膠質瘤3D ASL灌注指數與VEGF MVD表達相關性研究

王子文　　楊本強　　劉文源　　徐猛　　張連雪　　徐志華　　段陽

膠質瘤3D ASL灌注指數與VEGF MVD表達相關性研究

王子文①楊本強②劉文源②徐猛③張連雪①徐志華①段陽②

目的：探究膠質瘤磁共振三維動脈自旋標記成像（three dimensional arterial spin labeling，3D ASL）腫瘤實質相對血流量（rel?ative cerebral blood flow，rCBF）與血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、微血管密度（micro vessel density，MVD）表達程度的相關性。方法：回顧性分析沈陽軍區總醫院2014年8月至2016年2月53例經術后病理證實的膠質瘤患者，術前行MR平掃、增強、3D ASL掃描，術后行VEGF、MVD表達程度檢測，分析膠質瘤腫瘤實質rCBF與VEGF、MVD表達的關系。結果：膠質瘤腫瘤實質rCBF分別與VEGF、MVD表達呈正相關（rs值分別為0.728、0.620，P＜0.05）。結論：膠質瘤腫瘤實質rCBF值與VEGF、MVD表達呈正相關，說明3D ASL灌注成像技術有助于評估膠質瘤微血管生成情況，對臨床制定適當的治療計劃和患者預后評估有一定意義。

膠質瘤三維動脈自旋標記血管內皮生長因子微血管密度血管生成

膠質瘤是顱內最常見的原發惡性腫瘤，其邊緣常與瘤周正常腦組織的分界不清［1］，膠質瘤對周圍正常腦組織的侵襲主要受膠質瘤生物學行為的影響，其中腫瘤新生微血管的生成是最主要的影響因素之一［2-3］。目前臨床上評價膠質瘤血管生成主要依靠檢測血管內皮生長因子（vascular endothelial growth fac?tor，VEGF）或腫瘤微血管密度（microvessel density，MVD）。病理檢測是評價膠質瘤新生血管情況的金標準，但需術后對腫瘤組織進行病理檢測，而穿刺活檢又不能準確評估腫瘤整體惡性程度的情況，因此對VEGF、MVD表達程度的檢測評估膠質瘤血管生成情況缺乏術前指導意義。而膠質瘤磁共振三維動脈自旋標記成像（three dimensional arterial spin labeling，3D ASL）可以不使用外源對比劑獲得體內的血流灌注情況，對術前評估膠質瘤血管生成情況具有一定臨床意義。

本研究通過膠質瘤腫瘤實質相對血流量（rela?tive cerebral blood flow，rCBF）與VEGF、MVD表達程度的相關性進行比較分析，旨在說明3D ASL灌注成像術前評估膠質瘤微血管生成情況，有利于臨床制定更準確的治療方案和患者預后的評價。

1　材料與方法

1.1病例資料

回顧性分析沈陽軍區總醫院2014年8月至2016年2月期間，經術后病理確診為膠質瘤的53例患者。其中男性32例，女性21例，年齡為18～78歲，平均年齡為51.6歲。據世界衛生組織（WHO）中樞神經系統腫瘤分類標準（2007年），將患者分為低級別組（Ⅰ、Ⅱ級）28例、高級別組（Ⅲ、Ⅳ級）25例。

2　結果

2.1膠質瘤3D ASL灌注成像特征

53例膠質瘤患者均獲得滿意的3D ASL CBF圖，其中低級別膠質瘤28例，腫瘤實質rCBF值為1.19± 0.29，呈相對低血流量灌注病灶以藍黑色成分為主（圖1）；高級別膠質瘤25例，腫瘤實質rCBF值為3.28±0.89，呈相對較高血流量灌注病灶以紅色成分為主（圖2）。

2.2高、低級別組膠質瘤腫瘤實質rCBF比較

在53例膠質瘤患者中，高級別組膠質瘤腫瘤實質rCBF高于低級別組，差異具有統計學意義（P＜0.05，表1）。

表1　　高、低級別組膠質瘤腫瘤實質rCBF的比較Table 1　Comparison of rCBF between the high-and low-grade glioma groups

