MRSI在脑星形细胞肿瘤及其放疗中的应用：动物实验与临床研究第一部分3.0T MRI上健康鼠脑及C6胶质瘤模型MRSI特点目的：探讨影响鼠脑MRSI的成像因素及在3.0T MRI上正常鼠脑及鼠脑C6胶质瘤模型各代谢物的相对定量值。材料和方法：健康雄性SD大鼠(Sprague-Dawley rats)62只，体重250～300g。完全随机分为两大组，一组为C6胶质瘤模型组(32只)，又分为ABCD四小组(每组各8只)，在右尾状核区接种C6胶质瘤细胞；另一组为对照组(30只)。采用GE signa VH／i 3.0T成像系统、大鼠专用线圈进行检查，MRSI采用多体素PRESS序列，Functool软件包后处理。结果：接种的32只SD大鼠中，成功30只。C6胶质瘤模型组肿瘤区域Cho／Cr的平均值为2.090±0.433，Cho／NAA为1.767±0.341，NAA／Cr为1.059±0.189，Lip0.9／Cr为0.761±0347，LL／Cr为2.700±1.661，mI／Cr为1.506±0.568，Glx／Cr为0.923±0.382；对照组右尾状核Cho／Cr的平均值为0.957±0.179，Cho／N从为0.833±0.274，N从／Cr为1.195±0.243，Lip0.9／Cr为0.432±0.170，LL／Cr为0.480±0.260，mI／Cr为1.079±0.314，Glx／Cr为0.640±0.162。在进行MRSI检查时，关键要选择合适的体素位置，并对匀场进行优化，同时要恰如其分的放置饱和带。结论：在3.0T MRI上进行鼠脑MRSI检查切实可行；通过测定正常鼠脑及鼠脑C6胶质瘤模型各代谢物的比值，为以后的科研工作提供有价值的参考值。第二部分鼠脑C6胶质瘤模型在体MRSI改变与组织学定量对照研究目的：研究MRSI各代谢物相对定量值在大鼠C6胶质瘤模型不同部位的改变及其与Ki-67标记指数和肿瘤细胞核定量组织测量资料之间的相关性。材料和方法：健康雄性SD大鼠(Sprague-Dawley rats)62只，体重250～300g。完全随机分为两大组，一组为C6胶质瘤模型组(32只)，又分为ABCD四小组(每组各8只)；另一组为对照组(30只)。采用GE signa VH／i 3.0T成像系统、大鼠专用线圈进行检查，MRSI采用多体素PRESS序列，Functool软件包后处理。C6胶质瘤模型组在波谱后处理时需要选择3个体素：肿瘤区域、肿瘤周围区域和对侧正常区；对照组在波谱后处理时，ROI选择在右尾状核区。利用Ki-67免疫染色石蜡切片，通过Image-Pro PLUS软件分析肿瘤组织的核面积、核圆形度、核密度以及Ki-67标记指数。确保在C6胶质瘤模型的同一区域进行MRSI、Ki-67标记指数和肿瘤细胞核定量组织测量检查，并检测MRSI改变、Ki-67标记指数和生存率之间的关系。结果：①Cho／Cr、Cho／NAA、LL／Cr在肿瘤区域、肿瘤周围区域、对侧正常区域之间存在显著统计学差异；②NAA／Cr在肿瘤区域与肿瘤周围区域、对侧正常区域间有统计学差异；③Lip0.9／Cr在肿瘤区域与肿瘤周围区域、对侧正常区域有显著统计学差异④Glx／Cr在肿瘤区域与对侧正常区域有显著统计学差异；⑤Ki-67标记指数与Cho／Cr、Cho／NAA有明显的正相关，但与NAA／Cr无相关性；核面积、核圆形度、核密度与各代谢物相对定量值之间没有相关性；⑥在Kaplan-Meier生存率分析中，高(Cho／Cr≥2.0)、低(Cho／Cr＜2)Cho／Cr比值组之间的差别有统计学意义。