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目的:在建立兔VX2移植瘤的基础上,进行18F-FDG PET/CT显像研究,探索PET/CT显像的最佳时间点;了解移植瘤的发生、发展及转移的过程;观察兔VX2移植瘤氩氦刀治疗前后PET/CT显像变化,并与病理学变化进行比较,寻找氩氦刀治疗后疗效评价的方法。
方法:将肿瘤细胞悬液注射到兔大腿肌肉内或将组织碎块包埋于兔的肝脏,观测局部肿瘤的生长情况,建立兔VX2移植瘤模型。在接种后不同的时段及注射18F-FDG后不同时间进行PET/CT扫描,测定病变部位SUVave,继之进行病理特征和免疫组化的染色检测,获得兔VX2移植瘤动物模型的最佳PET/CT显像时机;将该时机兔VX2 移植瘤的氩氦刀治疗术前PET/CT显像,与治疗后不同时间的PET/CT显像进行对比,同时与组织学结果进行对照,以阐明VX2移植瘤氩氦刀治疗后的变化过程及PET/CT在氩氦刀治疗后疗效监测的价值。
1. VX2移植瘤动物模型制作将带有VX2肿瘤的荷瘤兔(荷瘤兔由华中科技大学同济医学院附属同济医科大学放射科赠与)麻醉后,行局部消毒,取出肿瘤组织,用剪刀将组织剪成碎沫,制成肿瘤组织混悬液备用。将健康日本大白兔麻醉后,分别在肝脏左右叶、双侧大腿及左前腿,各注入VX2肿瘤组织混悬液0.1 ml。观察不同部位如肝脏(血液供应丰富的器官)、大腿(血液供应一般部位)和前腿(血液供应贫乏的部位)肿瘤细胞的生长。
2.兔VX2移植瘤18F-FDG PET/CT显像研究将日本大白兔随机分组(本研究第一部分48只大白兔分为4组;第二部分36只大白兔分为6组);分别在肿瘤种植后不同时段(肿瘤种植后第2、4、6、8 w),注射18F-FDG后不同时间(注射放射性核素后20、40、60、80、100、120 min)进行PET/CT显像。经耳缘静脉建立静脉通路,注入2 ml生理盐水,检查静脉通路是否通畅,确认通畅后根据大白兔体重注入18F-FDG 0.75 mCi/kg,最后再注入2ml生理盐水冲管,拔出针头,压迫止血。先行CT透射扫描,然后进行PET扫描。检测肿瘤的大小,并经影像经迭代法处理和重建,分别获得CT、PET及两者融合图像。用Xeleris图像工作站对PET/CT断层图像进行分析,获得横断面数据,利用CT图像准确选取肿瘤最大切面,勾画肿瘤边缘,获得肿瘤组织的SUVave和SUVmax;勾画肿瘤旁开2cm处相等范围的正常组织,获取正常组织的SUVave和SUVmax,并和肿瘤组织的结果进行对照。
3.病理学研究PET/CT显像后处死大白兔,取出肿瘤区组织,4%甲醛固定,石蜡包埋。进行常规HE染色,显微镜观察肿瘤细胞形态。单克隆抗体VEGF标记血管。依Weidner技术[27]测量肿瘤微血管密度:先在低倍镜下(10×)寻找肿瘤血管密集区,然后用高倍镜视野(40×)计算5个视野的微血管数目,取平均值作为肿瘤微血管密度。
结果:
1.VX2移植瘤动物模型建立的结果VX2肿瘤株容易在兔体内生长,肿瘤移植后肉眼或触诊可以观察局部肿瘤的生长情况,实验结果显示,肿瘤混悬液接种容易成活,成瘤速度快,于2~8周生长最旺盛;8周后生长速度稍减缓。8周后发现肿大淋巴结。种植瘤成瘤大小不一,生长速度有快有慢,总体来说,前腿移植瘤生长速度慢,瘤体较小;后腿及肝脏移植瘤生长较快,瘤体较大,坏死也多。总成活率80%。
2.PET/CT显像结果肿瘤组织对18F-FDG有较好的摄取和滞留,注射18F-FDG后40~100分钟,肿瘤显像很清晰。小肿瘤呈结节样浓聚,较大的肿瘤可见类环状浓聚影,液化坏死区无放射性核素浓聚,与周围组织对比度好。注射18F-FDG后20、40、60、80、100min和120min的SUVave均值分别为:0.81、1.86、2.03、2.02、1.66和1.15;其中40、60和80min的SUVave与20和120min的SUVave相比差异有显著性意义,P<0.01。种植VX2肿瘤细胞后2、4、6、8周的肿瘤组织和肿瘤旁开2cm正常组织的SUVave分别为:1.39、1.70、1.90、1.36和0.46;肿瘤组织和肿瘤旁开2cm的正常组织的SUVave进行统计学比较,差异均有显著性意义(P<0.01)。
