兔肝VX2瘤不同生長時(shí)期DWI與病理對照研究

牟曉慶，陳孝均，唐光才，韓福剛，陸笑非

（瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000）

兔肝VX2瘤不同生長時(shí)期DWI與病理對照研究

牟曉慶，陳孝均，唐光才，韓福剛，陸笑非

（瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000）

目的：探討DWI在監(jiān)測兔肝VX2瘤生長特性方面的價(jià)值；評價(jià)不同時(shí)期、不同b值條件下VX2瘤與周圍正常肝組織的ADC值差異。方法：取新西蘭大白兔25只，成功建模的23只，隨機(jī)分為3組，14 d組8只、28 d組8只及42 d組7只，在對應(yīng)的時(shí)間內(nèi)行MRI常規(guī)序列及DWI檢查（b值取100、400、600、800 s/mm2），獲得對應(yīng)的ADC圖，再分別測量腫瘤與周圍正常肝組織的ADC值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；對全部腫瘤標(biāo)本按MRI軸位掃描方向切層行大體病理檢查。結(jié)果：①DWI圖像上，VX2瘤均呈明顯高信號(hào)，與周圍正常肝實(shí)質(zhì)對比鮮明；14 d組腫瘤信號(hào)均勻，無壞死囊變，與DWI圖像表現(xiàn)一致；28 d組與42 d組腫瘤中心可見斑片狀低信號(hào)，且與大體病理所顯示的壞死囊變區(qū)范圍基本一致，而在常規(guī)T2WI上僅11例腫瘤中心見斑片狀高信號(hào)。②同一時(shí)期不同b值條件下VX2瘤與周圍正常肝組織的ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）；同一時(shí)期，VX2瘤的ADC值隨b值增大而下降（P<0.05）；不同時(shí)期同一b值條件下VX2瘤的ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論：DWI既能通過不同組織間的信號(hào)差異區(qū)別解剖結(jié)構(gòu)、反映腫瘤的病理特征，還能通過ADC值測量對病灶進(jìn)行量化分析，屬于形態(tài)和功能雙重成像。

兔；肝腫瘤；磁共振成像，彌散；模型，動(dòng)物

兔肝VX2瘤模型具有成瘤率高、易制作和腫瘤生長迅速的特點(diǎn)，是目前最常用的肝癌腫瘤模型。DWI是MRI功能成像技術(shù)，可根據(jù)不同組織間水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)差異造成的信號(hào)衰減來反映組織的結(jié)構(gòu)特性，是目前唯一能夠在活體檢測組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的無創(chuàng)性方法，最早應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)［1-4］。隨著EPI技術(shù)及敏感性編碼成像（sensitivity encoding，SENSE）［5-6］技術(shù)的出現(xiàn)，使DWI成功應(yīng)用于腹部器官，特別是肝臟腫瘤診斷、鑒別診斷及療效評估等方面。本研究旨在探討兔VX2瘤模型不同生長期的DWI表現(xiàn)及其病理基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1動(dòng)物模型取新西蘭大白兔25只，雌雄不限，體重2.0～3.0 kg（由瀘州醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供）；荷瘤兔1只。采用開腹直視下瘤組織塊穿刺接種法，每只實(shí)驗(yàn)兔接種1個(gè)部位，均位于肝左葉。

1.2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組兔肝VX2腫瘤模型一般可分為3個(gè)生長時(shí)期［7］：實(shí)質(zhì)期（種植后2～3周），壞死期（種植后4～5周），囊變期（種植后6～7周）。本研究將成功建模的23只實(shí)驗(yàn)兔依據(jù)腫瘤生長時(shí)期隨機(jī)分為3組，即14 d組8只、28 d組8只和42 d組7只。

1.3儀器與方法采用Philips 3.0 T-Achieva/intera雙梯度超導(dǎo)高場強(qiáng)MRI掃描儀，8通道膝關(guān)節(jié)相控陣線圈。掃描范圍均為膈頂至肝臟下緣。實(shí)驗(yàn)兔檢查前禁食、禁水12 h以上，全麻后俯臥固定于8通道膝關(guān)節(jié)相控陣線圈內(nèi)，先行常規(guī)T1WI、T2WI軸位掃描。掃描參數(shù)：T1WI：TR 10 ms，TE 2.5 ms，F(xiàn)OV 145 mm× 106 mm，NSA 6，層厚3 mm，層距1 mm，矩陣256× 256；T2WI：TR 3 000 ms，TE 80 ms，F(xiàn)OV 145 mm× 106 mm，NSA 4，層厚3 mm，層距1 mm，矩陣256× 256。

