多模态影像学检查对大鼠脑胶质瘤病理边界研究

As the most common CNS primary tumors, glioma is one of the focuses of neurosurgical and neuroradiological researches. Surgical resection is the main theraputical method. Until now, however, complete resection of glioma is not practical, due to the infiltration of glioma, which makes the exact pathological border can not be revealed by radiological imaging. Combined with modern imaging modalities and medical engineer, this study is to evaluate the pathological border of cerebral glioma in C6 Weistar rats. After comparion of tumor border among MRI, optical imaging, and pathological findings, the real border is shown by virtual reconstruction in computer, which may be useful for the tumor resection.

作为中枢神经系统最常见的原发肿瘤，胶质瘤一直是神经外科、神经影像科的研究热点和难点之一。手术切除是胶质瘤的主要治疗方法，然而目前为止，胶质瘤无法彻底被切除，原因在于肿瘤的侵袭性生长使得目前的影像学成像方法无法准确显示肿瘤的病理边界。本研究以医工结合的思想为指导，采用现代医学影像学和医学工程学相结合的方法，运用MRI/光学多模态融合的三维断层成像方式分别显示Weistar大鼠C6脑胶质瘤的边界；同时，利用三维自动数值分割与GPU加速的可视化技术，对脑胶质瘤的病理边界进行真实绘制与定位、定量分析，从而挖掘并探索大鼠脑胶质瘤的影像学边界与金标准病理学边界的关系，最终为临床大夫进行肿瘤切除手术时提供科学的导航依据。

胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤，占所有原发性脑肿瘤的50%左右，胶质瘤一直是神经外科、神经影像科的研究热点和难点之一。手术仍然是目前最有效的治疗方法，但是如何在最大程度切除胶质瘤的同时最大限度保存有功能脑组织一直是胶质瘤手术的两难问题。本课题利用大鼠脑胶质瘤模型对胶质瘤影像学与病理金标准进行对照研究，进一步明确MRI图像上胶质瘤宏观边界与微观边界的内在关系。研究内容包括大鼠脑胶质瘤模型建立、脑胶质瘤模型病理学检查包括免疫组织化学染色和免疫荧光染色，以及以弥散张量成像技术为主导的MRI影像信息与金标准病理切片的配准和比较评价。研究发现F344近交系大鼠-F98胶质瘤细胞模型能够很好模拟人脑胶质瘤的生长特征和影像表现。胶质纤维酸性蛋白、波形蛋白、Ki-67、金属基质蛋白酶-9、表皮生长因子受体和血管内皮生长因子在肿瘤内部及肿瘤周围均可见到不同程度表达。肿瘤相关区域各向异性比值与Ki-67阳性瘤细胞密度呈负相关（r = –0.865）。ROC分析结果提示瘤周组织内表观弥散系数比值和各向异性分数比值对于预测肿瘤周围区域内50%肿瘤细胞密度的敏感性分别是88.1%和81.3%，特异性分别为86.2%和90.2%。同时，表观弥散系数比值和各向异性分数比值对于预测肿瘤周围区域10%肿瘤细胞密度的敏感性分别是82.5%和94.9%，特异性为100%和88.9%。研究结果提示胶质瘤周围区域内各向异性分数比值与瘤细胞的密度相关，通过测量肿瘤周围区域内影像学指标变化，能够定量评价胶质瘤细胞对肿瘤周围脑组织的浸润程度，实现影像学和病理学之间点对点的精确比对，反映弥散张量成像等多模态成像技术对确定胶质瘤边界的重要价值。