3.0 T MR 經(jīng)導(dǎo)管動脈內(nèi)灌注成像評價不同栓塞方法治療兔VX2 肝腫瘤的栓塞效果

吳安樂，滕飛，林佳，咸玉濤，韓瑞

經(jīng)導(dǎo)管肝動脈化療栓塞（TACE）是治療中晚期肝癌的主要方法[1-3]。通過碘油與化療藥物混合形成乳劑行化療性栓塞術(shù)被稱為常規(guī)經(jīng)動脈化療栓塞術(shù)（C-TACE），載藥微球栓塞（D-TACE）則通過預(yù)先將藥物通過離子交換方式將化療藥物載入微球，再將微球行腫瘤栓塞[4]，過去評價栓塞療效主要通過栓塞術(shù)后30 ～45 d 的增強(qiáng)CT 或MRI 掃描，是臨床上公認(rèn)的最客觀的評價方法之一[5]。近年來C 臂CT技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于腫瘤的栓塞治療，這一技術(shù)更多應(yīng)用于驗(yàn)證導(dǎo)管是否準(zhǔn)確進(jìn)入腫瘤供血動脈[6]，目前亟需探索一種新的術(shù)中精確評價栓塞程度的有效方法。為此，本研究開展4D-經(jīng)導(dǎo)管動脈內(nèi)灌注成像（4D-TRIP）研究栓塞術(shù)前（Day0）和栓塞術(shù)后即刻（Day1）腫瘤灌注值變化，旨在探討TACE 聯(lián)合載藥微球栓塞序貫栓塞（S-TACE）治療肝腫瘤栓塞的程度，并研究其病理改變，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物及模型制作 采用實(shí)驗(yàn)兔30 只，由復(fù)旦大學(xué)中山生物醫(yī)學(xué)中心實(shí)驗(yàn)動物中心提供，體質(zhì)量2.5 ～3.0 kg，雌雄不限，將預(yù)先3 周前傳代種植VX2 腫瘤株實(shí)驗(yàn)兔麻醉（氯胺酮20 mg/kg，安定針5 mg/kg）后固定于手術(shù)臺上，8%硫化鈉脫毛，逐層游離并切除魚肉狀VX2 腫瘤組織，均勻剪成1 cm3的組織塊備用。所有實(shí)驗(yàn)兔無菌消毒肝區(qū)手術(shù)野，常規(guī)鋪巾，于劍突下約1cm 處作一長約3cm 的上腹正中切口，逐層切開腹壁，暴露肝臟左葉；將備用的1 個瘤塊通過18G穿刺針將組織塊植入肝內(nèi)，隨后用明膠海綿塊封閉，縫合腹壁傷口。待實(shí)驗(yàn)兔復(fù)蘇后送回動物房中繼續(xù)飼養(yǎng)，模型制作3 周后分組實(shí)驗(yàn)。本研究經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院動物倫理委員會審批通過。

1.2 方法

1.2.1 分組 每組10 只，A 組為碘油栓塞組（CTACE 組），B 組為載藥微球組（D-TACE 組），C 組為碘油栓塞序貫載藥微球栓塞組（S-TACE 組）。

1.2.2 分組治療方案 A組為表阿霉素2 mg/kg+碘油2 ～3 ml；B組為表阿霉素2 mg/kg+微球直徑300～500m；C組為先常規(guī)碘油栓塞，接著載藥微球栓塞，即表阿霉素2 mg/kg+碘油2 ～3 ml+微球直徑300 ～500m，栓塞終點(diǎn)為腫瘤供血動脈血流淤滯或停止。

1.2.3 肝腫瘤供血動脈插管術(shù) 實(shí)驗(yàn)兔麻醉后（氯胺酮20 mg/kg，安定針5 mg/kg），常規(guī)消毒鋪巾，脫毛，切開腹股溝下皮膚，分離出股動脈，眼科剪切開股動脈，置入4F 導(dǎo)管鞘，引入3F 微導(dǎo)管，透視下將微導(dǎo)絲選入腹腔動脈造影，然后將微導(dǎo)管超選擇性插管至左葉肝腫瘤供血動脈內(nèi)。

1.2.4 影像評估 栓塞治療前（Day0）行3.0T MRI常規(guī)序列和4D-TRIP 掃描，掃描完成后根據(jù)分組行栓塞治療；栓塞治療后即刻（Day1）再次行3.0T MRI常規(guī)序列和4D-TRIP 掃描。MRI 設(shè)備為西門子超導(dǎo)3.0 MR核磁共振系統(tǒng)，采用8 通道膝關(guān)節(jié)表面相控陣線圈，為減少呼吸和腸道蠕動偽影，給以呼吸門控技術(shù)輔助掃描。掃描序列包括：（1）三平面定位像；（2）軸位、冠狀位快速自旋回波T2WI；（3）軸位T1WI；（4）軸位DWI+ADC；（5）4DGRE 經(jīng)導(dǎo)管灌注成像序列（4DTRIP-MRI）。對比劑為Gd-DTPA，1ml/kg，0.2ml/s經(jīng)導(dǎo)管注射，持續(xù)時間5 min，掃描參數(shù)見表1。

