兔VX2肝癌模型MR擴散加權成像研究現狀及其臨床意義

作者單位：646000 瀘州醫學院附屬醫院

通訊作者：牟曉慶

【關鍵詞】 兔VX2肝癌模型； MR擴散加權成像； 綜述

原發性肝癌是常見的惡性腫瘤，我國肝癌的發病率和死亡率居全球之首。早期發現、診斷肝癌并對其預后進行判斷，是當前影像醫學亟待解決的問題。目前，原發性肝癌臨床上常用的影像評估手段包括超聲、CT、MRI、PET等。MRI良好的軟組織分辨力和多參數、多方位成像使其在評估原發性肝癌方面具有較大優勢。磁共振擴散加權成像（diffusion-weighted imaging， DWI）是近年發展起來的MR功能成像的新技術，是目前唯一能夠在體檢測組織內水分子擴散運動的無創性方法^［1］。它依靠不同組織間水分子擴散運動的差異性造成的圖像信號衰減來反映組織的結構特性，提供了與以往T1WI、T2WI不同的新的成像方式，可反映人體組織的空間組成信息及病理生理狀態下各組織成分之間水分子交換的功能狀況，使MR對人體的研究深入到了更微觀的水平。目前該技術已廣泛應用于中樞神經系統疾病的檢查，如缺血性腦梗死的早期診斷及某些顱內腫瘤及病變的鑒別診斷^［2～4］。隨著MR快速成像技術特別是回波平面成像（echo planar imaging，EPI） 的成熟與完善，DWI也成功應用于腹部器官，特別是肝臟腫瘤的檢出和鑒別診斷以及腫瘤的療效評價等方面。本文就兔VX2肝癌模型MR擴散加權成像研究現狀及其臨床意義作一綜述。

1 兔VX2肝癌模型的建立

VX2腫瘤是由SHOP病毒在兔皮膚誘發的鱗癌，經過72次移植傳代后正式建立，命名為VX2；它是一種可移植的瘤株，可接種到鼠、兔的腎臟、肝臟、肌肉等組織器官內，制成原位腫瘤動物模型^［5，6］。該腫瘤性質穩定，增殖迅速，短期內即可發生廣泛壞死，并形成肝、肺、縱隔等處轉移^［7，8］，是目前肝癌影像醫學基礎研究最常用的模型。兔VX2肝癌模型的建立主要有3種方法：瘤細胞懸液經肝包膜注入法、超聲穿刺接種、腫瘤組織塊直接接種法^［9］。其中應用于研究原發性肝癌的多采用腫瘤組織塊直接接種法。

2 MR擴散加權成像原理及其參數

2.1 DWI概述 DWI是于分子水平反映組織結構特征的無創性檢查方法，它通過探測活體水分子的微觀擴散運動來反映組織功能狀態。DWI的基本原理是在自旋回波序列（SE）的180°脈沖前后對稱施加2個強梯度場。前一個梯度脈沖引起所有質子自旋去相位，后一個梯度磁場可使擴散程度低的質子自旋重聚，信號不降低，而擴散程度強的運動的質子離開原位置，不能完全重聚，導致信號下降。因此，不同擴散程度的組織在DWI上可顯示不同的信號強度。

擴散敏感梯度場的敏感度由梯度脈沖的強度和持續時間決定，用b值表示，也稱擴散敏感系數。通過檢測施加擴散敏感梯度場前后的信號，在得知b值的情況下，可以計算組織的擴散系數。但在活體中水分子的運動還受到血流、呼吸、心跳等生理因素及毛細血管灌注等微循環因素的影響，難以測得精確的擴散系數，因此。常用表觀擴散系數（apparent diffusion coeficient，ADC）來評價水分子擴散的程度。

b值的選擇是DWI的關鍵因素。b值越大，影像的擴散權重越大，T2穿透效應越小，血流灌注的影響減少，測得的ADC值越準確^［10］；而b值越大，各種偽影增多，影像信噪比也越低，影像質量下降。因此，在保證信噪比的前提下，b值越大越好，可以減少DWI影像及ADC值受T2穿透效應和組織灌注因素的影響。ADC值與組織的細胞結構和細胞膜完整性有關^{［11，12］}，細胞數量少，細胞內外間隙大，細胞膜完整性破壞時水分子擴散快。當組織發生病變時，細胞的結構功能發生異常，其擴散系數也隨之變化。惡性腫瘤增殖活躍，細胞數量多且體積大，排列緊密，使水分子擴散受限，ADC值降低^{［11，13］}。因此，ADC值能準確地反映腫瘤等病變組織的病理生理狀態和空間結構等信息。

