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前言: 脑胶质瘤是成人颅脑最常见的原发性肿瘤(占全部颅内肿瘤的35%~60%),由于胶质瘤侵袭性生长的生物学特征,以及部分肿瘤位于重要的功能区,常规手术难以完全切除,因此手术配合术后放化疗是目前颅脑胶质瘤的主要治疗措施。放射性脑损伤(cerebral radiation injuries,CRI)是放疗后的一种严重并发症。其发生与放射总剂量、照射方式、照射次数以及患者体质、对放射线的敏感性等多种因素有关。胶质瘤术后复发与放射性损伤在常规MR图像上胶质瘤复发与放射性脑损伤表现极为相似:两者均可表现为局部异常强化病灶、病灶周围水肿和不同程度的占位效应,另外,两者发生的时间(均易发生于治疗后2年内)与临床表现(均可表现脑功能损害及神经损伤症状)也极其相似。两者的鉴别是目前临床及影像上的难点和重点,因治疗方法与预后完全不同,因此对二者的鉴别尤其是早期鉴别诊断,对合理选择或调整治疗方案、改善患者的预后具有重要的意义。磁共振功能成像序列(DWI PWI MRS等)能够反映组织、病变生理和代谢变化,使得对胶质瘤复发与放射性损伤的鉴别成为可能。本研究通过放射性脑损伤与放疗后胶质瘤复发动物模型的建立、利用磁共振弥散加权成像(DWI)、动态对比剂增强磁共振灌注成像(PWI)相关参数的研究,明确DWI、PWI相关参数所反映的组织学改变,探讨DWI与PWI在对胶质瘤复发与放射性损伤鉴别中的价值。并将实验结论在临床中应用,检验其临床应用价值。 目的: 通过动物实验了解放射性脑损伤、脑胶质瘤放疗后不同阶段的组织学基础,及对应磁共振弥散加权成像(DWI)、动态对比剂增强磁共振灌注成像(PWI)相关参数的改变,明确DWI、PWI相关参数所反映的组织学改变,探讨DWI与PWI在对胶质瘤复发与放射性损伤鉴别中的价值。并将实验中的到的结论在临床中应用,检验其临床应用价值。 材料与方法: SD(Sprgue-Dawley)大鼠,以右侧脑尾状核为靶点(其坐标为大囟中点前1.0mm,矢状缝右旁开3.0mm,硬膜下5.0 mm),注入1×105细胞悬液10ul,制成自然生长脑胶质瘤模型;以SD大鼠右侧脑尾状核为靶点,电钻钻孔,电钻进入至靶点后旋转钻头360°。并于术后3天内行损伤侧半脑X射线单次照射,照射剂量(放射剂量换算为组织照射量)50Gy照射,半脑照射放射矩形放射野大小为2.5×1.0cm,制成单纯术后放射性脑损伤动物模型;C6胶质瘤种植后两周分别行分别为10Gy及50Gy照射,分别制成胶质瘤放疗后复发与胶质瘤放疗后放射性损伤动物模型。利用DWI与PWI对上述动物模型的不同时间点进行影像学研究,测量病灶平均ADC(ADCmean)值、最小ADC(ADCmin)值、最大相对脑血容量(rCBVmax),并在相对应的时间点取得组织学检查结果(HE染色、肿瘤细胞构成比、CD34染色MVD计数),进行组织学对照研究(ADC值与肿瘤细胞构成比的相关性、rCBVmax与MVD计数的相关性等)。 肿瘤组织的细胞构成比:光镜下选取肿瘤细胞分布密集区摄取高倍视野(×400)数码病理图片。采用Scion Image Beta4.02 for Windows医学图像分析软件计算高倍视野下单位面积肿瘤组织中细胞核面积所占的比例。 微血管密度(microvascular density,MVD)计数:MVD计数采用Weidner等建立的人工计数法:先在低倍镜下(100倍)筛选出放射性坏死及肿瘤组织内微血管密度高的“热点”(Hot spot)区域,然后换高倍镜(400倍)视野,计数10个高倍视野的微血管数,求其平均数作为该病变的MVD值((x)±s)。 52例脑胶质瘤术后放疗患者(男30女22 WHO分类Ⅱ-Ⅳ级,年龄17~78岁,平均(50.4±18.8)岁。对放疗后影像随诊首次出现MR异常强化病灶的患者进行常规MRI及DWI PWI(测量病灶ADCmean值、ADCmin值、rCBVmax),将影像检查结果与组织学结果及临床随诊结果进行对照分析。 结果: 论文一:(1)自然生长的胶质瘤ADCmean值与肿瘤细胞构成比、rCBVmax与MVD计数具有线性相关性; (2)单纯放射性坏死的ADCmean值与肿瘤早期ADCmean值无统计学差异(P>0.05),与肿瘤晚期ADCmean值有统计学差异(P<0.05); (3)单纯放射性坏死与自然生长胶质瘤各个时期的ADCmin值、rCBVmax均有统计学差异。 论文二:(1)C6胶质瘤放疗后ADCmean值与肿瘤细胞构成比不具有线性相关性,C6胶质瘤放疗后rCBVmax与MVD计数具有线性相关性; (2) C6胶质瘤放射性坏死与放疗后肿瘤复发早期的ADCmean值无统计学差异、与肿瘤复发晚期ADCmean值有统计学差异; (3) C6胶质瘤放射性坏死与放疗后肿瘤复发的rCBVmax、ADCmin值有统计学差异。 论文三:(1)临床胶质瘤复发rCBVmax(2.43±1.52)及ADCmin值(0.86±0.21)×10-3mm2/s与放射性坏死rCBVmax(0.67±0.44)、ADCmin值(1.17±0.27)×10-3mm2/s具有显统计学差异P=0.000; ADCmean值无统计学差异(P>0.05); (2) ROC分析:DWI诊断准确率76.9%。PWI诊断准确率为82.7%,两者联合应用侧诊断准确率为90.4%。 结论: (1)ADCmean值与自然生长C6胶质瘤细胞构成比具有线性相关性,与放疗后肿瘤细胞构成比不具有线性相关性,不能够作为鉴别胶质瘤放疗后复发与放射性损伤的可靠指标; (2) ADCmin值有助于判断混合性病灶内是否存在肿瘤细胞密集区,对胶质瘤复发与放射性损伤的鉴别具有价值; (3) rCBVmax与自然生长的胶质瘤、放疗后胶质瘤、放射性损伤的MVD计数均具有线性相关性;是放射性损伤与胶质瘤复发的最佳鉴别参数; (4)联合利用rCBVmax与ADCmin值能够提高放射性损伤与胶质瘤复发的诊断准确率。