基于AQP4多模态磁共振扩散成像监测脑胶质瘤侵袭的机理研究

Peritumoral edema of brain glioma is the region of tumor invasion, and is also a common recurrent site. Aquaporin 4 (AQP4) is involved in the formation of peritumoral edema and promotes tumor cell invasion. Preoperative defining glioma invasion border and mechanism is conducive to the development of clinical treatment programs, but there is still lack of effective detection means. The preliminary study of our research group confirmed that the diffusion kurtosis imaging (DKI), multi b value diffusion weighted imaging (DWI) are more sensitive to reflect the tumor cell invasion in peritumoral edema, than diffuse tensor imaging (DTI) and DWI; AQP4 is positively correlated with DKI parameters and degree of peritumoral edema. Based on previous work, we will examine the changes of multi-modal MRI diffusion imaging parameters in the peritumoral edema region of gliomas; using multi-modal MRI diffusion imaging to quantify the number of tumor cells in peritumoral edema area of brain gliomas, and confirme the range of tumor cell invasion. To study multi-modal MRI diffusion imaging monitor the influences of regulating AQP4 on the invasion of tumor cells in peritumoral edema, and to analyze the quantitative relationship between diffusion imaging parameters and AQP4, finally to explore the mechanism of MRI diffusion imaging to monitor tumor cell invasion in peritumoral edema, to provide a theoretical basis for clinicians on individualized and precise treatment of gliomas.

脑胶质瘤瘤周水肿区是肿瘤侵润生长区域，也是常见复发部位。水通道蛋白4（AQP4）参与脑胶质瘤瘤周水肿形成并促使瘤细胞侵润。术前明确脑胶质瘤的侵润边界及机理，有利于临床治疗方案制定，目前尚缺乏有效检测手段。本课题组前期研究证实扩散峰度成像（DKI）、多b值扩散成像（DWI）较扩散张量成像（DTI）、常规DWI更敏感地反映瘤周水肿区瘤细胞侵润；AQP4与DKI参数值、瘤周水肿程度呈正相关。本课题拟在前期工作基础，研究脑胶质瘤瘤周水肿区多模态MRI扩散成像参数值变化，以多模态MRI扩散成像逐点量化瘤周水肿区的瘤细胞数量，明确瘤周水肿区瘤细胞侵润范围；研究大鼠多模态MRI扩散成像监测调控AQP4对脑胶质瘤瘤周水肿区瘤细胞侵袭的影响，分析诸扩散成像参数值与AQP4的量化关系，探讨基于AQP4多模态MRI扩散成像监测脑胶质瘤瘤周水肿区瘤细胞侵袭的机理，为指导临床医生脑胶质瘤个体化精准治疗提供理论依据

本项目应用磁共振DTI、DKI、多b值DWI，研究人脑胶质瘤多模态MRI扩散成像参数值变化，肿瘤多模态MRI扩散成像参数值与AQP4的量化关系；研究大鼠多模态MRI扩散成像监测抑制或过表达AQP4对脑胶质瘤细胞侵袭的影响，探讨基于AQP4多模态MRI扩散成像监测脑胶质瘤细胞侵袭的机理，为指导临床医生胶质瘤个体化精准治疗提供理论依据。根据本课题研究目标和研究内容，1）在人体水平，研究功能磁共振技术（DKI、DTI、超高b值DWI成像等）在脑胶质瘤的诊断价值，找到了与病理级别、特定分子标志物（AQP4、IDH）相关的特定功能影像指标。相关研究成果已发表《Eur Radiol》、《Br J Radiol》、《Eur J Radiol》等SCI收录论文。基于计算机图像处理和大数据分析的影像组学方法，筛选出与分子标志物（MGMT、IDH）、预后高度相关的影像特征，构建预测模型对脑胶质瘤基因亚型及预后进行个体化的预测。相关研究成果已发表《Eur Radiol》、《Eur J Radiol》等SCI收录论文。2）在细胞水平及动物水平，研究MRI扩散成像参数与大鼠C6胶质瘤细胞AQP4的量化关系，探讨基于MRI扩散成像监测大鼠胶质瘤AQP4的表达水平。研究结果显示AQP4的表达水平影响C6胶质瘤细胞的增殖及侵袭能力，AQP4过表达对C6胶质瘤细胞的增殖、侵袭能力方面起促进作用。瘤周肿瘤细胞浸润密度与DWI参数ADC值呈负相关、与多b值DWI参数ADCuh值呈正相关，ADC值及ADCuh值可以用来反映瘤周肿瘤细胞密度，待发表文章2篇。总之，课题组在研究多模态MRI扩散成像与AQP4的量化关系，探讨基于AQP4多模态MRI扩散成像监测脑胶质瘤细胞侵袭的机理等方面取得了重要进展，为指导临床医生胶质瘤个体化精准治疗提供一定的理论依据。