兔VX2肝癌模型MR扩散加权成像研究现状及其临床意义

作者单位：646000 泸州医学院附属医院

通讯作者：牟晓庆

【关键词】 兔vx2肝癌模型； mr扩散加权成像； 综述

原发性肝癌是常见的恶性肿瘤，我国肝癌的发病率和死亡率居全球之首。早期发现、诊断肝癌并对其预后进行判断，是当前影像医学亟待解决的问题。目前，原发性肝癌临床上常用的影像评估手段包括超声、CT、MRI、PET等。MRI良好的软组织分辨力和多参数、多方位成像使其在评估原发性肝癌方面具有较大优势。磁共振扩散加权成像（diffusion-weighted imaging, DWI）是近年发展起来的MR功能成像的新技术，是目前唯一能够在体检测组织内水分子扩散运动的无创性方法［1］。它依靠不同组织间水分子扩散运动的差异性造成的图像信号衰减来反映组织的结构特性，提供了与以往T1WI、T2WI不同的新的成像方式，可反映人体组织的空间组成信息及病理生理状态下各组织成分之间水分子交换的功能状况，使MR对人体的研究深入到了更微观的水平。目前该技术已广泛应用于中枢神经系统疾病的检查，如缺血性脑梗死的早期诊断及某些颅内肿瘤及病变的鉴别诊断［2～4］。随着MR快速成像技术特别是回波平面成像（echo planar imaging，EPI） 的成熟与完善，DWI也成功应用于腹部器官，特别是肝脏肿瘤的检出和鉴别诊断以及肿瘤的疗效评价等方面。本文就兔VX2肝癌模型MR扩散加权成像研究现状及其临床意义作一综述。

1 兔VX2肝癌模型的建立

VX2肿瘤是由SHOP病毒在兔皮肤诱发的鳞癌，经过72次移植传代后正式建立，命名为VX2；它是一种可移植的瘤株，可接种到鼠、兔的肾脏、肝脏、肌肉等组织器官内，制成原位肿瘤动物模型［5，6］。该肿瘤性质稳定，增殖迅速，短期内即可发生广泛坏死，并形成肝、肺、纵隔等处转移［7,8］，是目前肝癌影像医学基础研究最常用的模型。兔VX2肝癌模型的建立主要有3种方法：瘤细胞悬液经肝包膜注入法、超声穿刺接种、肿瘤组织块直接接种法［9］。其中应用于研究原发性肝癌的多采用肿瘤组织块直接接种法。

2 MR扩散加权成像原理及其参数

2.1 DWI概述 DWI是于分子水映组织结构特征的无创性检查方法，它通过探测活体水分子的微观扩散运动来反映组织功能状态。DWI的基本原理是在自旋回波序列（SE）的180°脉冲前后对称施加2个强梯度场。前一个梯度脉冲引起所有质子自旋去相位，后一个梯度磁场可使扩散程度低的质子自旋重聚，信号不降低，而扩散程度强的运动的质子离开原位置，不能完全重聚，导致信号下降。因此，不同扩散程度的组织在DWI上可显示不同的信号强度。

扩散敏感梯度场的敏感度由梯度脉冲的强度和持续时间决定，用b值表示，也称扩散敏感系数。通过检测施加扩散敏感梯度场前后的信号，在得知b值的情况下，可以计算组织的扩散系数。但在活体中水分子的运动还受到血流、呼吸、心跳等生理因素及毛细血管灌注等微循环因素的影响，难以测得精确的扩散系数，因此。常用表观扩散系数（apparent diffusion coeficient，ADC）来评价水分子扩散的程度。

b值的选择是DWI的关键因素。b值越大，影像的扩散权重越大，T2穿透效应越小，血流灌注的影响减少，测得的ADC值越准确［10］；而b值越大，各种伪影增多，影像信噪比也越低，影像质量下降。因此，在保证信噪比的前提下，b值越大越好，可以减少DWI影像及ADC值受T2穿透效应和组织灌注因素的影响。ADC值与组织的细胞结构和细胞膜完整性有关［11，12］，细胞数量少，细胞内外间隙大，细胞膜完整性破坏时水分子扩散快。当组织发生病变时，细胞的结构功能发生异常，其扩散系数也随之变化。恶性肿瘤增殖活跃，细胞数量多且体积大，排列紧密，使水分子扩散受限，ADC值降低［11，13］。因此，ADC值能准确地反映肿瘤等病变组织的病理生理状态和空间结构等信息。