DWI掃描采用單次激發(fā)SE-EPI序列及SENSE技術(shù)，SENSE成像參數(shù)的縮減因子取值為2，掃描參數(shù)：TR 6 000 ms，TE 47 ms，層厚2 mm，層距0.6 mm，各向同性，NSA 6，F(xiàn)OV 185 mm×185 mm，矩陣128× 128。梯度因子b值分別取0、100、400、600、800s/mm2，總掃描時(shí)間約16 min。掃描范圍同上。

1.4測量方法采用Philips 3.0 T-Achieva/intera MRI自有軟件，在4個(gè)不同b值的DWI及ADC圖上進(jìn)行測量。為減少誤差，數(shù)據(jù)測量由2位高年資影像醫(yī)師共同完成，VX2瘤及正常肝組織ROI的測量須在同一層面。VX2瘤的ROI面積約3 mm2，注意避開液化壞死區(qū)，測量最高信號(hào)及最低信號(hào)，取其平均值；正常肝組織的ROI面積約5 mm2，測量3個(gè)不同位置ROI的信號(hào)值，取其平均值。

1.5病理檢查MRI掃描結(jié)束后立即處死實(shí)驗(yàn)兔，整個(gè)取出肝臟標(biāo)本，切片方向盡量與MRI軸位掃描方向保持一致，觀察腫瘤的液化壞死情況。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件，比較同一時(shí)期不同b值條件下VX2瘤與正常肝組織之間的ADC值差異，采用配對t檢驗(yàn)；比較VX2瘤不同時(shí)期、不同b值條件下ADC值差異，采用單因素方差分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1檢出結(jié)果本組成功建模23只，共26個(gè)肝內(nèi)原發(fā)病灶，均位于肝左葉。14 d組瘤體最大徑0.5 cm，常規(guī)序列及DWI檢出8個(gè)肝內(nèi)原發(fā)病灶。28 d組瘤體最大徑2.5 cm，常規(guī)序列及DWI均檢出10個(gè)肝內(nèi)原發(fā)病灶，其中6例1個(gè)病灶，2例2個(gè)病灶。42 d組瘤體最大徑約5.0 cm，常規(guī)序列及DWI發(fā)現(xiàn)8個(gè)肝內(nèi)原發(fā)病灶及廣泛的肝內(nèi)小轉(zhuǎn)移灶。

2.2兔肝VX2瘤的MRI常規(guī)序列及DWI表現(xiàn)23只種植成功的瘤兔在掃描過程中呼吸平穩(wěn)，麻醉深淺適度，基本得到滿意的肝臟圖像。腫瘤在T1WI上均呈稍低信號(hào)，在T2WI上14 d組呈均勻稍高信號(hào)，28 d組與42 d組呈不均勻稍高信號(hào)。DWI圖像上，腫瘤均呈明顯高信號(hào)，與周圍正常肝組織對比鮮明；28 d組與42 d組的腫瘤中心可見斑片狀低信號(hào)。ADC圖上，14 d組的腫瘤信號(hào)均勻，ADC值低于周圍正常肝組織；28 d組與42 d組的腫瘤信號(hào)不均勻，中心可見大小不等的斑片狀高信號(hào)，且與膽囊腔內(nèi)信號(hào)幾乎一致（圖1a～1d）。

2.3VX2瘤與正常肝組織的ADC值

2.3.1同一時(shí)期不同b值條件下VX2瘤與周圍正常肝組織的ADC值比較（表1～3）同一時(shí)期、不同b值條件下VX2瘤與周圍正常肝實(shí)質(zhì)的ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）。

表114 d組VX2瘤與正常肝組織不同b值條件下ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

表114 d組VX2瘤與正常肝組織不同b值條件下ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

部位b=100 s/mm2b=400 s/mm2b=600 s/mm2b=800 s/mm2VX2瘤2.202±0.7081.244±0.2561.259±0.2721.132±0.135正常肝組織3.709±0.9451.799±0.2311.674±0.2251.338±0.211 t值－4.838－6.805－5.975－4.337 P值0.0000.0000.0000.001

表228 d組VX2瘤與正常肝組織不同b值條件下ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

表228 d組VX2瘤與正常肝組織不同b值條件下ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

部位b=100 s/mm2b=400 s/mm2b=600 s/mm2b=800 s/mm2VX2瘤1.597±0.4111.068±0.1921.020±0.1960.846±0.127正常肝組織3.133±0.8251.544±0.2181.306±0.1871.177±0.213 t值－7.756－9.613－5.311－6.799 P值0.0000.0000.0000

2.3.2不同時(shí)期、不同b值條件下VX2瘤的ADC值的差異比較（表4）同一時(shí)期VX2瘤的ADC值隨b值增大而下降（P<0.05）；不同時(shí)期、同一b值條件下VX2瘤的ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

