目的:1.建立兔肝VX2肿瘤射频消融后残癌模型,应用基于双层探测器能谱CT灌注成像及能谱碘定量评价射频消融后早期残癌微循环状态,并评价CT灌注参数值与碘定量值相关性,及其与微血管密度的相关性。2.应用IVIM-DWI及DCE-MRI功能成像各参数评价兔肝VX2肿瘤射频消融后早期残癌微循环状态,分析IVIM-DWI及DCE-MRI各参数之间的相关性及与MVD的相关性。3.分析兔肝VX2肿瘤射频消融后残癌碘定量参数值、IVIM-DWI参数值与经典CT灌注和经典MR灌注DCE-MRI各参数之间的相关性。研究方法:1.兔肝VX2肿瘤模型制作及射频消融术后残癌模型制作。利用超声引导下穿刺植入VX2瘤块的方法,制作新西兰大白兔肝VX2瘤模型。实验组于造模后2~3周在超声引导下行射频消融术,消融范围约为病灶最大径的2/3,制作残癌模型;对照组只行肝脏VX2肿瘤植入术。2.兔肝VX2肿瘤射频消融术后残癌能谱CT功能学影像学研究方法。碘定量准确性体模实验:在能谱CT功能成像部分,首先在采用不同辐射剂量(CTDIvol)和不同迭代重组水平对体模(Gammex RMI 472 phantom)进行碘定量准确性的测量及评估,以选择最适的扫描条件。碘定量体模内置7个不同碘浓度(2.0,2.5,5.0,7.5,10.0,15.0,20.0 mg/mL)的插入物,扫描辐射剂量(CTDIvol)被设置为25,20,15,10,5 mGy,分别在管电压120 kVp和140 kVp下进行图像采集,管电压为120 kVp时,相应的管电流分别为204 mAs,163 mAs,122 mAs,82 mAs and 41 mAs;管电压为140 kVp时,管电流分别为142 mAs,114 mAs,85 mAs,57 mAs and 29 mAs。重复扫描5次,选择能谱迭代算法(spetral level 0,2,4,6)重建为能谱图像(spetral-based images,SBI)。在所有管电压管电流组合重复扫描5次的图像上3个连续层面分别测定,取其均值。记录各剂量组碘密度值,并计算碘定量百分比的标准化误差值(absolute percentage bias,APB)。CT灌注及碘定量评估:所有符合残癌模型标准的实验组动物均于射频术前及术后1周采用能谱CT进行同层动态灌注扫描,对照组动物于肝脏植入VX2肿瘤术后2周和3周进行相同检查。利用Function CT软件得到肝脏灌注参数血流量(BF)、峰值强化程度(PEI)、峰值强化时间(TTP)及血容量(BV)、肝动脉灌注量(HAP)、门静脉灌注量(HPP)、总灌注量(TP)、肝动脉灌注分数(HPI)。将CT灌注扫描所得raw data重组为SBI图像,得到灌注扫描所有期相的SBI图像,生成碘密度图像(iodine density image),分别测量肝动脉期和门静脉期碘密度值(ICa,ICp),计算标准化碘密度值(感兴趣区碘浓度/同层腹主动脉碘浓度,NICa,NICp)和肝动脉强化指数(AIF=ICa/ICp)。由两位腹部放射诊断医师进行数据测量。所有图像由两位医师共同阅片,并结合大体病理和HE染色确定ROI选取的位置,再分别测量残癌区、坏死区、正常肝脏组织和对照组VX2肿瘤CT灌注参数和碘密度测量值。3.兔肝VX2肿瘤射频消融术后早期残癌MR功能学影像学研究方法。所有实验动物的MR扫描均在同一天进行,并间隔4 h以上。MR扫描采用3.0T MR先行常规T1WI,T2WI成像,随后进行IVIM-DWI和DCE-MRI成像。IVIM-DWI选择7个b值(0,20,50,100,200,500及1000 s/mm~2),数据采用IVIM V3.2软件(Philips公司提供)进行二段拟合线性计算得到D值、D*值和f值。DCE-MRI进行T1 mapping采集后,团注对比剂后(钆喷酸葡胺注射液,0.2 mmol/kg)进行90个动态采集(前2个为baseline)。