2.2 兔VX2肝癌模型的DWI成像技术和参数 兔VX2肿瘤模型的研究多采用1.5～3.0 T高场强MR设备，高场MR设备可提高分辨力及扫描速度，增加图像信噪比。一般使用实验动物表面线圈或膝关节作为射频发射和接收线圈，并利用单次激发SE-EPI（自旋回波-回波平面成像）序列，该序列可快速成像，减少呼吸、心跳、肠蠕动等生理运动引起的伪影，然而它对磁化率伪影及化学位移伪影高度敏感，且高场强磁共振所致的磁场不均匀会造成影像质量下降；通过匀场线圈，抑制脂肪信号以及SENSE技术可在一定程度上提高该序列的成像质量。目前对于肝脏DWI的最适b值尚缺乏一致的认识［14,15］，但一般认为在保证图像质量的前提下应该尽量选用高b值，柏沙美等［16］运用VX2瘤ADC值和肝脏与VX2瘤ADC值之差进行研究，结果显示在b值100～600 s/mm2的DWI图像中，剔除了T2穿透效应的影响，VX2瘤与正常肝脏信噪比最高是在b值为400s/mm2的图像上。江新青等［17］的研究结果显示以b值为400、500、600 s/mm2时VX2瘤体与正常肝实质对比较好。综合目前国内外研究表明高b值选择范围在300～800 s/mm2，图像质量清晰，组织扩散特性好，ADC值准确。

3 肿瘤模型MR扩散加权成像研究的现状及其临床意义

袁友红等［18］用兔VX2肝癌模型研究了肿瘤DWI信号动态特征及病理基础，经过对死亡的兔解剖发现，种植后第14天内，肿瘤尚未出现明显坏死现象；第7、14、21天DWI发现的肝VX2瘤均呈高信号，呈“灯泡”样改变，ADC值低于正常肝实质；第7天时DWI病灶发现率明显高于T1WI与T2WI，可见DWI在早期发现病变方面有重要潜在的临床应用价值。汪俊萍等［19］将成功建立的兔VX2肝癌模型随机分为14 d组和22 d组，分别在规定的时间内行常规MR序列和DWI检查（b1000 s/mm2），获得不同时间点肿瘤的ADC图，并对全部肿瘤标本按扫描方向切层行大体病理检查，其研究结果显示：两组肿瘤在DWI上均呈明显高信号，与周围肝实质形成鲜明对比；14 d组所有肿瘤的ADC图信号均匀，大体病理显示所有肿瘤质地均匀，无坏死囊变区，与ADC图表现一致；22 d组所有肿瘤中心部分在ADC图上均可见斑片状坏死囊变信号，与大体病理所显示的范围基本一致，而在常规T2WI上仅有4例肿瘤中心可见斑片状高信号。由此可见，DWI检查的ADC图可敏感检出肿瘤的坏死囊变区，在动态追踪肿瘤发生、发展和生长特性方面具有重要的价值，是常规MR检出的有益补充。Geachwind等 ［20］对兔VX2肝癌模型进行经肝动脉化疗，然后做常规MRI与DWI，并取标本行病理学检查，同时设立对照组，结果为化疗所致的肿瘤坏死为液化性坏死，ADC值高于存活的肿瘤组织ADC值，认为ADC值具有组织特异性，DWI能够区别坏死与存活的肿瘤细胞。这是DWI较CT及B超等形态学检查的优越之处，可见DWI在肿瘤的治疗疗效评价及随访中具有重要意义，有助于早期检测治疗的疗效及优化治疗方案。Mardor等［21］的研究认为，治疗前基线ADC值较高的肿瘤对放疗或化疗效果不如治疗前基线ADC值较低的肿瘤，这可能是由于ADC值较高的肿瘤往往更多见坏死，这类肿瘤是低氧代谢的、酸性且血供相对较少，导致对放化疗的敏感性下降。表明ADC值对于肿瘤的疗效有一定的预测能力，DWI检查及ADC值的测量不仅能在病变发生形态学变化之前预测肿瘤的转归，而且为疗效的早期监测提供了一个量化的指标，是一种非常有价值的肿瘤评估手段。

4 应用局限性及前景

DWI发现肝脏原发肿瘤的能力已毋庸置疑，然而DWI在肝癌诊断中的应用尚处于探索研究阶段，还有许多问题需要进一步解决，如：空间分辨力尚不够高；EPI序列对磁场不均匀性敏感，容易导致图像变形扭曲；运动伪影干扰较大，较小的病灶不易显示等。同时，临床医生也渴望能了解更多关于原发性肝癌患者治疗前后其它部位、器官的受累情况，尤其是远处转移情况。因此，可以一次覆盖全身的检查方法越来越受到重视。2004年，日本学者Takahara等［22］将DWI与EPI及短时反转恢复（short tau inver-sion recovery，STIR）脂肪抑制技术相结合，开发了一种弥散加权成像的新技术，即全身弥散加权成像技术（whole-body diffusion weighted imaging，WB-DWI）。DWI不仅能提供定性信息，也能提供全身大范围定量信息［23］。它可以在自由呼吸状态下完成大范围 （包括胸部、腹部及盆腔）薄层扫描，经三维最大密度投影（3D MIP）图像重建得到高信噪比、高分辨率的图像：通过背景抑制及黑白翻转技术，可对病变的显示达到同正电子发射型计算机断层显像（PET）相媲美的效果，所以有学者将这项技术称为virtual PET［24］。WB-DWI与传统的PET的技术相似，但两者的成像机制不同；WB-DWI在肿瘤筛查和鉴别诊断及肿瘤的分期、肿瘤治疗的随访中具有很高的临床价值。随着磁共振软硬件的不断发展，相信DWI在肝脏中会有更广阔的应用前景。

参考文献

［1］ 倪明立，王成伟.磁共振DWI在肝癌中的应用.放射学实践，2010，25（1）：102-104.

