磁共振扩散张量成像在大鼠C6脑胶质瘤分级中的应用研究*

李香营，蒋锡丽，杨 光，陈建强，战跃福，唐少虎，韩向君

(中南大学湘雅医学院附属海口医院/海口市人民医院放射科，海口 570208)

胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤[1]，术前准确评估胶质瘤的恶性程度对预测肿瘤生物学行为，制定手术方案至关重要。磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)作为一种新的成像方法，可以反映组织微观结构变化，广泛用于胶质瘤诊断、鉴别诊断、分级及手术方案的制订[2-3]。本研究旨在探讨临床3.0T DTI在Wistar大鼠C6脑胶质瘤分级中的应用价值。

1 材料与方法

1.1材料 C6胶质瘤细胞株购于中国科学院上海生命科学研究院细胞所，复苏后培养于10%胎牛血清、1%青链霉素混合液的RPMI-1640培养基中，传代接种。采用随机数字表将67只体质量215～330 g健康雌性Wistar大鼠分成实验组57只，对照组10只。注射浓度大于1×106/10 μL，注射点位于bregma点前1 mm，矢状缝右旁开3 mm处，注射方式采用硬脑膜下进6 mm,退1 mm,微量注射器注射速度为10 μL/min,整个过程缓慢进行，接种后大鼠先单笼喂养，记录苏醒时间、饮水进食及精神状态等。对照组为假手术组，注射相同剂量不含C6胶质细胞的全培养基。

1.2方法

1.2.1DTI扫描及图像处理 DTI扫描采用美国GE公司3.0T医用扫描机，配备大鼠专用线圈，通道数目为8，所有成活大鼠分别在接种后第1～2周(22只)和3～4周(35只)行常规MRI及DTI检查，增强方式采用尾静脉注射钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA，Mmagnevist，Schering,德国)2.5～3 mL/kg，增强序列为常规轴位T1WI和T1-3D-IR-FSPGR序列。 T2WI序列参数为TR 3 000 ms,TE 120 ms，层间距 0 mm，层厚 3 mm，矩阵 192×192。DTI采用自旋回波的回波平面成像(SE-EPI)，15个非共线梯度方向，梯度扩散因子(b)值为0、800 s/mm2，TR 2 500 ms，TE 88.7 ms。

DTI原始数据均由GE公司ADW4.4后处理工作站的Function Tool软件进行,首先消除图像噪声,经工作站自动计算产生部分各向异性分数(FA)图,并进行图像配准,获得瘤体感兴趣区(ROI)的FA 值。ROI选择避开出血、坏死、脑沟裂池等影响测量结果的区域[4]，以降低测量误差。图像分析由两名高级职称神经影像专家共同完成,在两人达成共识的情况下确定瘤体及对侧镜像脑组织区各多个等大(2 mm2，9Pix)ROI,得到相应部位的FA值。

1.2.2HE染色和免疫组织化学检查 所有接受DTI扫描的大鼠，1%戊巴比妥钠(40 mg/kg)麻醉后经心脏灌注4%多聚甲醛固定全脑24～48 h切片，取瘤体最大层面做连续冠状切片进行HE染色，光镜下观察接种肿瘤的分化程度，根据世界卫生组织(WHO)2002年中枢神级系统肿瘤的分类分级标准

A、B：T1增强及FA伪彩图显示右侧大鼠大脑半球低级别C6胶质瘤。C、D：T1增强及FA伪彩图显示右侧大鼠大脑半球高级别C6胶质瘤，瘤体内出现坏死

图1不同级别C6脑胶质瘤T1增强和FA图

确定胶质瘤分级，低级别胶质瘤为WHO Ⅰ～Ⅱ级，高级别胶质瘤为WHOⅢ～Ⅳ级。另取切片3张行GFAP免疫组织化学检查，方法按试剂盒说明书完成。

2 结 果

2.1MRI检查结果 实验组57只大鼠均成功完成MRI扫描，低级别胶质瘤体积相对较小，信号均匀，增强后多呈轻度均匀强化。高级别胶质瘤肿瘤体积多较大，信号不均匀，增强后多以明显不均匀强化或环状强化为主。DTI显示瘤体高级别胶质瘤瘤体FA值为(0.167±0.035)，低级别胶质瘤瘤体FA值为(0.147±0.015)，差异有统计学意义(t=2.34,P<0.05)，见图1。10只对照组大鼠MRI扫描检查未见异常信号。