表1 常規(guī)TIW、T2WI 和TRIP MRI 掃描參數(shù)

1.3 灌注值F 測定 經(jīng)導(dǎo)管動脈灌注分析利用單室模型分析法，即單個供血動脈向腫瘤供血，遵守公式G（tt）=dC（tt）/dt=F [Ca（t）—Cv（t）]，G（tt）代表腫瘤組織攝取對比劑梯度（mmol·ml—1·min—1），Ct（t）代表腫瘤組織；Ca（t）代表動脈血對比劑濃度（mmol/ml），Cv（t）代表靜脈血對比劑濃度（mmol/ml），F(xiàn) 代表灌注血流（ml·min—1·100 g—1），代表腫瘤組織密度（100 g/ml）。假設(shè)對比劑團(tuán)注首過階段時，Ca（t）無限大于Cv（t），靜脈回流可以忽略不計(jì)，此時，公式將被簡化為：Gt（t）=F Ca（t）。所以F可以通過峰值梯度方法計(jì)算而得。F =max{Gt（t）}/max{Ca（t）}，max{Gt（t）}代表對比劑最大攝取濃度梯度；max{Ga（t）}代表腫瘤供血動脈對比劑最大濃度，即max{Ga（t）}≈[Gd]注射。將微導(dǎo)管頭端附近供血動脈作為入流動脈，感興趣區(qū)（ROI）選定為腫瘤組織，包括活性強(qiáng)化部分和壞死囊性部分，測定灌注值F 。

1.4 病理分析 栓塞術(shù)后14 d 空氣栓塞處死所有實(shí)驗(yàn)兔，取出腫瘤組織，用10%中性甲醛溶液固定，石蠟包埋腫瘤組織，HE 染色病理觀察。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法 采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組比較采用方差分析，栓塞前后比較采用t 檢驗(yàn)。 P ＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)MR 及TRIP 灌注成像表現(xiàn) MRI 能清楚顯示肝內(nèi)腫瘤，所有實(shí)驗(yàn)兔均接受栓塞前（Day0）和栓塞后即刻（Day1）經(jīng)導(dǎo)管動脈內(nèi)灌注成像檢查，無術(shù)中栓塞死亡。常規(guī)MRI 圖像顯示腫瘤形態(tài)不同，呈圓形、卵圓形、不規(guī)則型等多種形態(tài)，邊界相對清楚，中間有大小不等囊變壞死區(qū)，所有腫瘤均無脈管侵犯和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，無腹水等表現(xiàn)。術(shù)前MRI 可見腫瘤呈T1WI 低信號，T2WI 高信號，DWI 高信號，ADC 圖顯著低信號，見圖1 ～4。術(shù)前4D-TRIP 提示腫瘤動脈期活性部分顯著強(qiáng)化，中間囊變壞死區(qū)無強(qiáng)化，栓塞術(shù)后當(dāng)天腫瘤強(qiáng)化明顯減弱或無明顯活性強(qiáng)化，見圖5 ～6。3 組栓塞前后灌注值F 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P ＜0.05），3 組栓塞術(shù)后即刻灌注值F 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05），見表2。

圖1 T1WI圖像提示肝左葉腫瘤呈低信號，邊界清晰（箭頭）

圖2 TSE 序列T2WI 圖像提示肝左葉腫瘤內(nèi)混雜高信號（箭頭）

圖3 DWI 圖像（b 500）栓塞術(shù)前DWI 圖像提示腫瘤擴(kuò)散受限、腫瘤高信號（箭頭）

圖4 ADC圖（b 500）栓塞術(shù)前ADC圖腫瘤顯著低信號（箭頭）

圖5 C 組，栓塞術(shù)前TRIP 可見腫瘤周圍顯著強(qiáng)化而內(nèi)部輕中度強(qiáng)化（箭頭）

圖6 C 組，栓塞術(shù)后即刻TRIP 圖像提示腫瘤栓塞術(shù)后無強(qiáng)化（箭頭）

表2 栓塞前后TRIP 測定F 結(jié)果比較

2.2 組織病理學(xué)檢查 所有腫瘤位于肝左葉，無血管侵犯和癌栓形成，A組可見周圍成活腫瘤組織，其內(nèi)可見壞死區(qū)，壞死組織表現(xiàn)為無定型樣物質(zhì)；B組可見散在分布微球影，在被微球栓塞的血管周邊可見大量壞死區(qū)，鏡下仍可見少許灶性殘存腫瘤細(xì)胞。C 組內(nèi)可見絕大多數(shù)腫瘤接近完全壞死，少許活性腫瘤細(xì)胞主要位于周邊組織。