［2］ Moseley ME，Cohen Y，Mintorovitch J，et al.Early detection of regional cerebral ischemia in cats：comparison of diffusion and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn Reson Med，1990，14（2）：330-346.

［3］ Tien RD，Felsberg GJ,Friedman H，et al.MR imaging of highgrade cerebral gliomas：value of diffusion-weighted echo-planar pulse sequence.AJR Am J Roentgenol，1994，162（3）：617-671.

［4］ Tsuruda JS，Chew WM，Moseley ME，et al.Diffusion-weighted MR imaging of the brain：value of differentiating between extraxial cysts and epidermoid tumor.AJR Am J Roentgenol，1990，155（5）：1059-1068.

［5］ Kuszyk BS，Bointmott JK，Choti MA，et al.Local tumor recurrence followinghepatic cryoablation：radiologic-histopathologic correlation in a raabit model，Radiology，2000，217（2）：477-486.

［6］ Geschwind JF，Artemov D，Abraham S，et al.Chemoembolizatino of liver tumor in a rabbit model：assessment of tumor cell death with diffusion-weighted MR imaging and histologic analysis.J Vase Interv Radiol，2000，11（10）：1245-1265.

［7］ 关键，胡道于，孙振钢，等.兔VX2肝癌TACE实验方法改良及影像学评价.临床放射学杂志，2006，25（3）：227-280.

［8］ 苏畅，张惠中，李文海，等.兔VX2肿瘤的离体培养及有关生物学特性.第四军医大学学报，2006，27（9）：844-847.

［9］ 朱妍.兔VX2肝癌模型的建立的综述.当代医学，2010,16（1）：31-33.

［10］ Yamada I，Aung W，Himeno Y，et al.Diffusion coefficients in abdominal organs and hepatic lesions：evaluation with intravoxel incoherent motion echo-planar MR imaging.Radiology，1999，210：617-623.

［11］ Koh DM,Collins DJ.Diffusion-weighted MRI in the body：applications and challenges in oncology.AJR，2007，188：1622-1635.

［12］ Sugahara T，Korogi Y，Kochi M，et al.Usefulness of diffusion-weighted MRI with echo-planar technique in the evaluation of cellularity in gliomas.J Magn Reson Imaging,1999,9:53-60.

［13］ Matoda M，Tonami H，Kondou T，et al.Lung carcinoma：diffusion-weighted MR imaging-preliminary evaluation with apparent diffusion coefficient.Radiology，2007，243：570-577.

［14］ 陈再智，杨正汉，周斌，等，肝脏局灶病变血供对表观弥散系数的影响.中华放射学杂志，2001，36（10）：892-895.

［15］ 孙希杰，全显跃，梁文，等.肝脏病变的磁共振弥散成像的量化研究初探.实用放射学杂志，2003，19（7）：596-599.

［16］ 柏沙美，江新青，谢琦，等.兔VX2肝癌模型磁共振扩散加权成像的初步研究.中国临床医学影像杂志，2008，19（3）：214-216.

［17］ 江新青，吴红珍，谢琦，等.兔VX2肝癌MR扩散加权成像的实验研究.中国临床医学影像杂志，2008，19（5）：309-312.

［18］ 袁友红，肖恩华，向军，等.肝VX-2瘤模型MR扩散成像的实验研究.中华放射学杂志，2005，39 （4） ：352-356.

［19］ 汪俊萍，白人驹，孙浩然，等.兔VX2种植性肝癌模型不同生长时期的常规MR和扩散加权成像与病理对照.中国医学影像技术，2008，24（12）：1889-1892.

［20］ Geschwind JF，Artemov D，Abranham S，et al.Chemoembolization of liver tumor in a rabbit model：assessment of tumor cell death with diffusion-weighted MR imaging and histologic analysis.J Vase Interv Rodial，2000，11（10）：1245-1255.

［21］ Mardor Y，Pfeffer R，Spiegelmann R，et al.Early detection of response to radiation therapy in patients with brain m alignancies using conventional and high b-value diffusion-weighted magnetic resonance imaging.J Clin Oncol，2003，21：1094-1100.

［22］ Takahara T，Imai Y，Yamashita T，et al.Diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression （DWIBS）：technical improvement using free breathing，STIR and high resolution 3D display.Radiation Medicine，2004,22（4）：276-282.

［23］ Vilanova JC，Barceló J.Diffusion-weighted whole-body MR screening.Eur J Radio，2008，67（3）：440-447.

［24］ Barceló J，Vilanova JC，Riera E，et al.Diffusion-weighted whole body MRI（virtua1 PET） in screening for osseous metastases.Radiologia，2007，49（6）：407-415.

（收稿日期：2011-05-05）