3.0 T MR 经导管动脉内灌注成像评价不同栓塞方法治疗兔VX2 肝肿瘤的栓塞效果

吴安乐，滕飞，林佳，咸玉涛，韩瑞

经导管肝动脉化疗栓塞（TACE）是治疗中晚期肝癌的主要方法[1-3]。通过碘油与化疗药物混合形成乳剂行化疗性栓塞术被称为常规经动脉化疗栓塞术（C-TACE），载药微球栓塞（D-TACE）则通过预先将药物通过离子交换方式将化疗药物载入微球，再将微球行肿瘤栓塞[4]，过去评价栓塞疗效主要通过栓塞术后30 ～45 d 的增强CT 或MRI 扫描，是临床上公认的最客观的评价方法之一[5]。近年来C 臂CT技术已经应用于肿瘤的栓塞治疗，这一技术更多应用于验证导管是否准确进入肿瘤供血动脉[6]，目前亟需探索一种新的术中精确评价栓塞程度的有效方法。为此，本研究开展4D-经导管动脉内灌注成像（4D-TRIP）研究栓塞术前（Day0）和栓塞术后即刻（Day1）肿瘤灌注值变化，旨在探讨TACE 联合载药微球栓塞序贯栓塞（S-TACE）治疗肝肿瘤栓塞的程度，并研究其病理改变，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 实验动物及模型制作 采用实验兔30 只，由复旦大学中山生物医学中心实验动物中心提供，体质量2.5 ～3.0 kg，雌雄不限，将预先3 周前传代种植VX2 肿瘤株实验兔麻醉（氯胺酮20 mg/kg，安定针5 mg/kg）后固定于手术台上，8%硫化钠脱毛，逐层游离并切除鱼肉状VX2 肿瘤组织，均匀剪成1 cm3的组织块备用。所有实验兔无菌消毒肝区手术野，常规铺巾，于剑突下约1cm 处作一长约3cm 的上腹正中切口，逐层切开腹壁，暴露肝脏左叶；将备用的1 个瘤块通过18G穿刺针将组织块植入肝内，随后用明胶海绵块封闭，缝合腹壁伤口。待实验兔复苏后送回动物房中继续饲养，模型制作3 周后分组实验。本研究经复旦大学附属中山医院动物伦理委员会审批通过。

1.2 方法

1.2.1 分组 每组10 只，A 组为碘油栓塞组（CTACE 组），B 组为载药微球组（D-TACE 组），C 组为碘油栓塞序贯载药微球栓塞组（S-TACE 组）。

1.2.2 分组治疗方案 A组为表阿霉素2 mg/kg+碘油2 ～3 ml；B组为表阿霉素2 mg/kg+微球直径300～500m；C组为先常规碘油栓塞，接着载药微球栓塞，即表阿霉素2 mg/kg+碘油2 ～3 ml+微球直径300 ～500m，栓塞终点为肿瘤供血动脉血流淤滞或停止。

1.2.3 肝肿瘤供血动脉插管术 实验兔麻醉后（氯胺酮20 mg/kg，安定针5 mg/kg），常规消毒铺巾，脱毛，切开腹股沟下皮肤，分离出股动脉，眼科剪切开股动脉，置入4F 导管鞘，引入3F 微导管，透视下将微导丝选入腹腔动脉造影，然后将微导管超选择性插管至左叶肝肿瘤供血动脉内。

1.2.4 影像评估 栓塞治疗前（Day0）行3.0T MRI常规序列和4D-TRIP 扫描，扫描完成后根据分组行栓塞治疗；栓塞治疗后即刻（Day1）再次行3.0T MRI常规序列和4D-TRIP 扫描。MRI 设备为西门子超导3.0 MR核磁共振系统，采用8 通道膝关节表面相控阵线圈，为减少呼吸和肠道蠕动伪影，给以呼吸门控技术辅助扫描。扫描序列包括：（1）三平面定位像；（2）轴位、冠状位快速自旋回波T2WI；（3）轴位T1WI；（4）轴位DWI+ADC；（5）4DGRE 经导管灌注成像序列（4DTRIP-MRI）。对比剂为Gd-DTPA，1ml/kg，0.2ml/s经导管注射，持续时间5 min，扫描参数见表1。

