MRI监控HIFU损伤活体兔肝VX2瘤的影像学观察

沈 洁

（重庆市妇幼保健院B超室 400013）

高强度聚焦超声（high intensity focused ultrasound，HIFU）是一种临床证明行之有效的治疗技术［1－4］，目前用于外科手术中监控的多为超声成像［5］，但其存在一定的局限性，而磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）作为一种新的监控方式受到人们的关注［6］，并已用于部分受呼吸影响不大的器官的肿瘤治疗。本研究以受呼吸影响较大的兔肝为实验对象，采用MRI实时评价HIFU对活体兔肝VX2瘤的损伤，探讨MRI监控图像变化及其与实际损伤的关系。

1 材料与方法

1.1 主要仪器 MRI导航高强度聚焦超声肿瘤治疗系统（MRI guided HIFU，MRIgHIFU），该系统包括：HIFU治疗设备（重庆海扶技术有限公司）和1.5TMRI仪（德国西门子公司）。

1.2 兔肝VX2肿瘤模型的建立 新西兰大白兔20只，雌雄不限，实验时将冻存的VX2肿瘤细胞复苏后接种于兔后腿外侧肌肉内，2周后取材，将瘤块置于预冷的RPMI 1640培养基中备用。经手术开腹暴露兔肝后，将肝左叶小心牵出腹腔，在距其下缘约1cm处用眼科镊穿破肝组织形成窦道，将一体积约1cm3的瘤块植于其中，清创缝合，25d后即制成荷瘤兔。

1.3 实验方法 荷瘤兔取俯卧位固定于治疗台上，胸、腹部皮肤与介质水接触。首先扫描快速自旋回波（turbo spin－echo，TSE）序列T1加权像（T1－weighted image，T1WI）、T2WI及增强T1WI，获取兔肝VX2瘤的MRI图像，并以T1WI图像作为定位图，选择肿瘤所在层面作为治疗层面。然后采用点辐照的方式进行HIFU治疗，辐照参数：功率为250W，每个点辐照时间为10s／次，每个点辐照2次，间隔10s，点与点之间无间隔，采用点－线－面－体的组合方式治疗。根据层厚（3mm）、层间距（3mm）及肿瘤大小，治疗2～3个面可完全覆盖肿瘤。治疗时先辐照每个面的最里层，然后由深到浅逐层覆盖肿瘤，见图1。术中每结束一层的治疗立即扫描T1WI和T2WI，观察治疗情况。若治疗过程中出现体位改变，需重新调整治疗头位置并继续治疗。治疗结束后再次扫描T1WI及T2WI，观察治疗效果。经耳缘静脉注入MRI对比剂（钆喷酸葡胺0.2mL／kg）行增强T1WI扫描。术后立即处死实验兔，沿MRI扫描方向切开VX2瘤，并将其切成2～3mm厚的薄片，行2，3，5－氯化三苯基四氮唑（2，3，5－triphenyl－2H－tetrazolium chloride，TTC）染色，观察其损伤情况，同时取小块肿瘤组织行苏木素－伊红（hematoxylin－eosin，HE）染色，光镜下观察其形态学变化。

图1 MRI T1WI监控HIFU治疗中（箭头所示为已治疗区）

2 结 果

2.1 HIFU术前及术后即刻兔肝VX2瘤的MRI特点

2.1.1 术前兔肝VX2瘤的MRI特点 （1）MRI平扫：肿瘤位于肝左叶下段靠近前胸壁处，圆形，直径为（1.3±0.4）cm，边界欠清晰。T1WI显示肿瘤呈均匀稍低信号；T2WI显示16例肿瘤呈均匀稍高信号。T1WI显示肿瘤周围呈稍低信号，中央呈更低信号；T2WI显示肿瘤周围为稍高信号，4例肿瘤中央呈不均匀高信号区。（2）增强T1WI：肿瘤为不均匀强化，以周边强化为主，内部强化不明显，部分病灶可见肿瘤内呈网格状强化。见图2、3。

2.1.2 术后即刻兔肝VX2瘤的MRI特点 （1）MRI平扫：肿瘤边界清晰。T1WI显示肿瘤信号均有不同程度的增加，其中有14例肿瘤中央可见片状不规则高信号区；T2WI显示5例肿瘤信号稍降低，3例信号稍增强，其余信号改变不明显。（2）增强T1WI：术后17例肿瘤未见强化。与周围肝组织分界清晰；3例肿瘤周边有部分强化。见图2、3。