采用MR Permeability软件进行参数测定,分别得到Ktrans,Kep,Ve,Vp图及定量值。在瘤灶最大层面或连续两个相邻最大层面勾画ROI,并与CT图像上的位置保持一致。两组实验动物均于完成全部实验后给以安乐死,解剖获取肝脏VX2瘤组织及周围正常肝组织,选择肿瘤最大层面,与CT扫描轴位方向同向剖开肿瘤,进行HE染色和免疫组化CD34染色,计数400倍视野下微血管密度(MVD)。采用ICC对两位测量者所获得肝脏CT灌注、碘定量值、IVIM-DWI和DCE-MRI各参数进行一致性检验。组内比较采用Wilcoxon符号秩和检验,组间各参数的比较采用Kruskal-Wallis H秩和检验。对CT灌注、碘定量值、IVIM-DWI和DCE-MRI各参数相关性,及与微血管密度的相关性进行Spearman秩相关性分析。结果:1.碘定量体模实验结果。CTDI为25 mGy,20 mGy,15 mGy,10 mGy时,辐射剂量对碘定量无影响,APB分别为3.00%,3.03%,2.86%,3.16%;CTDIvol为5 mGy时,碘定量准确性最低(APB为4.33%);管电压120kVp和140 kVp组间碘定量的准确性无显著性差异(APB为3.42%vs.3.01%,P=0.648)。迭代重建对碘定量准确性无影响(P=0.998)。2.病理学结果。实验组29只和对照组15只实验动物符合实验纳入标准,进行数据分析。HE染色:实验组由病灶中心向外排列依次为凝固型坏死区,有的可见小灶性残留瘤细胞;坏死区和残癌区交界区,可见坏死与残癌并存,其内可见炎性细胞浸润,少许纤维组织增生;残癌区,可见大量瘤细胞,与正常肝实质分界较清;正常肝实质。CD34染色:VX2瘤细胞核呈深蓝色,CD34特异性染色主要表达于兔肝VX2瘤灶的血管内皮细胞,呈棕黄色或棕褐色,主要集中在残癌区,分布不均较杂乱,表现为不均匀管腔或簇状分布,而肿瘤中心坏死区几乎无表达。对照组兔肝VX2瘤为灰白色鱼肉状,与暗红色正常肝组织分界较清,无包膜,瘤灶内可见灶性液性坏死。HE染色见瘤细胞核大深染,紊乱排列。3.能谱CT功能学影像学评估结果。两位测量评估者分别测量两组实验动物术前和术后CT灌注各参数碘密度值,经组内相关系数(ICC)检验,两位评估者对CT灌注参数测量结果有较好的一致性。CT灌注参数比较:兔肝VX2肿瘤射频消融术后1周坏死区的各灌注参数除TTP外,其余参数均较术前明显降低,差异均有统计学意义(P<0.01);残癌区除TTP和HPP外,各灌注参数与术前比较,差异有统计学意义(P<0.01)。残癌区BF,BV和PEI均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.01);坏死区各灌注参数与残癌区比较,差异有统计学意义(P<0.01)。碘密度定量比较:兔肝VX2肿瘤射频消融术后1周坏死区的ICa,ICp,NICa,NICp值均较术前明显降低,差异均有统计学意义(P<0.001);残癌区各灌注参数较术前无明显变化。除AIF外,坏死区各参数均低于残癌区,坏死区所有参数与正常肝脏和对照比较均降低,差异均有统计学意义(P<0.001)。将残癌区的CT灌注参数和碘密度值及AIF各参数值与MVD进行Spearman秩相关分析,其中CT灌注参数值BF(r_s=0.664,P<0.001),HAP(r_s=0.541,P<0.001),HPI(r_s=0.740,P<0.001),BV(r_s=0.425,P=0.022)和TP(r_s=0.498,P<0.001)与MVD具有相关性。在所有碘定量参数中,NICa值(r_s=0.624,P<0.001)和AIF值(r_s=0.700,P<0.001)与MVD具有相关性。