CT灌注成像评价大鼠C6胶质瘤血管生成及血管成熟度的实验研究

摘要

第一部分高碳酸血症模型下正常大鼠脑组织血液动力学变化的CT灌注
　　研究目的:研究高碳酸血症条件下正常大鼠脑组织CT灌注参数的变化特征,并与免疫组化α-SMA(平滑肌抗体反应素)染色阳性血管计数对照,分析CT灌注评价高碳酸血症模型下正常大鼠脑组织血流动力学变化的可行性以及CT灌注参数与α-SMA之间的相关性。
　　材料与方法:10只雄性SD大鼠,体重250～300g,在吸入空气和吸入高浓度CO2混合气体(10％CO2和90%空气组成)后15min,分别使用GE16层LightSpeedCT扫描仪对大鼠脑尾状核层面进行CT灌注扫描,原始图像经GEADW4.2工作站Perfusion3.0脑肿瘤灌注软件处理后产生灌注曲线及伪彩图像,两次扫描前均测定大鼠的血液CO2分压、PH值等血气分析指标。检查结束后24小时内,处死大鼠并取脑固定,在尾状核中心层面切片,进行脑组织HE染色及鼠特异性SMA抗体免疫组化染色。应用SPSS11.5统计学软件进行分析:采用配对t检验,比较正常大鼠右侧尾状核在吸入空气和吸入高浓度CO2混合气体后CT灌注参数CBV、CBF、PS和MTT的变化有无差异;比较大鼠右侧尾状核区和左侧尾状核区吸入高浓度CO2混合气体后CBV、CBF、PS和MTT的变化率有无差异;采用Pearson相关分析分别检测大鼠右侧尾状核的SMA阳性血管染色计数与灌注参数CBV和CBF在CO2分压升高前后的变化率相关性,计算相关系数,并进行t检验。P〈0.05有统计学意义。
　　结果:所有大鼠在吸入含10%CO2和90%空气的混合气体15min后,动脉血CO2分压均明显升高(t=9.39,P〈0.001),血浆PH值降低(t=13.49,P〈0.001)。正常SD大鼠右侧基底节区CBV、CBF、PS及MTT值(均数±标准差)分别为(10.28±4.01)ml/100g、(304.95±88.77)ml/min.100g、(0.26±0.37)ml/min.100g、(1.48±0.07)s;吸入10%CO2和90%空气的混合气体后右侧基底节区CBV、CBF值明显增加,分别为(19.25±8.42)ml/100g(t=4.92,P=0.001)和(507.33±167.94)ml/min.100g(t=6.75,P〈0.001);吸入混合气体前后CBV、CBF增加值各为(8.96±5.76)ml/100g、(202.38±94.84)ml/min.100g,CBV、CBF增加百分比分别为(87.14±46.45)%、(65.75±22.05)%;PS及MTT变化不显著(P均大于0.05)。大鼠右侧尾状核的CBV、CBF、PS和MTT与对侧比较无明显差异(P均大于0.05)。吸入高浓度CO2混合气体后,右侧尾状核的CBV、CBF增加率与左侧尾状核比较无明显差异。大鼠α-SMA抗体免疫组化染色部位在血管的平滑肌细胞,呈现棕褐色散在分布于脑组织内,形态规则,α-SMA阳性染色血管计数为(12.7±3.23)条/高倍视野(×200)。Pearson相关分析显示,正常脑组织的CBV和CBF变化率与其α-SMA阳性计数之间呈显著相关(r分别为0.652和0.890,P均小于0.05)。
　　结论:CT灌注技术在改变血液CO2分压的条件下可以反映脑组织血液动力学变化;大鼠正常脑组织高碳酸血症前后CT灌注参数变化率与成熟血管数量相关。
　　第二部分高碳酸血症模型下大鼠C6胶质瘤血管功能反应的CT灌注研究
　　目的:研究高碳酸血症前后大鼠脑C6胶质瘤CT灌注参数的变化特征,并与免疫组化α-SMA(平滑肌抗体反应素)、FⅧ(Ⅷ因子)、CD105染色阳性血管计数对照,分析CT灌注参数在评价C6胶质瘤血管生成及血管成熟度中的价值。
　　材料与方法:20只雄性SD大鼠,随机分为肿瘤组和正常对照组。肿瘤组大鼠通过立体定向仪于鼠脑右侧尾状核区种植C6胶质瘤细胞复制大鼠脑胶质瘤模型。种植C6胶质瘤细胞3周后,两组大鼠在吸入空气和吸入高浓度CO2混合气体(10%CO2和90%空气组成)后15min,分别使用GE16层LightSpeed螺旋CT扫描仪对脑尾状核层面进行CT灌注扫描,原始图像经GEADW4.2工作站Perfusion3.0脑肿瘤灌注软件处理后产生灌注曲线及伪彩图像,两次扫描前均测定大鼠的血液CO2分压、PH值等血气指标。检查结束后24小时内,处死肿瘤组大鼠并取脑固定,在肿瘤中心层面切片,进行脑组织HE染色及鼠特异性SMA抗体、FⅧ抗体和CD105单抗简免疫组化染色。