利用MR弹性成像和生物力学建模技术绘制胶质母细胞瘤的放射敏感性图谱

《Scientific Reports》：Mapping radiosensitivity in glioblastoma using MR elastography and biomechanical modeling

　　

摘要

多形性胶质母细胞瘤（GBM）仍是一种预后极差的致命疾病。GBM的进展会产生机械力，这些力会损害血管的功能，影响血液灌注，并形成缺氧区域，进而降低肿瘤对放射治疗的敏感性。尽管已知缺氧与放射敏感性之间存在关联，但目前还缺乏预测这种效应的定量方法。在此，我们开发了一个基于患者个体特征的放射治疗力学数学模型，该模型整合了磁共振弹性成像（MRE）技术。该模型能够将MRE测得的组织硬度转化为机械应力的空间分布图，并模拟后续事件，如血管受压以及肿瘤内氧气分布受损等现象，这些都会影响肿瘤对放射治疗的敏感性。我们的模拟结果表明，肿瘤和宿主组织的生物力学特性共同决定了肿瘤对放射治疗的敏感性。值得注意的是，肿瘤弹性特性的不均匀分布以及肿瘤边界附近宿主组织硬度较高的区域会导致肿瘤内部产生更大的、不均匀的机械应力。这些因素会导致血管受压、肿瘤组织缺氧，从而降低放射治疗的疗效。研究结果强调了肿瘤微环境（TME）参数的重要性，并表明优化肿瘤微环境可能有助于改善治疗效果并实现个性化治疗。综上所述，我们的工作建立了一条将MRE生物力学与氧气调节的放射敏感性联系起来的定量分析流程。