是正常脑组织的rCBV和rCBF变化率与其SMA阳性计数之间呈显著相关（r分别为0.721和0.525，P均小于0.05），结论：MR灌注技术在改变血液CO2分压的条件下可以反映正常脑组织和肿瘤组织血流的变化，虽然不能完全反映肿瘤组织成熟血管的含量，但是仍可以间接判断肿瘤血管的成熟度。 第三部分 大鼠C6胶质瘤立体定位放射治疗抗血管血管生成的MR灌注研究 目的：利用大鼠C6胶质瘤模型，观察立体定向放射（SRS）对脑胶质瘤的疗效尤其是抗肿瘤血管生成的治疗效果，分析MR灌注成像在疗效评价中的价值。材料和方法：20只纯种雄性SD大鼠，通过立体定向仪于鼠脑右侧尾状核区移植C6胶质瘤细胞复制大鼠脑胶质瘤模型。随机分为对照组（A组）和治疗组（B组）各10只，A组大鼠不给予治疗，B组大鼠于肿瘤接4周后行SRS治疗，照射野为右侧尾状核区肿瘤中心部位。两组大鼠于肿瘤移植四周后进行MRPWI检查。治疗组于SRS照射前当日和治疗后一周分别进行PWI检查。吸入高浓度CO2混合气体（10％CO2和90％空气组成）前和吸入后15min，分别使用GE3.0MR扫描仪对肿瘤进行PWI扫描，PWI原始图像经在线工作站的相应灌注软件处理后产生灌注曲线及伪彩图像，两次扫描前均测定大鼠的血液CO2分压、PH值等血气指标。全部检查结束后处死肿瘤组大鼠并取脑固定，在肿瘤中心层面切片HE染色，鼠兔特异性抗Fγ单克隆抗体和鼠特异性抗SMA抗体免疫组织化学（简称免疫组化）染色。将所测A组大鼠和B组大鼠治疗前后MR灌注rCBV、rCBF值和肿瘤组织的MVD和SMA染色血管计数及血液CO2分压、PH值等血气指标输入个人电脑，使用统计软件进行分析：采用单因素配对设计t检验，比较B组大鼠肿瘤放射治疗前后实质部分MR灌注rrCBV和rrCBF值之间、吸入高浓度CO2混合气体后rCBV和rCBF的变化率之间的差异；采用两样本成组设计t检验，比较A组大鼠和放射治疗后的B组大鼠免疫组化MVD和SMA计数之间的差异性；计算每例大鼠肿瘤组织SMA与MVD的比值（以％表示），采用两样本成组设计t检验，比较A组大鼠和放射治疗后的B组大鼠SMA（+）／MVD（％）值间有无差异。均以P＜0.05为差异有统计学意义。结果：肿瘤种植4周后MRI显示大鼠脑内均有不同大小的胶质瘤生长。A组大鼠肿瘤和B组大鼠肿瘤治疗前平均直径之间没有显著性差异（t=0.132，P＞0.5）。B组大鼠接受SRS治疗后一周肿瘤显著缩小，肿瘤中央和周围出现较大液化囊变区。HE染色B组放射治疗后肿瘤内出现大小不一的囊状空泡，细胞密集度较A组减低。所有大鼠在吸入高浓度CO2混合气体15min后，血液CO2分压均明显升高，A、B两组之间没有明显差异（t=0.224，P＞0.5）；血浆PH值降低，两组之间亦无显著性差异（t=0.4，P＞0.5）。B组大鼠在接受SRS治疗一周后，虽然肿瘤实质部分rrCBV和rrCBF仍高于对侧脑组织，但所测灌注值较治疗前明显降低（rrCBV：t=7.478，P=0；rrCBF：t=10.13，P=0），无灌注的液化囊变区范围扩大，呈现黑色，灌注曲线近似水平线。吸入高浓度CO2混合气体前后，B组治疗后的肿瘤rCBV和rCBF的变化率较治疗前明显升高（rCBV变化率：t=12.27，P=0；rCBF变化率：t=6.364，P=0.00013）。鼠兔FⅧ抗体和鼠特异性SMA抗体免疫组化染色在所有大鼠C6胶质瘤中内可见阳性表达，呈现棕褐色散在分布于肿瘤组织内。治疗后B组肿瘤实质MVD显著低于A组（t=3.466，P=0.001）。SMA染色阳性血管计数，A、B两组之间无显著性差异（t=0.513，P=0.614）。A组大鼠肿瘤平均SMA计数／MVD计数百分比明显低于放疗后B组大鼠，两组之间存在显著性差异（t=2.373，P=0.014），说明SRS治疗后B组大鼠肿瘤组织内含有平滑肌结构的血管占总血管的比例明显高于未经过治疗的A组大鼠肿瘤。结论：SRS可以明显抑制大鼠C6胶质瘤的血管生成，含有平滑肌成分的肿瘤血管对SRS不敏感。MR灌注技术可以判断抗肿瘤血管生成治疗后的效果，并能在改变CO2分压条件下一定程度上反映肿瘤血管的变异度的变化。

论文目录

• 缩略词索引
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 第一部分:大鼠脑C6胶质瘤MR灌注成像与肿瘤微血管密度间关系的研究
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 2分压下功能性反应的初步研究'>第二部分 MR灌注成像对大鼠C6胶质瘤肿瘤血管在高CO₂分压下功能性反应的初步研究
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 第三部分 大鼠C6胶质瘤立体定位放射治疗抗血管生成的MR灌注研究
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 全文结论
• 全文参考文献
• 文献综述
• 论文及著作发表情况
• 致谢