氩氦刀治疗前后PET/CT对比,冷冻治疗后3天,放射性浓聚较治疗前明显减少,SUVave降低(治疗前的均值为2.13;治疗后为0.68),中间可见明显的放射性缺损;冷冻治疗后1周,在治疗区可见斑片状的放射性浓聚;冷冻治疗后1个月,治疗区仅现少许点片装放射性浓聚影;冷冻治疗后2个月,治疗区未见放射性浓聚影。治疗后SUVave即刻呈现出明显降低,随后上升,其后缓慢下降的趋势。
3.病理学检查结果氩氦刀治疗前病理学检查提示:肿瘤大小的增加值、病理性核分裂像、平均肿瘤微血管密度与注射18F-FDG后60 min的SUVave密切相关,相关系数r=0.991、0.975、0.966,P=0.009、0.025、0.034。
氩氦刀治疗前后病理学变化:冷冻治疗后第1天,绝大部分肿瘤细胞已经死亡,红染无核,细胞轮廓不清楚,主要为细胞核碎片及红、白细胞。与周围正常的肌肉组织交界分明,坏死的细胞与正常的肌肉细胞直接相邻,几乎没有过渡形态的变化。治疗后1周,坏死物质周围形成炎性反应带,坏死物质中出现大量炎性细胞浸润;治疗后1月,血管周围出现纤维母细胞,原冷冻区结构紊乱,淋巴细胞及巨噬细胞活跃其中。小血管增多。治疗后2月坏死物质消失,可见少许淋巴细胞残留,原肿瘤区形成纤维结节。充分展现了肿瘤细胞冷冻治疗后表现为肿瘤细胞的不可逆的坏死、炎性细胞浸润、机化这一过程。
结论:
在兔VX2移植瘤动物模型建立的基础上,进行了18F-FDG PET/CT显像,研究氩氦刀治疗前后PET/CT显像的变化及与病理学改变的关系,发现兔VX2肿瘤模型模拟临床实验一般在移植肿瘤后第4周左右进行治疗实验比较合适;PET/CT显像的时间应该是在注射18F-FDG后40~100分钟,其中60~80min图像最清晰;SUVave作为PET显像中半定量参数是恶性肿瘤诊断常用的判断指标,但在动物实验中肿瘤组织的值低于2.5;PET/CT还可以清楚地显示肿瘤的解剖部位、形态、大小和肿瘤细胞的代谢状况,及时发现转移,是一项可靠和有价值的检查手段。PET/CT显像也真实的显现了肿瘤组织氩氦刀治疗后的变化过程;是氩氦冷冻治疗后效果评价较理想的方法。
方法:将肿瘤细胞悬液注射到兔大腿肌肉内或将组织碎块包埋于兔的肝脏,观测局部肿瘤的生长情况,建立兔VX2移植瘤模型。在接种后不同的时段及注射18F-FDG后不同时间进行PET/CT扫描,测定病变部位SUVave,继之进行病理特征和免疫组化的染色检测,获得兔VX2移植瘤动物模型的最佳PET/CT显像时机;将该时机兔VX2 移植瘤的氩氦刀治疗术前PET/CT显像,与治疗后不同时间的PET/CT显像进行对比,同时与组织学结果进行对照,以阐明VX2移植瘤氩氦刀治疗后的变化过程及PET/CT在氩氦刀治疗后疗效监测的价值。
1. VX2移植瘤动物模型制作将带有VX2肿瘤的荷瘤兔(荷瘤兔由华中科技大学同济医学院附属同济医科大学放射科赠与)麻醉后,行局部消毒,取出肿瘤组织,用剪刀将组织剪成碎沫,制成肿瘤组织混悬液备用。将健康日本大白兔麻醉后,分别在肝脏左右叶、双侧大腿及左前腿,各注入VX2肿瘤组织混悬液0.1 ml。观察不同部位如肝脏(血液供应丰富的器官)、大腿(血液供应一般部位)和前腿(血液供应贫乏的部位)肿瘤细胞的生长。
2.兔VX2移植瘤18F-FDG PET/CT显像研究将日本大白兔随机分组(本研究第一部分48只大白兔分为4组;第二部分36只大白兔分为6组);分别在肿瘤种植后不同时段(肿瘤种植后第2、4、6、8 w),注射18F-FDG后不同时间(注射放射性核素后20、40、60、80、100、120 min)进行PET/CT显像。经耳缘静脉建立静脉通路,注入2 ml生理盐水,检查静脉通路是否通畅,确认通畅后根据大白兔体重注入18F-FDG 0.75 mCi/kg,最后再注入2ml生理盐水冲管,拔出针头,压迫止血。先行CT透射扫描,然后进行PET扫描。检测肿瘤的大小,并经影像经迭代法处理和重建,分别获得CT、PET及两者融合图像。用Xeleris图像工作站对PET/CT断层图像进行分析,获得横断面数据,利用CT图像准确选取肿瘤最大切面,勾画肿瘤边缘,获得肿瘤组织的SUVave和SUVmax;勾画肿瘤旁开2cm处相等范围的正常组织,获取正常组织的SUVave和SUVmax,并和肿瘤组织的结果进行对照。
