MRI评估组织切割术在犬类骨肉瘤比较肿瘤学模型中的消融效果：迈向无创骨肿瘤治疗新纪元

《Urologic Clinics of North America》：MRI for the Assessment of Histotripsy Ablation in a Canine Osteosarcoma Comparative Oncology Model

本研究针对骨肉瘤(OS)治疗中传统影像引导技术(如超声和CT)难以准确评估组织切割术(histotripsy)消融效果的难题，首次系统评估了MRI在犬类自发性OS模型中可视化及量化histotripsy消融区的应用价值。研究证实，对比增强T1加权序列及减影技术能可靠显示消融区为无强化低信号区域，其测量结果与大体解剖及组织病理学结果高度一致，显著推动了histotripsy作为一种非侵入性疗法用于犬类和人类骨肿瘤治疗的临床转化进程。

　　

骨肉瘤(Osteosarcoma, OS)是一种恶性程度极高的原发性骨肿瘤，好发于儿童和青少年。当前的治疗方案以手术切除结合放化疗为主，但患者预后仍不理想，尤其对于无法手术或对放化疗不敏感的患者，亟需开发新的治疗策略。组织切割术(Histotripsy)作为一种新兴的非热、非电离、非侵入性的机械性聚焦超声治疗技术，通过产生空化气泡云机械性破坏靶组织，为肿瘤治疗提供了新思路。然而，将histotripsy应用于骨肿瘤面临着一项关键挑战：骨骼对超声波的强烈吸收和反射导致超声成像引导困难，而计算机断层扫描(CT)在评估异质性骨肿瘤的histotripsy消融效果时也存在局限，常常难以清晰界定消融边界。因此，寻找一种能够精确评估histotripsy对骨肿瘤消融效果的影像学方法，对于推动该技术的临床转化至关重要。

在此背景下，由Elliana R. Vickers、Lauren N. Ruger、Sheryl L. Coutermarsh-Ott、Gregory B. Daniel、Steven P. Allen、Timothy J. Ziemlewicz、Steven B. Soliman、Gunjan B. Malhotra、Adam D. Maxwell、Eli Vlaisavljevich和Joanne Tuohy组成的研究团队，利用犬类自发性骨肉瘤这一与人类疾病高度相似的比较肿瘤学模型，开展了一项前瞻性研究，旨在评估磁共振成像(MRI)用于急性期可视化与表征histotripsy消融效果的可行性。该研究论文发表在《Urologic Clinics of North America》杂志上。

研究人员为开展此项研究，主要应用了以下几项关键技术：首先，他们招募了8只患有自发性肢体骨肉瘤的客户犬只作为研究对象。其次，利用1.5T Philips Intera MRI扫描仪在histotripsy治疗前(0-2天)和治疗后(1-5天)对患肢进行多序列MRI扫描，重点包括T1加权三维快速场回波(T1w TFE)序列的对比增强前后成像以及数字减影处理。第三，使用定制的500 kHz 32阵元histotripsy治疗系统，在实时超声和单阵元被动空化检测监控下，对每只犬的骨肿瘤内一个预定2厘米直径球形靶区进行消融治疗。最后，在治疗后第3或5天通过标准截肢手术获取肿瘤样本，由经验丰富的兽医病理学家进行大体解剖测量和组织病理学评估，以此作为验证MRI评估结果的“金标准”。

患者群体与组织切割术治疗

研究共纳入8只骨肉瘤犬只。所有犬只均成功接受了针对部分肿瘤的histotripsy治疗。治疗过程中，空化气泡云在超声下的可见度因肿瘤组织特性（骨性成分与软组织成分）而异，但被动空化检测均能确认空化发生。所有犬只均良好耐受治疗，未见与治疗相关的严重不良事件。

骨肉瘤消融的MRI评估

治疗前MRI显示，骨肉瘤肿瘤在T2加权像上呈异质性高信号，在对比增强T1加权像上显示不同程度的强化。治疗后，消融区在所有犬只的对比增强T1加权像上均表现为明确的无强化、低信号球形区域。对于部分强化不均匀的肿瘤，通过对比增强前、后图像的减影处理，能更清晰地显示消融区边界。部分犬只（4/8）在消融区周围可见高信号环，提示可能存在水肿或炎症反应。非增强序列（如T2加权、STIR）对消融区的显示则不一致。定量分析表明，靶区肿瘤组织的归一化平均信号强度在histotripsy治疗后对比增强MRI和减影MRI上均显著下降。通过三维分割测量的消融体积与基于径线测量估算的消融体积无显著差异，且观察者间测量一致性高。

骨肉瘤消融的大体解剖和组织病理学评估及其与影像学评估的比较

大体解剖检查发现，所有犬只的靶区内均可见界限清楚的出血和组织软化区域。组织病理学证实，这些区域存在肿瘤细胞凝固性及液化性坏死，以及骨基质和软骨基质的破坏。定性比较显示，MRI上识别的无强化消融区与大体解剖观察到的坏死出血区、以及显微镜下确认的细胞及基质损伤区域位置高度吻合。此外，基于MRI和基于组织病理学对未治疗肿瘤区域的骨生成程度评估呈显著正相关。定量比较进一步验证，无论是通过径线测量估算还是三维分割计算，MRI所测得的消融区尺寸和体积与大体解剖测量结果均无显著差异，且二者显著相关。

研究的讨论部分深入分析了结果的意义。本研究首次证实了MRI，特别是对比增强T1加权序列及其减影技术，能够可靠地急性期可视化并量化histotripsy在骨肉瘤中的消融效果。消融区在MRI上表现为特征性的无强化核心，有时伴周围强化环，这与治疗后炎症反应相符。MRI测量结果与“金标准”的组织病理学结果高度一致，确立了MRI在评估骨肿瘤histotripsy消融中的价值。研究也指出了局限性，例如术后MRI时间点的差异可能对消融区表现（如周围水肿）产生影响，且目前仅对肿瘤部分区域进行了消融评估。未来研究需要探索histotripsy消融区在骨肿瘤中的长期演变过程，以及MRI在指导更大范围肿瘤消融和长期随访中的作用。

综上所述，该研究成功验证了MRI作为一种有价值的工具，可用于评估组织切割术在骨肉瘤中的消融效果。这一发现不仅解决了骨肿瘤histotripsy治疗中长期存在的影像学评估难题，也为将来在犬类和人类中开展无需截肢的“治疗并保留”临床研究奠定了坚实基础，显著推动了histotripsy作为骨肉瘤无创治疗方案的临床转化进程。通过精确的影像学评估，医生未来有望更安全、有效地应用这项技术，为骨肉瘤患者提供新的治疗希望。