结论：C6胶质瘤模型的MRSI与Ki-67标记指数之间具有相关性，因此MRSI可以提供细胞增殖活动的信息，并有助于判断预后。第三部分MRSI在鼠脑C6胶质瘤模型放疗随访中的价值目的：研究MRSI在星形细胞肿瘤放疗随访中的价值。材料和方法：健康雄性SD大鼠(Sprague-Dawley rats)12只，体重250～300g，在右尾状核区接种C6胶质瘤细胞。采用GE signa VH／i 3.0T成像系统、大鼠专用线圈在大鼠胶质瘤模型放疗前、放疗后4天、10天、14天及20天进行检查，MRSI采用多体素PRESS序列，Functool软件包后处理。波谱后处理时ROI选择在肿瘤实质区。结果：总的来讲，放疗后系列随访中可见各代谢物相对定量值均逐渐降低。与放疗前MRSI结果比较，放疗后10天、14天及20天的Cho／Cr变化有显著差异；放疗后14天及20天的Cho／NAA变化有显著差异；放疗后20天的NAA／Cr变化有显著差异。对放疗前及放疗后4天肿瘤体积变化及代谢物改变进行分析发现，肿瘤体积变化与Cho／Cr(r=0.814，P=0.001)、LL／Cr(r=0.720，P=0.008)、Glx／Cr(r=0.775，P=0.003)的变化呈明显正相关。结论：MRSI在星形细胞肿瘤放疗随访中具有重要价值，有助于判断肿瘤对治疗的反应。第四部分MRSI在星形细胞肿瘤治疗前的临床价值目的：研究星形细胞肿瘤的MRSI特点，以及MRSI在星形细胞肿瘤术前分级和瘤周区域评价中的价值。材料和方法：本研究包括两组：病例组和对照组。均采用GE signa VH／i 3.0T成像系统进行检查，MRSI采用多体素PRESS序列。病例组53例，男性31例，女性22例，年龄15～65岁(平均41±11岁)。均经手术病理证实，其中毛细胞型星形细胞瘤1例，弥漫性星形细胞瘤20例，间变性星形细胞瘤14例，胶质母细胞瘤18例。体素位置选择在肿瘤实质区、瘤周区域和对侧正常区。对照组包括26例健康志愿者，其中，男性8例，女性18例。志愿者的选择要求其平均年龄与病例组平均年龄相匹配，体素位置选择在双侧半卵圆中心和双侧顶叶皮质。结果：1．PRESS144和PRESS35在同一部位的Cho／Cr、Cho／NAA、NAA／Cr没有差别；2．虽然头颅单通道正交线圈和8通道相控阵线圈的SNR有明显的差别，但是线圈类型对波谱代谢物相对定量值的影响没有统计意义；3．顺磁性造影剂会使Cho、Cr降低(没有统计意义)，但对波谱各代谢物相对定量值的影响没有统计学意义；4．健康志愿者灰、白质的Cho／Cr、NAA／Cr和Glx／Cr具有显著性差异；5．星形细胞肿瘤在MRSI上常表现为Cho升高、NAA降低，并且在高度恶性星形细胞肿瘤中出现Lip峰；6．星形细胞肿瘤瘤周区域的Cho／Cr与肿瘤实质区存在差别；7．肿瘤实质区的Cho／Cr、Lip1.3／Cr及Glx／Cr有助于对星形细胞肿瘤进行分级。结论：MRSI是一种有潜力的方法，可实现对星形细胞肿瘤不同部位进行评价，并有助于瘤周区域的识别及肿瘤的术前分级。第五部分星形细胞肿瘤MRSI表现与组织学定量对照研究目的：研究星形细胞肿瘤在术前MRSI上各代谢物的相对定量值与Ki-67标记指数和肿瘤细胞核定量组织测量资料之间的相关性。