2.4影像學(xué)表現(xiàn)與大體病理比較14 d組的瘤體呈灰白色，質(zhì)地均勻，無液化壞死。28 d組與42 d組的瘤體中心見不規(guī)則的斑片狀液化壞死區(qū)（圖1e），其中有5例標(biāo)本切開后可見暗紅色液體流出，肝內(nèi)轉(zhuǎn)移灶呈多發(fā)大小不等的灰白色結(jié)節(jié)。常規(guī)T2WI僅檢出液化壞死11例，T1WI均未檢出，而DWI檢查全部檢出，且觀察到的液化壞死區(qū)范圍與大體病理所見基本一致。

表342 d組VX2瘤與正常肝組織不同b值條件下ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

表342 d組VX2瘤與正常肝組織不同b值條件下ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

部位b=100 s/mm2b=400 s/mm2b=600 s/mm2b=800 s/mm2VX2瘤1.960±0.2201.269±0.3231.216±0.3060.993±0.286正常肝組織3.353±0.5842.046±0.7081.428±0.3531.285±0.359 t值－8.940－5.566－4.470－4.718 P值0.0000.0010.0020.002

表4 不同時(shí)期、不同b值條件下VX2瘤的ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

表4 不同時(shí)期、不同b值條件下VX2瘤的ADC值比較（×10-3mm2/s，±s）

組別b=100 s/mm2b=400 s/mm2b=600 s/mm2b=800 s/mm2F值P值14 d組2.202±0.7081.244±0.2561.259±0.2721.132±0.13522.5870.000 28 d組1.597±0.4111.068±0.1921.020±0.1960.846±0.12728.9630.000 42 d組1.960±0.2201.269±0.3231.216±0.3060.993±0.28619.0960.000 F值1.8090.9921.2501.668 P值0.2090.4020.3240.233

3 討論

DWI能夠在分子水平反映人體組織的空間組成信息和病理生理狀態(tài)下各組織水分子的功能變化［8］。研究發(fā)現(xiàn)［9-10］DWI上表現(xiàn)為高信號(hào)區(qū)域代表腫瘤活性區(qū)域，而低信號(hào)區(qū)域常代表壞死區(qū)域。DWI可有效區(qū)分壞死與殘存有活力的腫瘤組織，當(dāng)腫瘤細(xì)胞存活時(shí)細(xì)胞膜完整，可阻止水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；反之，細(xì)胞死亡后細(xì)胞膜破裂，致這一阻止水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的機(jī)制消失，此時(shí)水分子在組織內(nèi)擴(kuò)散受限減低。本研究中所有VX2瘤在DWI上均呈明顯高信號(hào)。14 d組所有腫瘤信號(hào)均勻，病理檢查發(fā)現(xiàn)所有腫瘤均未出現(xiàn)液化壞死，考慮與此期腫瘤體積小、血供相對充足有關(guān)。28 d組及42 d組的腫瘤內(nèi)信號(hào)不均，DWI上出現(xiàn)斑片狀低信號(hào)區(qū)，該低信號(hào)區(qū)在ADC圖上表現(xiàn)為高信號(hào)，說明此時(shí)腫瘤該區(qū)域的水分子擴(kuò)散受限不明顯，病理證實(shí)28 d組與42 d組所有腫瘤內(nèi)部均出現(xiàn)液化壞死區(qū)，其中有5例標(biāo)本切開后可見暗紅色液體流出，而瘤體的外周部分仍為灰白色魚肉樣腫瘤組織。腫瘤在DWI上信號(hào)不均勻，考慮與此時(shí)期腫瘤快速生長而血供相對不足、細(xì)胞發(fā)生缺血壞死有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，MRI常規(guī)序列并不能及時(shí)有效觀察到腫瘤中心的液化壞死區(qū)，T1WI均未檢出，T2WI僅檢出11例，而DWI全部檢出，且范圍與大體病理基本一致。ADC圖上液化壞死區(qū)的信號(hào)與膽囊腔內(nèi)信號(hào)幾乎一致，證實(shí)了壞死區(qū)的液態(tài)環(huán)境。由于壞死組織細(xì)胞膜通透性增加、破壞、崩解，失去了對細(xì)胞內(nèi)水分子的束縛作用，大量細(xì)胞內(nèi)液漏出，同時(shí)腫瘤細(xì)胞溶解，使得細(xì)胞間及血管間間隙也擴(kuò)大，水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)導(dǎo)致了液化壞死區(qū)的高擴(kuò)散率。因此，DWI能及時(shí)反映腫瘤病理特征，較MRI常規(guī)序列更有優(yōu)勢。