3 討論

兔VX2 腫瘤是最適合進(jìn)行介入治療研究的動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停蒏id 和Rous 通過Shope 乳頭瘤病毒在兔皮膚上誘發(fā)而產(chǎn)生的鱗狀上皮惡性腫瘤，具有生長迅速、侵襲性強(qiáng)、成功率高和富血供等諸多特點(diǎn)[7]，其形態(tài)學(xué)和生物學(xué)特性與人類癌瘤十分相似，因而是局部治療的良好模型，被廣泛應(yīng)用于介入及其他基礎(chǔ)研究，如TACE 和經(jīng)皮消融等[8-10]。

MR 灌注成像反映對比劑首次通過病灶時的速率和分布特點(diǎn)。當(dāng)團(tuán)注對比劑后，由于血管內(nèi)、外，尤其是和間質(zhì)間隙之間存在著很高的濃度差，所以對比劑會發(fā)生單向而快速的彌散，即首過彌散。大約有50%的對比劑經(jīng)首過彌散進(jìn)入血管外間隙。此后，由于溶質(zhì)再循環(huán)和間質(zhì)間隙積累，對比劑彌散率迅速下降，同時開始出現(xiàn)對比劑洗脫[11]，所以只有首次通過過程中的對比劑分布特點(diǎn)才能反映組織及病灶的微循環(huán)特點(diǎn)，這對MR 灌注成像的時間分辨率提出了較高的要求。以往的研究主要是利用T1WI動態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)來間接反映組織的血流灌注狀態(tài)[12]，在時間分辨率方面尚有不足。近年來，有研究報(bào)道4D-TRIP MRI技術(shù)可以有效提高TACE治療腫瘤在體評價栓塞準(zhǔn)確性[13-16]，如利用TRIP 灌注成像研究不可逆電穿孔治療肝VX2 瘤，TRIP 能鑒別可逆性電穿孔半暗帶和不可逆電穿孔帶，得出TRIP灌注成像不但能即刻顯示不可逆電穿孔術(shù)后肝組織灌注值下降，而且可以清楚區(qū)分不可逆電穿孔術(shù)后可逆區(qū)與不可逆區(qū)，對比劑使用較靜脈動態(tài)增強(qiáng)灌注成像減少60%，且可以術(shù)中監(jiān)測灌注效果，具有顯著優(yōu)勢。本研究采用4D-TRIP 技術(shù)，通過導(dǎo)管動脈途徑給藥，較靜脈途徑給藥所需對比劑更少，更快對比劑流出，減少了MRI 信號飽和；4D 采集時間更快，對病灶血供的判斷更加準(zhǔn)確；同時MRI 提供了更優(yōu)越的周圍軟組織對比度和周圍正常肝組織解剖特征，有效解決了時間分辨率不足的弊端，更準(zhǔn)確反映腫瘤栓塞前后的灌注值差異。

本研究采用4D-TRIP 研究腫瘤栓塞前后灌注值，經(jīng)肝動脈插管成功后，3 組實(shí)驗(yàn)兔栓塞術(shù)前測定的F 均較高，與腫瘤血管生成機(jī)制活躍、腫瘤細(xì)胞和活化內(nèi)皮細(xì)胞大量釋放VEGF 和HIF- 因子相關(guān)[17-18]。而栓塞術(shù)后即刻（Day1）三種治療方法栓塞后灌注值下降，表明三種不同栓塞方法均能起到栓塞效果，栓塞后即刻C 組較A 組和B 組灌注值下降（P ＜0.05），這提示S-TACE 較C-TACE 和D-TACE腫瘤微血管床更徹底被栓塞。病理組織中A 組可見周圍成活腫瘤組織，其內(nèi)可見壞死區(qū)，壞死組織表現(xiàn)為無定型樣物質(zhì)。B 組可見散在分布微球影，在被微球栓塞的血管周邊可見大量壞死區(qū)，鏡下仍可見少許灶性殘存腫瘤細(xì)胞。C 組內(nèi)可見絕大多數(shù)腫瘤接近完全壞死，少許活性腫瘤細(xì)胞主要位于周邊組織。這表明S-TACE 治療肝VX2 瘤可以有效阻斷肝VX2 瘤血供，并持續(xù)緩慢釋放高濃度局部化療藥物，短時間內(nèi)殺滅腫瘤細(xì)胞，療效較C-TACE 和DTACE 更確切。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明 吳安樂：實(shí)驗(yàn)操作、論文撰寫、修改；滕飛、林佳、咸玉濤、韓瑞：數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析