犬肝射频消融后凝固性坏死的功能磁共振评价及金丝桃素坏死亲和性的成像研究

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前言  射频消融术(RadiofrequencyAblation,RFA)用于治疗肝脏恶性肿瘤已有近20年历史,其以创伤小、患者痛苦少、安全有效、操作简便等优点在临床应用越来越普遍,并且疗效显著。射频消融治疗肝脏肿瘤疗效要想达到完全外科切除效果,需要在RFA术后短时间内证实肿瘤是否得到彻底毁损。然而目前对于肝脏恶性肿瘤射频消融术后的疗效评价多集中于超声、CT、MRI等以形态学改变为基础的影像学方法,但这些方法受到病灶周围炎症反应的影响,术后短期内判断肿瘤的残留情况不够理想。同时射频消融治疗术后坏死灶边缘活瘤组织的存在导致肿瘤复发已成为临床难题。  近年来的最新研究表明,金丝桃素采用放射性核素131I标记,并通过金丝桃素的坏死亲和性将131I带入射频消融造成的肿瘤中心坏死区,对周边残余的肿瘤组织进行内照射治疗,以期达到“根除肿瘤”的目的,已在实验研究中取得了较好的疗效。同时,我们前期在以兔VX2肿瘤模型进行的金丝桃素双靶向治疗研究中发现,家兔正常肝脏蓄积大量的金丝桃素,而既往在以大鼠的坏死模型研究中并未发现这种现象。由此我们需要确定金丝桃素是否存在种属的差异,为将来双靶向治疗的临床应用提供理论依据。因此本研究分别采用MRI功能成像和坏死亲和剂(金丝桃素)的SPECT-CT(SinglePhotonEmissionComputedTomography—ComputedTomography)成像技术检测家犬正常肝脏射频消融后的坏死灶边界,并进一步研究金丝桃素在犬的凝固性坏死灶中的亲和性和分布特点,为临床研究射频消融后的残瘤治疗提供解决方案。  材料和方法  实验1:选择健康成年家犬15只,采用开腹直视下射频电极穿刺法制作犬肝右叶射频消融治疗模型。成模后分别对犬的肝脏进行MR扫描,扫描序列包括常规的T1WI、T2WI及弥散加权成像(DiffusionWeighedImaging,DWI),DWI的b值分别选取300、500、800s/mm2。比较DWI成像中整个坏死灶与坏死灶周边肝实质、坏死灶周边环形反应带与凝固性坏死中心在不同b值时的对比噪声比(CNR)、信号强度比值(SIR)及ADC比值的差异,以选择合适的b值进行射频消融坏死灶的术后随访。  实验2:选择健康成年家犬9只制作肝脏射频消融坏死模型,分别于射频后即刻及1周、2周进行MR平扫和DWI检查,测定坏死灶消融坏死中心、周边环形反应带及正常肝脏组织的ADC值,观察肝脏坏死灶内部不同病理组织在不同时期的MR影像学变化及ADC值的变化。并于检查后在每个时间节点各处死3只家犬,最后处死全部动物。剖腹取肝脏坏死灶进行大体病理学观察,测量坏死灶直径后常规甲醛固定、包埋、切片及HE染色后进行显微病理学检查。分别与MR平扫图像和弥散成像图像进行对照研究。  实验3:选择健康成年家犬15只,采用开腹直视下射频消融肝脏右叶制作肝脏射频消融坏死模型。经制作好的肝脏射频消融坏死模型实验犬后腿浅静脉给予131I-金丝桃素0.5mCi/kg,然后分别于给药后1天、5天、7天、10天、14天各进行SPECT-CT扫描,每个时间点扫描后各处死三只动物,最后一次扫描后处死全部动物,取各种组织标本进行γ计数测定及肝脏坏死灶病理学检查和组织切片的磷屏成像、荧光显微镜检查及显微自显影检查观察金丝桃素在肝脏坏死灶中的分布特点。  统计学分析采用Minitabv14.0软件。数据中计量资料均以均数±标准差表示。同一时间点各组间计量指标比较采用单因素方差分析,两两比较采用LSD法。检验水准取α=0.05,以P<0.05为差异具有统计学意义。  结果  实验1:肝脏右叶射频消融坏死模型肝脏坏死灶平均大小约2.0cm,操作时间9-14min,平均10±2.3min。b值取300、500、800s/mm2时坏死-肝脏CNR分别为23.87±5.35、15.96±5.20、11.83±4.95,各组间差异有统计学意义(F=29.27,P<0.01);LSD法两两比较后发现,DWI300与DWI800、及DWI500与DWI800间差异有显著性意义。