3.0T磁共振TOLD成像评估兔VX2肝癌模型乏氧情况的初步研究

摘要

由于肿瘤细胞增殖的高速率和增殖血管的功能失调，肿瘤脉管系统往往不能维持正常的氧合水平。适应性乏氧是肿瘤进展的重要步骤。肿瘤乏氧是大多数实体肿瘤的共同特征，其反映了组织内氧气的供需不平衡。乏氧在肿瘤生物学中呈现双面性。一方面，它与抑制性增殖和分化有关，另一方面它促进肿瘤细胞适应性过程，导致肿瘤侵袭性增加、对放化疗产生抵抗性。在恶性肿瘤的发生、发展过程中，肿瘤细胞增殖会引起微循环的变化，从而诱发乏氧。肿瘤组织在乏氧环境中更容易导致基因复制、转录不稳定，发生基因突变。乏氧肿瘤细胞对放疗的敏感性低;对化疗、生物治疗等同样较为耐受，从而导致恶性肿瘤进一步进展甚至治疗失败。肿瘤组织乏氧已成为决定肿瘤生物学和恶性肿瘤治疗反应的重要因素，与血管生成、肿瘤侵袭性、局部复发和转移有关，是放疗后肿瘤进展，转移和无瘤生存的一项独立预后影响因子。
　　近年来，分子靶向药物治疗肝癌逐渐引起重视。而目前唯一被批准用于晚期肝癌的系统治疗药物是索拉非尼，其是一种具有抗血管生成和抗增殖作用的多激酶抑制剂，疗效得到两项突破性Ⅲ期临床试验的证实。但是索拉非尼治疗具有个体反应的高度异质性，索拉非尼治疗导致的耐药性的发生引起广大关注。抗血管生成引起组织微环境进一步乏氧，肿瘤细胞乏氧加重，促进拮抗疗效及耐药性。临床若想改善晚期肝癌治疗效果，及时调整临床治疗计划及进行患者个体化治疗，及时、准确地发现索拉非尼耐药的潜在机制至关重要。
　　TOLD序列是一项用于间接监测肿瘤氧合的组织O2的新技术。MRI的纵向弛豫率（R1，R1=1/T1）对溶解在血浆或组织液中的氧气含量的变化非常敏感。O2分子是弱顺磁性的，其有效地缩短T1。R1的变化取决于溶解在血浆、细胞内液和细胞外液中的O2含量。由于血红蛋白的动脉血氧饱和度在生理基线时通常为98-100％，吸入高氧气体后会增加组织内溶解氧的水平，氧分压(pO2)增加，R1值升高。本次研究尝试运用磁共振TOLD成像评估兔VX2肝癌发生、发展过程中的乏氧分级诊断，监测持续索拉非尼治疗后肿瘤组织氧合情况，探讨TOLD序列在乏氧分级诊断方面的应用价值及潜能。
　　第一章 兔VX2肝癌模型中TOLD序列评估肿瘤乏氧情况的应用价值初探
　　目的:
　　运用TOLD序列探讨兔VX2肝癌不同生长时期吸氧前后R1值变化(△R1)，分析△R1与乏氧诱导因子-1α(HIF-1α)表达的相关性，得出该序列评估各期兔VX2肝癌乏氧情况的诊断效能。
　　方法:
　　1.VX2肝癌模型制作及分组:18只荷瘤兔随机分为14 days组、21 days组和28days组，每组6只荷瘤兔。种植VX2肝癌14 days、21 days及28 days时分别进行常规MRI及TOLD序列扫描。吸氧前和吸氧30min后各进行2次TOLD序列扫描，共4次。磁共振扫描完成后对兔VX2肝癌进行病理学HIF-1α染色，
　　2.图像后处理使用MRmap software V1.4生成T1 maps并计算R1值、吸氧前后R1值的变化(△R1=△R1(O2)-△R1(air))。分别测量VX2肝癌整体R1值的变化(△R1 whole)、实质部分R1值的变化(△R1 nonnecrotic)、△R1whole的相对百分比(△R1％whole)及△R1nonnecrotic的相对百分比(△R1％nonnecrotic)。高倍镜下根据阳性细胞率对HIF-1α进行乏氧分级（H0期，H1期，H2期，H3及H4期）。
　　3、统计学方法运用SPSS20.0统计软件包处理。计量资料以M±SD((x)±s)表示。单因素方差分析比较各组间的差异，Pearson相关分析△R1whole、△R1nonnecrotic、△R1％whole及△R1％nonnecrotic与HIF-1α相关性，ROC曲线分析不同△R1值预测肿瘤乏氧等级的诊断效能。
　　结果:
　　12只荷瘤兔完成MRI及病理检查，每组4只。
　　△R1whole、△R1nonnecrotic及△R1％nonnecrotic的两两对比发现14 days组与21 days组、28 days组均有显著性差异，具有统计学差异(P＜0.05)，21 days组与28 days组无明显统计学差异。△R1％whole值两两对比发现14 days、21 days组及28 days组均有显著性差异，具有统计学意义(P＜0.05)。