3.病理学研究PET/CT显像后处死大白兔,取出肿瘤区组织,4%甲醛固定,石蜡包埋。进行常规HE染色,显微镜观察肿瘤细胞形态。单克隆抗体VEGF标记血管。依Weidner技术[27]测量肿瘤微血管密度:先在低倍镜下(10×)寻找肿瘤血管密集区,然后用高倍镜视野(40×)计算5个视野的微血管数目,取平均值作为肿瘤微血管密度。
结果:
1.VX2移植瘤动物模型建立的结果VX2肿瘤株容易在兔体内生长,肿瘤移植后肉眼或触诊可以观察局部肿瘤的生长情况,实验结果显示,肿瘤混悬液接种容易成活,成瘤速度快,于2~8周生长最旺盛;8周后生长速度稍减缓。8周后发现肿大淋巴结。种植瘤成瘤大小不一,生长速度有快有慢,总体来说,前腿移植瘤生长速度慢,瘤体较小;后腿及肝脏移植瘤生长较快,瘤体较大,坏死也多。总成活率80%。
2.PET/CT显像结果肿瘤组织对18F-FDG有较好的摄取和滞留,注射18F-FDG后40~100分钟,肿瘤显像很清晰。小肿瘤呈结节样浓聚,较大的肿瘤可见类环状浓聚影,液化坏死区无放射性核素浓聚,与周围组织对比度好。注射18F-FDG后20、40、60、80、100min和120min的SUVave均值分别为:0.81、1.86、2.03、2.02、1.66和1.15;其中40、60和80min的SUVave与20和120min的SUVave相比差异有显著性意义,P<0.01。种植VX2肿瘤细胞后2、4、6、8周的肿瘤组织和肿瘤旁开2cm正常组织的SUVave分别为:1.39、1.70、1.90、1.36和0.46;肿瘤组织和肿瘤旁开2cm的正常组织的SUVave进行统计学比较,差异均有显著性意义(P<0.01)。
氩氦刀治疗前后PET/CT对比,冷冻治疗后3天,放射性浓聚较治疗前明显减少,SUVave降低(治疗前的均值为2.13;治疗后为0.68),中间可见明显的放射性缺损;冷冻治疗后1周,在治疗区可见斑片状的放射性浓聚;冷冻治疗后1个月,治疗区仅现少许点片装放射性浓聚影;冷冻治疗后2个月,治疗区未见放射性浓聚影。治疗后SUVave即刻呈现出明显降低,随后上升,其后缓慢下降的趋势。
3.病理学检查结果氩氦刀治疗前病理学检查提示:肿瘤大小的增加值、病理性核分裂像、平均肿瘤微血管密度与注射18F-FDG后60 min的SUVave密切相关,相关系数r=0.991、0.975、0.966,P=0.009、0.025、0.034。
氩氦刀治疗前后病理学变化:冷冻治疗后第1天,绝大部分肿瘤细胞已经死亡,红染无核,细胞轮廓不清楚,主要为细胞核碎片及红、白细胞。与周围正常的肌肉组织交界分明,坏死的细胞与正常的肌肉细胞直接相邻,几乎没有过渡形态的变化。治疗后1周,坏死物质周围形成炎性反应带,坏死物质中出现大量炎性细胞浸润;治疗后1月,血管周围出现纤维母细胞,原冷冻区结构紊乱,淋巴细胞及巨噬细胞活跃其中。小血管增多。治疗后2月坏死物质消失,可见少许淋巴细胞残留,原肿瘤区形成纤维结节。充分展现了肿瘤细胞冷冻治疗后表现为肿瘤细胞的不可逆的坏死、炎性细胞浸润、机化这一过程。
结论:
在兔VX2移植瘤动物模型建立的基础上,进行了18F-FDG PET/CT显像,研究氩氦刀治疗前后PET/CT显像的变化及与病理学改变的关系,发现兔VX2肿瘤模型模拟临床实验一般在移植肿瘤后第4周左右进行治疗实验比较合适;PET/CT显像的时间应该是在注射18F-FDG后40~100分钟,其中60~80min图像最清晰;SUVave作为PET显像中半定量参数是恶性肿瘤诊断常用的判断指标,但在动物实验中肿瘤组织的值低于2.5;PET/CT还可以清楚地显示肿瘤的解剖部位、形态、大小和肿瘤细胞的代谢状况,及时发现转移,是一项可靠和有价值的检查手段。PET/CT显像也真实的显现了肿瘤组织氩氦刀治疗后的变化过程;是氩氦冷冻治疗后效果评价较理想的方法。