图2 术前及术后即刻兔肝VX2瘤的MRI表现1

图3 术前及术后即刻兔肝VX2瘤的MRI表现2

2.2 声通道皮肤损伤的 MRI表现 术后皮肤损伤3例。MRI平扫T2WI显示皮肤增厚，信号增强，呈分层状，其间夹杂低信号带。MRI平扫T1WI显示皮肤增厚，信号改变不明显。见图4。

图4 声通道皮肤损伤的MRI表现

2.3 肉眼、TTC染色及光镜观察 剖腹见肿瘤在肝实质内呈黄白色圆形或类圆形结节，部分肿瘤中央可见红褐色出血。17例行TTC染色后，肿瘤无着色，与周围组织分界清楚。另外3例肿瘤周边部分红染。取黄白色肿瘤组织行病理检查，显示肿瘤坏死区血管破裂，肿瘤组织间隙增宽，肿瘤细胞细胞质体积缩小，细胞核多呈固缩变形。

3 讨 论

MRI多用于HIFU术后的疗效评价和随访。而MRI作为一种新的监控手段，与超声监控相比，具有软组织分辨率高，多参数、多功能成像以及无创测温等优点［7－11］。国外将 MRI联合HIFU技术用于临床治疗多种受呼吸影响较小的器官肿瘤，取得较好的疗效［12－14］。本实验选用 MRI T1WI作为定位图，较其他加权图像更能清晰显示肿瘤边界、声通道上肋骨以及肿瘤周围其他解剖结构，是较为理想的定位方式。与超声监控相比，MRI监控还不能达到完全实时成像，因此，在肿瘤治疗过程中需多次重复扫描。本实验采用每结束一层的治疗重复扫描一次，一方面可随时观察治疗情况，另一方面也可随时调整因体位改变而导致的靶点偏移。治疗计划完成后，除进行MRI平扫外，还进行增强T1WI扫描，观察肿瘤组织及周围肝组织内血供情况。若肿瘤内仍有强化，可补充治疗。这是MRI监控HIFU治疗的一大优势。

实验结果显示MRI平扫图像上肿瘤区信号改变复杂，但仍具有一定的特征性。与治疗前相比，T1WI肿瘤区信号有不同程度的增加，T2WI信号减弱，增强或不变是肿瘤组织凝固性坏死的征象。另外，部分肿瘤中央出现T1WI片状增强信号区，与大体解剖对照，这可能是由于坏死组织出血所致。T1WI增强扫描显示大部分肿瘤无强化，仅3例于肿瘤周边见少许信号增强，其结果与TTC染色和病理检查结果相吻合，因此，增强TIWI为判断治疗区范围以及有无活的肿瘤细胞残留提供了直接的影像学证据。本实验中有3例因肿瘤靠近皮肤，导致声通道上皮肤烧伤出现水肿，这些改变均可在T2WI上清晰显示。决定MRI信号强度的因素较多，正常与异常组织中只要有一个因素发生改变，就可在MRI上得到反映。正常情况下，组织中的游离水和结合水处于一种快速动态平衡状态，但在肿瘤组织中这种快速动态平衡发生紊乱，因而呈T1WI低信号、T2WI高信号。而当HIFU治疗后，肿瘤组织内游离水含量降低，导致弛豫率增加而表现为T1WI信号增强，T2WI信号降低。但实验中部分肿瘤组织经HIFU治疗后，T2WI信号不变或者反而增加，这可能与组织水肿或个体对治疗反应的差异有关，其具体原因还有待进一步研究，因此，在术中疗效评价时，只有联合应用T1WI和T2WI作综合分析，才能提高治疗效果，降低并发症。

与超声监控相比，MRI监控不能完全达到实时成像为其不足，但实验中采用TSE序列，可在数秒内完成一帧图像的采集，能基本满足监控要求。但更快速序列的开发和利用仍是今后研究的方向。本实验为MRI联合HIFU技术治疗人肝细胞癌奠定了一定的基础，随着研究的深入，MRI联合HIFU技术将会有更加广泛的运用。

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