计算每例大鼠肿瘤组织SMA与FⅧ-MVD计数的百分比(%)[SMA(+)/FⅧ-MVD×100%],作为肿瘤血管成熟指数(vascularmaturityindex,VMI),肿瘤组织CD105-MVD与FⅧ-MVD计数的百分比为不成熟血管分数。应用SPSS11.5统计学软件进行数据分析。采用配对t检验,比较胶质瘤组大鼠吸入空气和吸入高浓度CO2混合气体后的CT灌注CBV、CBF、PS和MTT灌注值变化是否有显著性差异;采用成组t检验,比较对照组大鼠右侧尾状核区和肿瘤组大鼠右侧尾状核胶质瘤在吸入高浓度CO2混合气体前后CT灌注CBV和CBF的变化率有无差异;采用成组t检验分别比较肿瘤组和正常对照组大鼠脑组织内α-SMA阳性染色血管数量有无差异;Pearson相关分析方法分别检测肿瘤实质部分CBV、CBF、PS及MTT和肿瘤微血管的α-SMA、FⅧ和CD105表达阳性血管染色计数行相关性分析;灌注CBV、CBF在吸入高浓度CO2前后的变化率与胶质瘤微血管的α-SMA、FⅧ和CD105阳性血管计数及血管成熟指数进行相关性分析;计算相关系数,并进行t检验。P〈0.05为有统计学意义。
　　结果:肿瘤种植3周后CT显示大鼠脑内均有不同大小的胶质瘤生长。所有大鼠在吸入含10%CO2和90%空气的混合气体15min后,血液CO2分压均明显升高(P〈0.05),血浆PH值显著降低(P〈0.05);对照组和肿瘤组血气变化无明显差异(P均大于0.05)。胶质瘤的CBV、CBF、PS及MTT值分别为(均数±标准差)分别为(17.35±6.73)ml/100g、(508.66±158.88)ml/min.100g、(13.92±8.96)ml/min.100g、(1.79±0.44)s;与对照组右侧基底节正常脑组织比较CBV、CBF、PS值有显著性差异(分别为t=2.85,P=0.011;t=3.54,P=0.003;t=4.82,P〈0.001),呈现明显的高灌注特征,MTT有增加趋势,但无统计学显著性差异(t=1.86,P=0.079)。吸入高浓度CO2混合气体后,肿瘤实质部分的CBV和CBF亦有增加,CBV、CBF增加百分比分别为(41.21±21.28)%、(30.1±14.54)%;但增加率明显低于正常脑组织(分别为t=2.84,P=0.014和t=4.27,P=0.001);PS及MTT变化不显著(t分别为0.16和0.81,P分别为0.321和0.508)。大鼠SMA抗体免疫组化显示肿瘤内SMA阳性染色血管明显少于正常脑组织,分别为(5.8±2.2)条/高倍视野(×200)和(12.7±3.23)条/高倍视野(×200)(t=5.58,P〈0.001)。胶质瘤FⅧ和CD105计数分别为(34.7±7.13)条/高倍视野(×200)、(16.6±4.12)条/高倍视野(×200),VMI为(20.46±10.31)%,不成熟血管分数为(48.03±6.69)%。Pearson相关分析显示,肿瘤实质区的CBV、PS与免疫组化的FⅧ-MVD和CD105-MVD计数之间明显相关(P均〈0.05),CBF与CD105-MVD计数之间相关(P〈0.05),MTT与免疫组化MVD计数之间均无显著相关性;肿瘤实质区的CBV、CBF及PS与血管成熟指数以及不成熟血管分数均无显著相关性(P均大于0.05)。胶质瘤组各灌注参数与SMA阳性血管计数之间均无明显相关性(P均大于0.05)。肿瘤实质区CBV和CBF吸入高浓度CO2混合气体后的变化率与免疫组化的SMA、FⅧ、CD105阳性血管计数及VMI之间均不存在显著相关性(P均大于0.05)。
　　结论:CT灌注参数CBV、CBF和PS可以反映胶质瘤血管生成状况;但不能完全反映胶质瘤血管的成熟度和变异度。
　　第三部分CT灌注成像评价大鼠C6脑胶质瘤抗血管生成治疗的初步
　　研究目的:利用大鼠C6胶质瘤模型,观察重组人内皮抑制素治疗前后肿瘤血管生成的变化;探索CT灌注成像评价抗血管生成的疗效以及与肿瘤血管成熟度的关系。