2.3 高、低級別組膠質瘤VEGF、MVD表達程度的比較

高、低級別組膠質瘤之間的VEGF、MVD表達經比較，差異均具有統計學意義（P＜0.05，表2、3）。

2.4膠質瘤腫瘤實質rCBF值與VEGF、MVD表達的關系

腫瘤實質rCBF值與VEGF、MVD的表達均呈正相關，rs值分別為0.728、0.620，差異均具有統計學意義（P＜0.05，表4、5）。

表2　　高、低級別組膠質瘤VEGF表達的比較Table 2　Comparison of VEGF expression levels between the high-and low-grade

表3　　高、低級別組膠質瘤MVD表達的比較Table 3　Comparison of MVD levels between the high-and low-grade glioma groups

表4　　膠質瘤腫瘤實質rCBF值與VEGF表達的關系Table 4　Correlation between the solid tumor value of rCBF and the VEGF expression levels

表5　　膠質瘤腫瘤實質rCBF值與MVD表達程度的關系Table 5　Correlation between the solid tumor value of rCBF and the MVD levels

3　討論

常規MR掃描圖像和對比增強圖像對評估膠質瘤惡性程度具有一定局限性，多項研究［4-6］采用功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技術提高膠質瘤惡性程度評價的精確度，以此來幫助臨床制定治療計劃和評價患者預后。近年來，由于3D ASL灌注成像技術成熟使其變為臨床研究的熱點。3D ASL灌注成像是一種不需要造影劑測定組織循環灌注的新技術，已有相關報道發現3D ASL灌注成像對于臨床上鑒別診斷膠質瘤惡性程度有重要意義［5-6］。Yoo等［7］研究發現利用3D ASL灌注技術檢查并測量腫瘤血流量值，結果顯示3D ASL灌注成像技術有助于辨別膠質瘤的惡性程度。

本研究通過比較高低級別膠質瘤3D ASL灌注指數發現，高級別組膠質瘤腫瘤實質rCBF值顯著高于低級別組，說明3D ASL灌注成像技術可以對高低級別膠質瘤進行評估，這與引文一致。Roy等［8］研究比較發現高級別組膠質瘤的灌注高于低級別組，腫瘤的灌注情況與腫瘤實質發生鈣化、囊變及壞死等有關。本研究還發現在MR增強圖像上，高級別膠質瘤實質的強化可不顯著，但在CBF圖上呈相對高灌注，這可能是因為腫瘤的惡性程度與血管生成有關，惡性程度高的部分并不一定是強化最顯著的區域。因此，在膠質瘤的診斷中，單一觀察MR增強圖像中瘤體的強化程度并不能準確評價膠質瘤的惡性程度，其只反映腫瘤破壞該區域血腦屏障的程度［9］。腫瘤微血管生成和血管生成因子的產生是腫瘤生長、浸潤和轉移等腫瘤生物學行為的基礎［10］。血管生成是膠質瘤生長、進展的必要條件［11］。血管生長因子參與膠質瘤血管生成，其中VEGF最為重要，其在膠質瘤血管生成過程中起驅動作用［12-15］。本研究的53例膠質瘤患者中，高級別組膠質瘤VEGF、MVD均呈陽性表達，其表達程度高于低級別組，差異具有統計學意義（P＜0.05）。說明VEGF、MVD的表達既可以反映腫瘤微血管生成情況，又可以作為評估膠質瘤惡性程度的依據［16-17］。本研究還發現，低級別膠質瘤VEGF、MVD呈中度表達、高級別膠質瘤VEGF、MVD呈低度表達的情況。分析原因可能是部分低級別膠質瘤惡性程度具有向高級別膠質瘤進展的趨勢，膠質瘤具有組織結構異質性的生物學特征。然而對VEGF、MVD檢測需要在術后進行，穿刺活檢又不能全面評估整個腫瘤惡性程度的情況。因此，單純依靠檢測VEGF、MVD表達程度評估膠質瘤惡性程度具有局限性，需要結合其他相關診斷技術進一步鑒別。所以，探究膠質瘤腫瘤實質rCBF與VEGF、MVD表達程度的相關性，對進一步評估腫瘤新生血管情況，辨別膠質瘤惡性程度，進而幫助臨床制定適當的治療計劃和患者預后的評估是很有必要的。Viel等［18］研究顯示膠質瘤的血管生成是評價膠質瘤增殖的關鍵，膠質瘤的生長、侵襲及生物學行為都依靠血管進行。