　　Pearson相关分析△R1whole、△R1nonnecrotic、△R1％whole及△R1％nonnecrotic与HIF-1α分级高度负相关(r=-0.811，r=-0.606，r=-0.799，r=-0.531，p＜0.01)。
　　△R1whole、△R1nonnecrotic、△R1％whole、△R1％nonnecrotic区分H0期和H1-3期的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.865，0.825，0.849，0.833。区分H0-1期和H2-3期的AUC为0.890，0.860，0.882，0.875。区分H0-2期和H3期的AUC为0.702,0.702,0.726,0.726。
　　结论:
　　△R1whole、△R1nonnecrotic、△R1％whole、△R1％nonnecrotic值随兔VX2肝癌生长逐渐降低，并与VX2肝癌病理乏氧分级(HIF-1α)高度负相关性;TOLD在进行肿瘤乏氧分级方面具有较高诊断效能，作为一项可重复的无创性检查技术，具有较高的应用价值。
　　第二章 兔VX2肝癌模型中TOLD序列评估索拉菲尼治疗后肿瘤乏氧情况的应用价值初探
　　目的:
　　运用TOLD序列探讨对照组与治疗组兔VX2肝癌吸氧前后R1值变化(△R1)，分析治疗组索拉菲尼治疗后导致的HIF-1α变化，并与对照组进行比较。
　　方法:
　　1、VX2肝癌模型制作及分组:18只荷瘤兔随机分为治疗组和对照组，对照组为第一章中的21 days组、28 days组，每组6只。治疗组完成21 days磁共振扫描后口服索拉菲尼一周治疗，剂量20mg/kg/d。
　　2、图像后处理使用MRmap software V1.4生成T1 maps并计算R1值、吸氧前后R1值的变化(△R1=△R1(O2)-△R1(air))。分别测量VX2肝癌整体R1值的变化(△R1whole)、实质部分R1值的变化(△R1 nonnecrotic)、△R1whole的相对百分比(△R1％whole)及△R1nonnecrotic的相对百分比（△R1％nonnecrotic）。
　　3、统计学方法运用SPSS20.0统计软件包处理。计量资料以M±SD((x)±s)表示。非参数方差分析比较对照组和治疗组的组间差异，秩和检验分析对照组和治疗组HIF-1α表达水平的差异。
　　结果:
　　13只荷瘤兔完成MRI及病理检查，对照组各4只，治疗组5只。
　　非参数独立样本检验发现对照组(21 days)和治疗前△R1whole、△R1nonnecrotic、△R1％whole及△R1％nonnecrotic均无显著性差异，不具有统计学差，对照组(28 days)和治疗组则出现显著性差异(P＜0.05)。治疗组服用索拉菲尼一周后HIF-1α与对照组(28 days)病理分级无显著性差异(P＞0.05)，但阳性细胞率表达较同期对照组(28 days)明显增加，差别具有统计学意义异(P＜0.05)。
　　结论:
　　持续的索拉菲尼治疗加重肿瘤内乏氧，导致HIF-1α表达水平增加。治疗组的△R1whole、△R1nonnecrotic、△R1％whole、△R1％nonnecrotic值在持续索拉菲尼治疗较对照组降低，与HIF-1α表达水平增高符合。TOLD序列可以探测到这种变化。TOLD作为一项可重复的无创性检查技术，可以监测评估抗肿瘤药物的治疗效果，对于调整治疗计划，个体化治疗有重要的潜在应用价值。

目录

摘要

前言

第一章 兔VX2肝癌模型中TOLD序列评估肿瘤乏氧情况的应用价值初探

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

4．结论

第二章 兔VX2肝癌模型中TOLD序列评估索拉菲尼治疗后肿瘤乏氧情况的应用价值初探

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

4 结论

参考文献

缩略词中英文对照表

研究生期间成果

致谢

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