　　材料和方法:12只雄性SD大鼠,通过立体定向仪于鼠脑右侧尾状核区移植C6胶质瘤细胞复制大鼠脑胶质瘤模型,随机分为对照组(胶质瘤未治疗组)和治疗组(重组人内皮抑制素治疗组)各6只,治疗组大鼠于肿瘤接2周后行重组人内皮抑制素皮下注射治疗1周,剂量10mg/kg天,连续用药7天,对照组大鼠给予等量的生理盐水皮下注射7天。两组大鼠于肿瘤移植3周后进行CT灌注检查。吸入空气和吸入高浓度CO2混合气体(10%CO2和90%空气组成)后15min,分别使用GE16层LightSpeed螺旋CT扫描仪对肿瘤进行CT灌注扫描,原始图像经GEADW4.2工作站Perfusion3.0脑肿瘤灌注软件处理后产生灌注曲线及伪彩图像,两次扫描前均测定大鼠的血液CO2分压、PH值等血气分析指标。检查结束后24小时内,处死肿瘤组大鼠并取脑固定,在肿瘤中心层面切片,进行脑组织HE染色及鼠特异性SMA抗体、FⅧ抗体和CD105单抗免疫组化染色。应用SPSS11.5统计学软件进行数据分析。采用两样本成组t检验,比较对照组和治疗组大鼠胶质瘤CT灌注参数的变化,比较两组大鼠胶质瘤免疫组化FⅧ-MVD、CD105-MVD和SMA计数之间的差异性。计算每例大鼠肿瘤组织SMA与FⅧ-MVD计数的百分比(%)[SMA(+)/FⅧ-MVD×100%],作为肿瘤血管成熟指数(vascularmaturityindex,VMI);采用两样本成组t检验,比较对照组和治疗组大鼠胶质瘤血管成熟指数间有无差异,比较治疗组与胶质瘤组CT灌注参数CBV、CBF在吸入高浓度CO2前后的变化率有无差异。采用Pearson相关分析方法分别检测治疗组胶质瘤CT灌注参数CBV、CBF在吸入高浓度CO2前后的变化率与胶质瘤微血管的α-SMA、FⅧ和CD105阳性血管计数及VMI进行相关性分析,计算相关系数,并进行t检验。P〈0.05为有统计学意义。结果:肿瘤种植3周后CT显示大鼠脑内均有不同大小的胶质瘤生长。所有大鼠在吸入高浓度CO2混合气体15min后,血液CO2分压均明显升高(P〈0.05),血浆PH值降低(P〈0.05),对照组和治疗组两组之间没有显著性差异(P均〉0.05)。对照组大鼠右侧尾状核C6胶质瘤CBV、CBF及PS值(均数±标准差)分别为(19.19±5.83)ml/100g、(519.31±36.35)ml/min、(15.14±9.62)ml/min.100g。治疗组大鼠在抗血管生成治疗一周后,CT灌注显示肿瘤实质部分CBV、CBF和PS分别为(均数±标准差)(12.65±3.05)ml/100g、(468.97±109.15)ml/min.100g、(5.08±3.83)ml/min.100g,治疗组CBV、PS值与对照组相比明显降低(t值分别为2.43和2.38,P值分别为0.043和0.039);CBF在两组间比较无统计学差异(t=1.07,P=0.31)。吸入高浓度CO2混合气体后,治疗组的肿瘤CBV和CBF的变化率较对照组明显升高[对照组分别为(34.08±11.65)%、(27.3±14.77)%;治疗组分别为(53.81±10.29)%、(58.94±26.23)%](t=3.11,P=0.011;t=2.58,P=0.033)。SMA染色阳性血管计数,治疗组高于对照组,但两组之间统计学无显著性差异(t=1.42,P=0.187)。胶质瘤组FⅧ-MVD和CD105-MVD计数分别为(30.17±8.71)条/高倍视野、(15.5±8.76)条/高倍视野;治疗组肿瘤实质FⅧ-MVD(19.17±2.64)条/高倍视野,CD105-MVD(5.67±4.18)条/高倍视野,均低于对照组(t=2.42,P=0.036;t=2.48,P=0.041)。对照组VMI为(20.30±11.70)%,治疗组VMI为(46.01±17.65)%。两组间VMI比较有显著性差异(t=2.98,P=0.016);治疗组VMI明显高于对照组。Pearson相关分析显示,治疗组高碳酸血症模型下CBV增加率与VMI呈正相关(r=0.841,P=0.036),与SMA染色计数正相关(r=0.812,P=0.050),与CD105-MVD负相关(r=0.824,P=0.044);胶质瘤组高碳酸血症下CBV增加率与VMI、SMA计数及CD105-MVD均无相关性;治疗组高碳酸血症下CBF增加率与VMI及MVD均无显著相关(P均〉0.05)。
　　结论:重组人内皮抑制素可以明显抑制大鼠C6胶质瘤的新生血管生成,成熟血管对抗血管生成治疗不敏感;CT灌注成像可以判断抗肿瘤血管生成治疗后的效果。CT灌注成像在改变CO2分压条件下一定程度上反映抗肿瘤血管生成血管成熟度的变化。

目录

中英文缩写词

中文摘要

英文摘要

前言

第一部分 高碳酸血症模型下大鼠正常脑组织血液动力学变化的CT灌注研究

材料和方法

结果

讨论

附图与说明

第二部分 高碳酸血症模型下大鼠C6胶质瘤血管功能反应的CT灌注研究

材料和方法

结果

讨论

小结

附图与说明

第三部分 CT灌注成像评价大鼠C6脑胶质瘤抗血管生成治疗的初步研究

材料和方法

结果

讨论

小结

附图与说明

全文总结与展望

全文参考文献

综述

附录

致谢