2.2 兔VX2肝癌模型的DWI成像技術和參數 兔VX2腫瘤模型的研究多采用1.5～3.0 T高場強MR設備，高場MR設備可提高分辨力及掃描速度，增加圖像信噪比。一般使用實驗動物表面線圈或膝關節作為射頻發射和接收線圈，并利用單次激發SE-EPI（自旋回波-回波平面成像）序列，該序列可快速成像，減少呼吸、心跳、腸蠕動等生理運動引起的偽影，然而它對磁化率偽影及化學位移偽影高度敏感，且高場強磁共振所致的磁場不均勻會造成影像質量下降；通過勻場線圈，抑制脂肪信號以及SENSE技術可在一定程度上提高該序列的成像質量。目前對于肝臟DWI的最適b值尚缺乏一致的認識^{［14，15］}，但一般認為在保證圖像質量的前提下應該盡量選用高b值，柏沙美等^［16］運用VX2瘤ADC值和肝臟與VX2瘤ADC值之差進行研究，結果顯示在b值100～600 s/mm²的DWI圖像中，剔除了T2穿透效應的影響，VX2瘤與正常肝臟信噪比最高是在b值為400s/mm²的圖像上。江新青等^［17］的研究結果顯示以b值為400、500、600 s/mm²時VX2瘤體與正常肝實質對比較好。綜合目前國內外研究表明高b值選擇范圍在300～800 s/mm²，圖像質量清晰，組織擴散特性好，ADC值準確。

3 腫瘤模型MR擴散加權成像研究的現狀及其臨床意義

袁友紅等^［18］用兔VX2肝癌模型研究了腫瘤DWI信號動態特征及病理基礎，經過對死亡的兔解剖發現，種植后第14天內，腫瘤尚未出現明顯壞死現象；第7、14、21天DWI發現的肝VX2瘤均呈高信號，呈“燈泡”樣改變，ADC值低于正常肝實質；第7天時DWI病灶發現率明顯高于T1WI與T2WI，可見DWI在早期發現病變方面有重要潛在的臨床應用價值。汪俊萍等^［19］將成功建立的兔VX2肝癌模型隨機分為14 d組和22 d組，分別在規定的時間內行常規MR序列和DWI檢查（b1000 s/mm²），獲得不同時間點腫瘤的ADC圖，并對全部腫瘤標本按掃描方向切層行大體病理檢查，其研究結果顯示：兩組腫瘤在DWI上均呈明顯高信號，與周圍肝實質形成鮮明對比；14 d組所有腫瘤的ADC圖信號均勻，大體病理顯示所有腫瘤質地均勻，無壞死囊變區，與ADC圖表現一致；22 d組所有腫瘤中心部分在ADC圖上均可見斑片狀壞死囊變信號，與大體病理所顯示的范圍基本一致，而在常規T2WI上僅有4例腫瘤中心可見斑片狀高信號。由此可見，DWI檢查的ADC圖可敏感檢出腫瘤的壞死囊變區，在動態追蹤腫瘤發生、發展和生長特性方面具有重要的價值，是常規MR檢出的有益補充。Geachwind等 ^［20］對兔VX2肝癌模型進行經肝動脈化療，然后做常規MRI與DWI，并取標本行病理學檢查，同時設立對照組，結果為化療所致的腫瘤壞死為液化性壞死，ADC值高于存活的腫瘤組織ADC值，認為ADC值具有組織特異性，DWI能夠區別壞死與存活的腫瘤細胞。這是DWI較CT及B超等形態學檢查的優越之處，可見DWI在腫瘤的治療療效評價及隨訪中具有重要意義，有助于早期檢測治療的療效及優化治療方案。Mardor等^［21］的研究認為，治療前基線ADC值較高的腫瘤對放療或化療效果不如治療前基線ADC值較低的腫瘤，這可能是由于ADC值較高的腫瘤往往更多見壞死，這類腫瘤是低氧代謝的、酸性且血供相對較少，導致對放化療的敏感性下降。表明ADC值對于腫瘤的療效有一定的預測能力，DWI檢查及ADC值的測量不僅能在病變發生形態學變化之前預測腫瘤的轉歸，而且為療效的早期監測提供了一個量化的指標，是一種非常有價值的腫瘤評估手段。

4 應用局限性及前景

DWI發現肝臟原發腫瘤的能力已毋庸置疑，然而DWI在肝癌診斷中的應用尚處于探索研究階段，還有許多問題需要進一步解決，如：空間分辨力尚不夠高；EPI序列對磁場不均勻性敏感，容易導致圖像變形扭曲；運動偽影干擾較大，較小的病灶不易顯示等。同時，臨床醫生也渴望能了解更多關于原發性肝癌患者治療前后其它部位、器官的受累情況，尤其是遠處轉移情況。因此，可以一次覆蓋全身的檢查方法越來越受到重視。2004年，日本學者Takahara等^［22］將DWI與EPI及短時反轉恢復（short tau inver-sion recovery，STIR）脂肪抑制技術相結合，開發了一種彌散加權成像的新技術，即全身彌散加權成像技術（whole-body diffusion weighted imaging，WB-DWI）。DWI不僅能提供定性信息，也能提供全身大范圍定量信息^［23］。它可以在自由呼吸狀態下完成大范圍 （包括胸部、腹部及盆腔）薄層掃描，經三維最大密度投影（3D MIP）圖像重建得到高信噪比、高分辨率的圖像：通過背景抑制及黑白翻轉技術，可對病變的顯示達到同正電子發射型計算機斷層顯像（PET）相媲美的效果，所以有學者將這項技術稱為virtual PET^［24］。WB-DWI與傳統的PET的技術相似，但兩者的成像機制不同；WB-DWI在腫瘤篩查和鑒別診斷及腫瘤的分期、腫瘤治療的隨訪中具有很高的臨床價值。隨著磁共振軟硬件的不斷發展，相信DWI在肝臟中會有更廣闊的應用前景。

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（收稿日期：2011-05-05）

（本文編輯：陳丹云）