表1 常规TIW、T2WI 和TRIP MRI 扫描参数

1.3 灌注值F 测定 经导管动脉灌注分析利用单室模型分析法，即单个供血动脉向肿瘤供血，遵守公式G（tt）=dC（tt）/dt=F [Ca（t）—Cv（t）]，G（tt）代表肿瘤组织摄取对比剂梯度（mmol·ml—1·min—1），Ct（t）代表肿瘤组织；Ca（t）代表动脉血对比剂浓度（mmol/ml），Cv（t）代表静脉血对比剂浓度（mmol/ml），F 代表灌注血流（ml·min—1·100 g—1），代表肿瘤组织密度（100 g/ml）。假设对比剂团注首过阶段时，Ca（t）无限大于Cv（t），静脉回流可以忽略不计，此时，公式将被简化为：Gt（t）=F Ca（t）。所以F可以通过峰值梯度方法计算而得。F =max{Gt（t）}/max{Ca（t）}，max{Gt（t）}代表对比剂最大摄取浓度梯度；max{Ga（t）}代表肿瘤供血动脉对比剂最大浓度，即max{Ga（t）}≈[Gd]注射。将微导管头端附近供血动脉作为入流动脉，感兴趣区（ROI）选定为肿瘤组织，包括活性强化部分和坏死囊性部分，测定灌注值F 。

1.4 病理分析 栓塞术后14 d 空气栓塞处死所有实验兔，取出肿瘤组织，用10%中性甲醛溶液固定，石蜡包埋肿瘤组织，HE 染色病理观察。

1.5 统计方法 采用SPSS 20.0 统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，多组比较采用方差分析，栓塞前后比较采用t 检验。 P ＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规MR 及TRIP 灌注成像表现 MRI 能清楚显示肝内肿瘤，所有实验兔均接受栓塞前（Day0）和栓塞后即刻（Day1）经导管动脉内灌注成像检查，无术中栓塞死亡。常规MRI 图像显示肿瘤形态不同，呈圆形、卵圆形、不规则型等多种形态，边界相对清楚，中间有大小不等囊变坏死区，所有肿瘤均无脉管侵犯和淋巴结转移，无腹水等表现。术前MRI 可见肿瘤呈T1WI 低信号，T2WI 高信号，DWI 高信号，ADC 图显著低信号，见图1 ～4。术前4D-TRIP 提示肿瘤动脉期活性部分显著强化，中间囊变坏死区无强化，栓塞术后当天肿瘤强化明显减弱或无明显活性强化，见图5 ～6。3 组栓塞前后灌注值F 差异均有统计学意义（均P ＜0.05），3 组栓塞术后即刻灌注值F 差异有统计学意义（P ＜0.05），见表2。

图1 T1WI图像提示肝左叶肿瘤呈低信号，边界清晰（箭头）

图2 TSE 序列T2WI 图像提示肝左叶肿瘤内混杂高信号（箭头）

图3 DWI 图像（b 500）栓塞术前DWI 图像提示肿瘤扩散受限、肿瘤高信号（箭头）

图4 ADC图（b 500）栓塞术前ADC图肿瘤显著低信号（箭头）

图5 C 组，栓塞术前TRIP 可见肿瘤周围显著强化而内部轻中度强化（箭头）

图6 C 组，栓塞术后即刻TRIP 图像提示肿瘤栓塞术后无强化（箭头）

表2 栓塞前后TRIP 测定F 结果比较

2.2 组织病理学检查 所有肿瘤位于肝左叶，无血管侵犯和癌栓形成，A组可见周围成活肿瘤组织，其内可见坏死区，坏死组织表现为无定型样物质；B组可见散在分布微球影，在被微球栓塞的血管周边可见大量坏死区，镜下仍可见少许灶性残存肿瘤细胞。C 组内可见绝大多数肿瘤接近完全坏死，少许活性肿瘤细胞主要位于周边组织。