坏死/肝脏SIR分别是3.54±0.78;3.76±1.00;3.98±1.43(F=9.05,P<0.01);坏死P/C分别是1.40±0.13;1.44±0.26;1.49±0.41,多组间差异有统计学意义(F=20.52,P<0.01);再采用LSD法进行各组之间的两两比较,结果显示DWI800组与其它各组间差异有显著性意义(P<0.05),DWI300和DWI500两组间SIR差异没有统计学意义(P>0.05)。b=300s/mm2、500s/mm2和800s/mm2时坏死灶的ADC值分别为(1.43±0.16)×10-3mm2/s,(1.21±0.13)×10-3mm2/s,(1.01±0.11)×10-3mm2/s,各组间差异有统计学意义(F=21.96,P<0.01)。当b值为300s/mm2、500s/mm2、800s/mm2时,肝脏/坏死的ADC比值分别为1.45±0.23、1.52±0.25、1.59±0.18,各组间差异不具有统计学意义(F=0.8456,P>0.05)。坏死/肝脏、坏死周边环形反应带/凝固性坏死中心的SIR和ADC比值随着b值的增加,均呈不同程度的逐渐上升趋势。  实验2:以DWI图像上正常肝组织信号作为对比,对应于病理观察到的消融组织周边环形反应带区域在DWI图像上表现为更高信号,而消融坏死灶中心区域表现为低信号。射频消融后即刻,1周及2周时消融坏死组织周边环形反应带、消融坏死组织中心及正常肝脏组织的ADC值(单位:10-3mm2/s)分别为2.26±0.22、0.59±0.01、1.73±0.18;1.95±0.19、0.63±0.09、1.76±0.12;1.82±0.17、0.74±0.05、1.78±0.17。各组之间的消融坏死组织周边环形反应带与消融坏死组织中心的ADC值存在显著性差异(P<0.05);各组的ADC值呈现逐渐减小的表现,尤以环形反应带显著,各时间组间差异具有显著性(P<0.05)。而坏死中心区域与正常肝脏的ADC值各组间差异不具有显著性(P>0.05)。  实验3:131I-金丝桃素经静脉注入后,各时间点处死动物后不同组织标本γ计数检查显示:注药后24小时可以发现肝脏坏死灶周边的组织吸收率是正常肝组织的2.66±0.54倍,在注入后5天比值达到最高值45.85±9.08倍,然后呈现下降趋势,于给药后7天,10天,14天这种比例分别维持在12.95±2.66;10.39±2.43;6.05±3.50。同时在整个观察过程中,胆囊中胆汁的放射性计数始终处于较高水平,在注药后7天之内始终高于坏死灶,在7天后则逐渐降低低于坏死灶。SPECT-CT动态图像扫描显示,在断层图像上两处放射性浓聚部位分别是胆囊及肝脏坏死灶,而且随着时间的推移,金丝桃素逐渐被肝脏所代谢并伴随着胆汁的不断排泄,胆囊中胆汁的放射性逐渐减少,导致图像上的亮度呈现递减改变。而坏死灶由于出现金丝桃素的持续蓄积,从而出现放射性逐渐增强,导致图像上的坏死灶亮度随着时间的变化出现逐渐增高的表现。以上现象提示金丝桃素主要通过肝胆途径代谢,而且同坏死组织存在高度的亲和性,这种亲和性维持时间达到14天。进一步行显微自显影及磷屏显像、荧光显微镜等手段观察均显示金丝桃素主要沉积于坏死灶的周边,而坏死灶中心的放射性及荧光强度均较弱。经过计算机对切片进行定量分析后得到相同的结果。由于SPECT-CT图像的空间分辨率较差,坏死灶的中心和周边分层结构不能显现出来。  结论  1、在进行犬肝脏射频消融坏死模型的DWI成像研究时,选择b值为500s/mm2较为合适,可以获得良好的DWI图像。  2、肝脏的MRI成像能够很好的反映肝脏组织射频消融坏死后的病理变化过程。弥散加权成像能够有效地鉴别周边炎性反应带与中心完全坏死组织。  3、金丝桃素在犬体内对肝脏射频消融导致的凝固性坏死具有很好的亲和性,其主要通过肝胆途径代谢,而且不存在肝脏药物蓄积现象。金丝桃素SPECT-CT可以作为射频消融术后坏死边界判定的影像观察手段,具有很高的特异性。金丝桃素同坏死组织结合的维持时间可以持续14天,可以有足够的时间对射频消融后的残余肿瘤进行坏死灶标记靶向治疗。金丝桃素主要沉积于肝脏坏死灶的边缘,这种沉积特点为金丝桃素携带放射性核素治疗消融后周边残瘤提供了可能性。
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