将残癌区的CT灌注参数与碘密度值各参数值Spearman秩相关分析,其中CT灌注参数HAP与ICa,NICa均具有相关性(r_s=0.723,P<0.001;r_s=0.556,P<0.001);AIF与HPI具有相关性(r_s=0.818,P<0.001)。4.MR功能学影像学评估结果。两位测量评估者分别测量两组实验动物术前和术后IVIM-DWI和DCE-MRI各参数值,经组内相关系数(ICC)检验,两位评估者对MR功能成像参数测量结果有较好的一致性。IVIM-DWI比较:兔肝VX2肿瘤射频消融术后1周残癌的f值较术前升高,差异有统计学意义(P=0.023);坏死区D值较术前升高,而D*值和f值均降低,差异均有统计学意义(P<0.001)。残癌区D值低于坏死区,f值高于坏死区,差异均有统计学意义(P=0.030,0.007)。DCE-MRI比较:兔肝VX2肿瘤射频消融术后1周残癌的Ktrans值较术前升高,差异有统计学意义(P<0.001);坏死区Ktrans,Kep,Ve,Vp值较术前均降低,差异均有统计学意义(P<0.001)。坏死区Ktrans,Kep,Ve,Vp值均低于残癌区,差异均有统计学意义(P<0.001);残癌区Ktrans,Kep均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);残癌区除Ktrans外,其余各指标与正常肝脏比较,差异均有统计学意义(P<0.001)。将残癌区的IVIM-DWI和DCE-MRI各参数值与MVD进行Spearman相关分析,其中IVIM-DWI参数值D,D*,f值与MVD的相关系数分别为r_s=0.105(P=0.589),-0.046(P=0.813),0.481(P=0.008);DCE-MRI的参数值Ktrans,Kep,Ve,Vp值与MVD的相关系数分别为r_s=0.718(P<0.001),0.148(P=0.443),0.325(P=0.086),0.021(P=0.915)。将残癌区的IVIM-DWI和DCE-MRI各参数值进行Spearman相关分析,结果显示,除Ktrans值与f值有一般相关关系(r_s=0.445,P=0.016),其余各参数间均无相关性。5.碘定量参数和IVIM-DWI与经典CT灌注和DCE-MRI相关性。将碘定量参数中的ICa,NICa,AIF与经典灌注CT灌注参数BF,BV,HAP,HPI,以及经典DCE-MRI的参数Ktrans,Kep,Ve进行相关系分析。ICa,NICa与HAP具有相关性(r_s=0.723,P<0.001;r_s=0.556,P=0.002),AIF与HPI具有相关性(r_s=0.818,P<0.001)。将IVIM-DWI参数D值、D*值、f值与经典CT灌注参数和DCE-MRI各参数进行相关分析。f值与Ktrans值具有相关性(r_s=0.445,P=0.016)。结论:1.120 kVp和140 kVp条件下,辐射剂量水平CTDIvol低于5 mGy时影响碘定量的准确性,迭代重建对碘定量准确性无显著影响,在进行定量分析时可以采用适度的辐射剂量水平及迭代重建水平进行。2.基于双层探测器能谱CT能够通过一站式扫描同时获得CT灌注和能谱成像定量数据,CT灌注参数和碘定量参数在射频消融术后早期均有助于残癌微循环状态的评估,其中灌注参数BF,HAP,HPI,碘定量参数NICa值、AIF与MVD相关性较好,是评估残癌新生血管微循环状态的良好指标。AIF与HPI具有强相关性,且AIF可在常规辐射剂量下由能谱成像获得,有望成为评估残癌血流动力学的新参数。3.IVIM-DWI和DCE-MRI可在一定程度上反映射频消融后残癌的微循环状态,其中IVIM-DWI中f值和DCE-MRI中Ktrans值是反映残癌微循改变较好的指标。4.与经典CT灌注和DCE-MRI成像比较,不需要注射对比剂的IVIM-DWI和低辐射剂量的能谱CT碘定量成像在评估射频消融术后残癌微循环状态中均有一定的应用前景。