3 讨论

兔VX2 肿瘤是最适合进行介入治疗研究的动物实验模型，由Kid 和Rous 通过Shope 乳头瘤病毒在兔皮肤上诱发而产生的鳞状上皮恶性肿瘤，具有生长迅速、侵袭性强、成功率高和富血供等诸多特点[7]，其形态学和生物学特性与人类癌瘤十分相似，因而是局部治疗的良好模型，被广泛应用于介入及其他基础研究，如TACE 和经皮消融等[8-10]。

MR 灌注成像反映对比剂首次通过病灶时的速率和分布特点。当团注对比剂后，由于血管内、外，尤其是和间质间隙之间存在着很高的浓度差，所以对比剂会发生单向而快速的弥散，即首过弥散。大约有50%的对比剂经首过弥散进入血管外间隙。此后，由于溶质再循环和间质间隙积累，对比剂弥散率迅速下降，同时开始出现对比剂洗脱[11]，所以只有首次通过过程中的对比剂分布特点才能反映组织及病灶的微循环特点，这对MR 灌注成像的时间分辨率提出了较高的要求。以往的研究主要是利用T1WI动态增强效应来间接反映组织的血流灌注状态[12]，在时间分辨率方面尚有不足。近年来，有研究报道4D-TRIP MRI技术可以有效提高TACE治疗肿瘤在体评价栓塞准确性[13-16]，如利用TRIP 灌注成像研究不可逆电穿孔治疗肝VX2 瘤，TRIP 能鉴别可逆性电穿孔半暗带和不可逆电穿孔带，得出TRIP灌注成像不但能即刻显示不可逆电穿孔术后肝组织灌注值下降，而且可以清楚区分不可逆电穿孔术后可逆区与不可逆区，对比剂使用较静脉动态增强灌注成像减少60%，且可以术中监测灌注效果，具有显著优势。本研究采用4D-TRIP 技术，通过导管动脉途径给药，较静脉途径给药所需对比剂更少，更快对比剂流出，减少了MRI 信号饱和；4D 采集时间更快，对病灶血供的判断更加准确；同时MRI 提供了更优越的周围软组织对比度和周围正常肝组织解剖特征，有效解决了时间分辨率不足的弊端，更准确反映肿瘤栓塞前后的灌注值差异。

本研究采用4D-TRIP 研究肿瘤栓塞前后灌注值，经肝动脉插管成功后，3 组实验兔栓塞术前测定的F 均较高，与肿瘤血管生成机制活跃、肿瘤细胞和活化内皮细胞大量释放VEGF 和HIF- 因子相关[17-18]。而栓塞术后即刻（Day1）三种治疗方法栓塞后灌注值下降，表明三种不同栓塞方法均能起到栓塞效果，栓塞后即刻C 组较A 组和B 组灌注值下降（P ＜0.05），这提示S-TACE 较C-TACE 和D-TACE肿瘤微血管床更彻底被栓塞。病理组织中A 组可见周围成活肿瘤组织，其内可见坏死区，坏死组织表现为无定型样物质。B 组可见散在分布微球影，在被微球栓塞的血管周边可见大量坏死区，镜下仍可见少许灶性残存肿瘤细胞。C 组内可见绝大多数肿瘤接近完全坏死，少许活性肿瘤细胞主要位于周边组织。这表明S-TACE 治疗肝VX2 瘤可以有效阻断肝VX2 瘤血供，并持续缓慢释放高浓度局部化疗药物，短时间内杀灭肿瘤细胞，疗效较C-TACE 和DTACE 更确切。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明 吴安乐：实验操作、论文撰写、修改；滕飞、林佳、咸玉涛、韩瑞：数据整理、统计学分析