本研究中53例膠質瘤患者的腫瘤實質rCBF值與VEGF、MVD表達呈顯著正相關，隨著VEGF、MVD表達程度增加，膠質瘤腫瘤實質rCBF值也明顯增大，說明腫瘤的生長依賴于新生血管的形成，腫瘤細胞產生促使VEGF的能力增強，腫瘤的新生血管越多，腫瘤生長越迅速，腫瘤細胞的惡性程度越高。可見膠質瘤腫瘤實質rCBF的高低和VEGF、MVD表達程度的高低及腫瘤新生微血管活性的高低具有明顯的一致性。

3D ASL灌注成像是一種無創獲得體內血流灌注情況的技術，能夠客觀分析瘤體血液動力學改變，間接反映出腫瘤的生物學行為，在膠質瘤惡性程度的評估中具有一定的臨床應用價值。但目前研究狀態和進展尚需與其他臨床技術相結合，并有待于大樣本對照研究。

綜上所述，膠質瘤腫瘤實質rCBF與VEGF、MVD表達程度呈顯著正相關，說明3D ASL灌注成像可通過腫瘤血流量的測量預測腫瘤微血管生成來評估膠質瘤的惡性程度，其臨床意義在于提高對腫瘤微血管生成的認識，繼而可以幫助臨床醫生進一步對腫瘤微血管生成、腫瘤侵潤等腫瘤生物學特征的研究，對選擇適當的治療方案及患者預后的評估提供幫助。

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（

2016-03-13收稿）

（2016-06-12修回）

Correlation of 3D ASL perfusion index with the expression of VEGF and MVD in glioma

Ziwen WANG1，Benqiang YANG2，Wenyuan LIU2，Meng XU3，Lianxue ZHANG1，Zhihua XU1，Yang DUAN2
Correspondence to:Yang DUAN；E-mail:duanyang100@126.com
1Jinzhou Medical University，General Hospital of Shenyang Military Region of PLA Training Base for Graduate，Shenyang 110016，China；2Department of Radiology，General Hospital of Shenyang Military Region of PLA，Shenyang 110016，China；3Department of Imaging，Hospital of Panshi，Panshi 132300，China

Objective:To investigate the correlation of the relative cerebral blood flow（rCBF）of three dimensional arterial spin labeling （3D ASL）with vascular endothelial growth factor（VEGF）expression and microvessel density（MVD）in glioma.Methods:Fifty-three glioma patients confirmed by pathology were subjected to conventional，enhanced MR and 3D ASL imaging before operation to determine VEGF expression and MVD levels in each patient.The correlations of rCBF with VEGF expression and MVD in glioma were evaluated，respectively.Results:rCBF was noted to be positively correlated to VEGF expression and MVD in glioma.The rs were 0.728（VEGF）and 0.620（MVD），respectively（P＜0.05）.Conclusion:The positive correlation of rCBF with VEGF expression and MVD in glioma implied that 3D ASL is beneficial for evaluating microvessel angiogenesis in glioma prior to surgery.This finding is significant for developing clinical treatment plans and for assessing patient prognoses.

glioma，3D arterial spin labeling，vascular endothelial growth factor，microvessel density，angiogenesis