材料和方法：共24例星形细胞肿瘤，男性16例，女性8例，年龄20～65岁(平均44±13岁)。采用GE signa VH／i 3.0T成像系统进行检查，MRSI采用多体素PRESS序列。所有病例均经导航手术或立体定向穿刺活检证实，其中弥漫性星形细胞瘤(WH02级)9例，间变性星形细胞瘤(WHO3级)4例，胶质母细胞瘤(WHO4级)11例。利用Ki-67免疫染色石蜡切片，通过Image-Pro PLUS软件分析肿瘤组织的核面积、核圆形度、核密度以及Ki-67标记指数。结果：弥漫性星形细胞瘤肿瘤细胞核的Ki-67标记指数、核圆形度、核密度、核面积分别为6.80％±3.16％、1.368±0.164、8.70％±6.84％、320±58；间变性星形细胞瘤为9.88％±3.35％、1.465±0.232、12.68％±7.77％、387±31；胶质母细胞瘤为10.98％±5.94％、1.526±0.306、18.80％±12.39％、405±88。对所有的WHO 2-4级星形细胞肿瘤来讲，Cho／Cr与Ki-67标记指数、核密度呈正相关；Cho／NAA与核密度、核面积均呈正相关；Lip1.3／Cr与核圆形度、核面积均呈正相关，该结果说明随着Lip1.3／Cr的升高，其核的体积增大、不规则性增加。核密度与Lip0.9／Cr和Glx／Cr呈正相关。在胶质母细胞瘤中，Ki-67标记指数与Cho／Cr呈正相关，核密度与Glx／Cr、mI／Cr呈正相关。结论：星形细胞肿瘤术前MRSI资料与Ki-67标记指数和肿瘤细胞核定量组织测量资料之间具有相关性，因此MRSI可以为星形细胞肿瘤的组织分级和细胞增殖提供准确信息。第六部分MRSI在星形细胞肿瘤术后放疗中的价值目的：研究星形细胞肿瘤术后、分次放疗后急性期及早期迟发反应期MRSI上各代谢物随剂量、时间的变化趋势。材料和方法：本研究包括两组：放疗组和对照组。均采用GE signa VH／i 3.0T成像系统进行检查，MRSI采用多体素PRESS序列。放疗组共18例，年龄9-67岁(平均46±14岁)。均为术后患者(全切或部分切除)，其中胶质母细胞瘤(WHO4级)7例，间变性星形细胞瘤(WHO 3级)4例，弥漫性星形细胞瘤(WHO2级)6例，毛细胞型星形细胞瘤(WHO1级)1例。测量两个体素：≥60Gy区(肿瘤床区)和＜40Gy区(对侧正常区)。一般先行常规分隔放射治疗，然后进行调强适形放射治疗，靶区总处方剂量为60-68Gy。对照组包括18例健康志愿者，体素位置选择在右半卵圆中心区。结果：星形细胞肿瘤术后放疗前，≥60Gy区(肿瘤床区)的MRSI表现为NAA／Cr降低，Cho／Cr、Cho／NAA、Lip0.9／Cr、Lip1.3／Cr、mI／Cr及Glx／Cr升高；而＜40Gy区(对侧正常区)只出现NAA／Cr的降低。≥60Gy区的Cho／Cr在放疗至60％总剂量时已经开始降低，并且呈进行性降低(从治疗前的2.521降到治疗后1月的1.810)。而＜40Gy区则先轻度升高，随后降至原来的水平。NAA／Cr随着治疗时间的延长而降低，但在＜40Gy区的变化较小(从1.507降至1.333)。≥60Gy区的Lip1.3／Cr在放疗至60％总剂量时已经开始下降，并且逐渐降低(从治疗前的1.398降至0.830)，但仍高于正常值。结论：MRSI可以对星形细胞肿瘤术后、放疗后急性期和早期迟发反应期的代谢物改变进行检测，有利于对肿瘤治疗后的早期反应进行有效评估。