2.2病理结果 本组研究57只荷瘤大鼠中，低级别胶质瘤(WHO Ⅰ～Ⅱ级)18只，高级别胶质瘤(WHO Ⅲ～Ⅳ级)39只，其中1～2周时，肿瘤级别Ⅰ～Ⅱ级18例，Ⅲ～Ⅳ级4例，接种3～4周，肿瘤级别Ⅲ级14例，Ⅳ级21例。HE染色显示瘤体肿瘤细胞排列密集，以高级别更加明显，伴有不同程度出血和坏死，细胞核异形性明显。对照组大鼠均未见肿瘤生长。

3 讨 论

胶质瘤是脑内最常见的恶性肿瘤，占原发性脑肿瘤的80%[3]，术前准确评估胶质瘤的恶性程度对预测肿瘤生物学行为，制定手术方案及预测转归、评估预后至关重要[2,5]。由于肿瘤存在不同程度的异质性，根据活检或手术切除标本的组织学特点进行分级存在一定缺陷[6]。DTI作为一种新的功能成像方法，可以反映水分子的弥散特点，评估组织微观结构变化，广泛用于胶质瘤诊断、鉴别诊断、分级及手术方案的制订[1,7]。大鼠C6脑胶质瘤接近于人脑胶质瘤的生物学特性，并且实验结果具备良好的可重复性，为此本研究通过建立鼠脑胶质瘤模型，旨在探讨临床3.0T DTI在Wistar大鼠C6脑胶质瘤分级中的应用价值。

本组实验结果显示C6细胞在接种1～2周时，肿瘤级别Ⅰ～Ⅱ级18例，Ⅲ～Ⅳ级4例，接种3～4周，肿瘤级别Ⅲ级14例，Ⅳ级21例，这与已有研究结果相似[8-9]，也进一步证实了鼠脑胶质瘤的病理级别与C6细胞接种后处死的时间窗有关[10]。不过李明等[11]通过将C6细胞接种到SD大鼠，并在不同时间点扫描处死大鼠后发现肿瘤的病理级别在Ⅱ～Ⅲ级，推测可能与植入的细胞种类、动物个体间差异及接种后处理时间等因素有关。

本研究通过建立不同时间段大鼠C6脑胶质瘤模型后高级别胶质瘤瘤体FA值高于低级别胶质瘤，差异有统计学意义(P<0.05),这与国内外多项研究结果相似[12-13]。不过FA值在胶质瘤分级中的作用研究结果也存在一定争议，EL-SEROUGY等[3]在一项35例胶质瘤患者的DTI研究中发现瘤体MD值联合瘤周组织FA值对鉴别高级别胶质瘤和低级别胶质瘤有一定帮助，而瘤体FA值在胶质瘤分级中作用有限。这可能有两方面原因：(1)FA值受多种因素影响，比如肿瘤细胞密度、细胞外闻隙、白质纤维髓鞘完整性等；(2)目前研究多针对DTI在胶质瘤患者分级中的应用，因不同患者存在异质性，缺乏实验的可重复性，研究结果存在争议。不过，本组研究采用接近人脑胶质瘤的大鼠胶质瘤模型，实验结果具备良好的可重复性，降低了个体异质性造成的实验偏倚。

综上所述，通过建立C6大鼠脑胶质瘤模型发现，DTI参数FA值可以为术前胶质瘤分级提供准确可靠、无创的影像学信息。不过本研究也存在一些缺陷，首先本研究样本量较少，无法确定胶质瘤分级的具体阈值，这也是以后研究的方向。另外临床3.0T磁共振空间分辨力不足，不能满足大鼠白质纤维示踪，之后本课题组将进行更高场强MRI鼠脑胶质瘤分级研究。

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