在活體組織中，測得的擴(kuò)散系數(shù)與細(xì)胞密度、細(xì)胞膜的通透性及方向性、細(xì)胞核/漿比值、大分子含量等影響水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的組織因素有關(guān)［11］。還與所選的表觀擴(kuò)散敏感系數(shù)b值有關(guān)。選用不同的b值及b值差所測得的ADC值亦有很大的差異［12］。因此，在選擇b值時(shí)，不僅要保證ADC值測量的穩(wěn)定性，還要兼顧一定的擴(kuò)散權(quán)重。本研究b值選取100、400、600、800 s/mm2，結(jié)果顯示：同一時(shí)期、相同b值下，VX2瘤的ADC值小于正常肝組織的ADC值（表1～3）；其原因在于惡性腫瘤細(xì)胞繁殖旺盛，細(xì)胞密度高，細(xì)胞外容積較正常肝實(shí)質(zhì)明顯減少，阻止了惡性腫瘤中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，因而ADC值明顯降低，DWI信號(hào)明顯增高［13］。同一時(shí)期，當(dāng)b=100 s/mm2時(shí)VX2瘤與正常肝組織的ADC值差異最大，隨著b值的增大（b取400、600、800 s/mm2時(shí)），VX2瘤與正常肝組織的ADC值差異逐漸減?。ū?～3）。當(dāng)b=800 s/mm2時(shí)，組內(nèi)ADC值最大值與最小值之間差值最小，測量數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，這與以往研究相似［14］；其次以b=600 s/mm2時(shí)，組內(nèi)ADC值的測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定。說明b值小時(shí)，ADC值不穩(wěn)定，主要反映的是微環(huán)境的灌注，反映水分子的擴(kuò)散能力差；而b值增大時(shí)，ADC值趨向穩(wěn)定，主要反映的是水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，受微環(huán)境影響小。

綜上所述，DWI既能通過不同組織間的信號(hào)差異區(qū)別解剖結(jié)構(gòu)，還能通過ADC值測量對病灶進(jìn)行量化分析，屬于形態(tài)和功能雙重成像；DWI檢查可以區(qū)分壞死與存活的腫瘤組織，能準(zhǔn)確地反映腫瘤的病理特征。

圖1a～1d分別為28 d組VX2瘤的T1WI、T2WI、DWI圖像（b=600 s/mm2）及ADC圖。瘤體在T1WI為均勻稍低信號(hào)，T2WI為不均勻稍高信號(hào)、其中心區(qū)域可見斑片狀高信號(hào)；DWI腫瘤呈明顯高信號(hào)、其中心區(qū)域可見斑片狀低信號(hào)，該區(qū)域在對應(yīng)的ADC圖上呈高信號(hào)圖1e大體觀，可見腫瘤中心的斑片狀壞死囊變區(qū)

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The comparison study on DWI and pathology of rabbit liver VX2 tumors in different growth periods

MOU Xiaoqing，

CHEN Xiaojun，TANG Guangcai，HAN Fugang，LU Xiaofei.Department of Radiology，Affiliated Hospital of Luzhou Medical College，Luzhou，646000，China.

Objective:Explore the value of MRI DWI for monitoring the growth characteristics of rabbit liver VX2 tumor.Evaluate the ADC value differences between VX2 tumors and the surrounding normal liver tissue at different periods and different b values.Methods：Twenty-five New Zealand white rabbits were enrolled.The VX2 tumors were implanted into liver after laparotomy.Twenty-three successful modeling rabbits were randomly divided into three groups（eight in 14 d group，eight in 28 d group and seven in 42 d group）.In the corresponding period，using PHILIPS 3.0T-Achieva/intera dual gradient superconducting high field strength MR scanner to do conventional and DWI scanning（b=100，400，600 and 800 s/mm2），and ADC maps were obtained.Then the ADC values of the tumors and normal liver tissue were measured for statistical analysis.Gross specimens of livers of all rabbits were sliced according to the direction of MR scanning cross sectional rightly after MR examination.Results：①All tumors showed obviously high signal intensity on DWI.On DWI maps，all tumors in the group of 14 d showed homogeneously signal intensity and demonstrated well distributed texture without cystic necrosis according to pathology．However，the centra1 parts of all tumors in the group of 28 d and 42 d showed the signal intensity of cystic necrosis，whose scopes were equal to that of specimen of gross pathology，while on T2WI only the central parts of 11 tumors showed patchy high signal intensity.②The ADC values of VX2 tumors and normal liver tissues had significant difference（P<0.05）at same periods and different b values.The ADC values of VX2 tumors had decreased with the increasing of b values，which had significant difference（P<0.05）at same periods.The ADC values of VX2 tumors had no significant difference（P>0.05）at different periods and same b values.Conclusion：MR DWI is helpful in observing anatomy by different signal intensity，which can accurately reflect the pathological characteristics of the tumor and conduct a quantitative analysis through the ADC value，it belongs to morphology and function imaging.

Rabbits；Liver neoplasms；Diffusion magnetic resonance imaging；Model，animals

2015-05-03）

10.3969/j.issn.1672-0512.2015.06.015

唐光才，E-mail：tangguangcai@sohu.com。