10.3969/j.issn.1000-8179.2016.13.292

①錦州醫科大學，中國人民解放軍沈陽軍區總醫院研究生培養基地（沈陽市110016）；②沈陽軍區總醫院放射診斷科；③磐石市醫院影像科

段陽duanyang100@126.com

1.2方法

1.2.1檢查方法采用GE Discovery MR750 3.0T磁共振掃描儀，頭部8通道專用線圈（美國GE公司）。對53例患者行T1WI、T2WI、T2 FLAIR、3D ASL及靜脈注射釓貝葡胺（Gd-DTPA，0.2 mmoL/kg體質量）對比增強掃描（注射流率3.0 mL/s）（圖1、2）。常規MRI掃描參數：T1WI軸位、矢狀位掃描（TR=1 900 ms，TE=19 ms），T2WI軸位掃描（TR=6 000 ms，TE=96 ms），T2WI FLAIR軸位掃描（TR=8 800 ms，TE=94 ms，TI=2 500 ms），T1WI軸位、矢狀位、冠狀位對比增強掃描（TR=1 860 ms，TE=19 ms），掃描層數21，層厚5 mm，層間距1 mm，視野（FOV）240 mm×240 mm，激勵次數（NEX）1，矩陣256×256。

3D ASL成像掃描為TR=4 674 ms，TE=10.5 ms，視野（FOV）240 mm×240 mm，激勵次數（NEX）3，層厚5 mm，標記后延遲時間（post label delay time）1 525 ms，根據常規T2WI上病變的范圍采用多層采集的方式，共采集21幅灌注原始圖像。

1.2.2圖像分析方法應用GE ADW 4.6后處理工作站Functool軟件進行圖像后處理，獲得3D ASL腦血流量（cerebral blood flow，CBF）圖，觀測每位患者的CBF圖，并結合常規序列掃描圖像，測量層面為腫瘤實質在軸位的最大層面，選定感興趣區域（region of interest，ROI）。腫瘤實質ROI定位避開腫瘤的壞死或瘤內出血區域。鏡像區腦組織ROI定位應避開顱骨、動靜脈、腦池等解剖部位，ROI面積為30～40 mm2，在膠質瘤瘤體取灌注最高的區域測量最大腫瘤血流量（the maximal tumor blood flow，TBFmax），在對側腦組織測量鏡像區CBF。因個體性差異，不同患者的CBF會產生差別，為消除個體性差異，本研究采用TBFmax相對標準化，經標準化獲取腫瘤實質rCBF。標準化公式為：rCBF=TBFmax/CBF。

1.2.3免疫組織化學染色方法選取患者存檔的石蠟標本，連續切片5張，層厚2 μm，采用免疫組織化學鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶法（streptavi?din-peroxidase method，SP法）對切片行免疫組織化學染色。VEGF、MVD陽性表達均為棕黃色。任意確定3個高倍可視范圍（×200倍），在每個可視范圍內統計陽性細胞的數目。計算陽性百分率取平均值，陽性表達的百分率=陽性表達細胞數/視野區總細胞數。分別將VEGF、MVD表達程度分為4組：陰性及低中高組分別為0、＜25%、25%～50%、＞50%（圖3、4）。

圖154歲女性患者左側顳葉膠質瘤（WHOⅠ級）
Figure 154-year-old female with glioma in the left temporal lobe （WHO gradeⅠ）

圖244歲女性患者右側額葉膠質瘤 （WHOⅢ級）
Figure 244-year-old female with glioma in the right frontal lobe（WHO gradeⅢ）

1.3統計學方法

采用SPSS 17.0軟件進行統計學分析。數據以x±s表示，對高低級別組膠質瘤腫瘤實質rCBF比較采用t檢驗；對高低級別組之間的VEGF、MVD表達程度的比較采用秩和檢驗；分析腫瘤實質rCBF與VEGF、MVD表達程度的關系采用Spearman相關系數分析法。統計結果均以P＜0.05為差異具有統計學意義。

圖3膠質瘤VEGF表達 （SP×200）
Figure 3VEGF expression levels in glioma（SP×200）

A.Low VEGF expression；B.Moderate VEGF expression；C.High VEGF expression

圖4膠質瘤MVD表達 （SP×200）
Figure 4MVD expression levels in glioma（SP×200）

A.Low MVD expression；B.Moderate MVD expression；C.High MVD expression

王子文專業方向為中樞神經系統腫瘤影像學診斷。E-mail：wangziwen101@126.com