Background Anti-angiogenic treatment of glioblastoma (GBM) complicates radiologic monitoring. We evaluated magnetic resonance elastography (MRE) as an imaging tool for monitoring the efficacy of anti-VEGF treatment of GBM. Methods Longitudinal studies were performed in an orthotopic GBM xenograft mouse model. Animals treated with B20 anti-VEGF antibody were compared to untreated controls regarding survival ( n = 13), classical MRI-contrasts and biomechanics as quantified via MRE ( n = 15). Imaging was performed on a 7 T small animal horizontal bore MRI scanner. MRI and MRE parameters were compared to histopathology. Results Anti-VEGF-treated animals survived longer than untreated controls ( p = 0.0011) with progressively increased tumor volume in controls ( p = 0.0001). MRE parameters viscoelasticity |G*| and phase angle Y significantly decreased in controls ( p = 0.02 for |G*| and p = 0.0071 for Y). This indicates that untreated tumors became softer and more elastic than viscous with progression. Tumor volume in treated animals increased more slowly than in controls, indicating efficacy of the therapy, reaching significance only at the last time point ( p = 0.02). Viscoelasticity and phase angle Y tended to decrease throughout therapy, similar as for control animals. However, in treated animals, the decrease in phase angle Y was significantly attenuated and reached statistical significance at the last time point ( p = 0.04). Histopathologically, control tumors were larger and more heterogeneous than treated tumors. Vasculature was normalized in treated tumors compared with controls, which showed abnormal vasculature and necrosis. In treated tumors, a higher amount of myelin was observed within the tumor area ( p = 0.03), likely due to increased tumor invasion. Stiffness of the contralateral hemisphere was influenced by tumor mass effect and edema. Conclusions Anti-angiogenic GBM treatment prolonged animal survival, slowed tumor growth and softening, but did not prevent progression. MRE detected treatment effects on tumor stiffness; the decrease of viscoelasticity and phase angle in GBM was attenuated in treated animals, which might be explained by normalized vasculature and greater myelin preservation within treated tumors. Thus, further investigation of MRE is warranted to understand the potential for MRE in monitoring treatment in GBM patients by complementing existing MRI techniques.

中文翻译：

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磁共振弹性成像揭示了抗血管生成胶质母细胞瘤治疗对肿瘤硬度的影响，并在原位小鼠模型中捕捉进展

背景 胶质母细胞瘤 (GBM) 的抗血管生成治疗使放射学监测复杂化。我们评估了磁共振弹性成像 (MRE) 作为监测抗 VEGF 治疗 GBM 疗效的成像工具。方法 在原位 GBM 异种移植小鼠模型中进行纵向研究。将用 B20 抗 VEGF 抗体治疗的动物与未治疗的对照比较，关于存活率 (n = 13)、经典 MRI 对比和通过 MRE 量化的生物力学 (n = 15)。成像是在 7 T 小动物水平孔 MRI 扫描仪上进行的。将 MRI 和 MRE 参数与组织病理学进行比较。结果 抗 VEGF 治疗的动物比未治疗的对照组存活时间更长 (p = 0.0011)，对照组的肿瘤体积逐渐增加 (p = 0.0001)。MRE 参数粘弹性 |G*| 和相角 Y 在对照中显着降低（|G*| 的 p = 0.02，Y 的 p = 0.0071）。这表明未经治疗的肿瘤随着进展变得比粘性的更柔软和更有弹性。治疗动物的肿瘤体积增加比对照组更慢，表明治疗有效，仅在最后一个时间点达到显着性 (p = 0.02)。粘弹性和相位角 Y 在整个治疗过程中趋于降低，与对照动物相似。然而，在接受治疗的动物中，相位角 Y 的减小显着减弱，并在最后一个时间点达到统计显着性 (p = 0.04)。在组织病理学上，对照肿瘤比治疗肿瘤更大且异质性更强。与对照组相比，治疗肿瘤的血管系统正常化，显示出异常的脉管系统和坏死。在治疗的肿瘤中，在肿瘤区域内观察到较高量的髓鞘 (p = 0.03)，可能是由于肿瘤侵袭增加。对侧半球的刚度受肿瘤占位效应和水肿的影响。结论 抗血管生成 GBM 治疗可延长动物存活率、减缓肿瘤生长和软化，但不能阻止进展。MRE 检测对肿瘤硬度的治疗效果；在接受治疗的动物中，GBM 中粘弹性和相位角的降低减弱，这可能是由于血管系统正常化和接受治疗的肿瘤内髓鞘保留更好来解释的。因此，有必要对 MRE 进行进一步研究，以通过补充现有的 MRI 技术来了解 MRE 在监测 GBM 患者治疗中的潜力。在肿瘤区域内观察到更多的髓鞘 (p = 0.03)，可能是由于肿瘤侵袭增加。对侧半球的刚度受肿瘤占位效应和水肿的影响。结论 抗血管生成 GBM 治疗可延长动物存活率、减缓肿瘤生长和软化，但不能阻止进展。MRE 检测对肿瘤硬度的治疗效果；在接受治疗的动物中，GBM 中粘弹性和相位角的降低减弱，这可能是由于血管系统正常化和接受治疗的肿瘤内髓鞘保留更好来解释的。因此，有必要对 MRE 进行进一步研究，以通过补充现有的 MRI 技术来了解 MRE 在监测 GBM 患者治疗中的潜力。在肿瘤区域内观察到更多的髓鞘 (p = 0.03)，可能是由于肿瘤侵袭增加。对侧半球的刚度受肿瘤占位效应和水肿的影响。结论 抗血管生成 GBM 治疗可延长动物存活率、减缓肿瘤生长和软化，但不能阻止进展。MRE 检测对肿瘤硬度的治疗效果；在接受治疗的动物中，GBM 中粘弹性和相位角的降低减弱，这可能是由于血管系统正常化和接受治疗的肿瘤内髓鞘保留更好来解释的。因此，有必要对 MRE 进行进一步研究，以通过补充现有的 MRI 技术来了解 MRE 在监测 GBM 患者治疗中的潜力。可能是由于肿瘤侵袭增加。对侧半球的刚度受肿瘤占位效应和水肿的影响。结论 抗血管生成 GBM 治疗可延长动物存活率、减缓肿瘤生长和软化，但不能阻止进展。MRE 检测对肿瘤硬度的治疗效果；在接受治疗的动物中，GBM 中粘弹性和相位角的降低减弱，这可能是由于血管系统正常化和接受治疗的肿瘤内髓鞘保留更好来解释的。因此，有必要对 MRE 进行进一步研究，以通过补充现有的 MRI 技术来了解 MRE 在监测 GBM 患者治疗中的潜力。可能是由于肿瘤侵袭增加。对侧半球的刚度受肿瘤占位效应和水肿的影响。结论 抗血管生成 GBM 治疗可延长动物存活、减缓肿瘤生长和软化，但不能阻止进展。MRE 检测对肿瘤硬度的治疗效果；在接受治疗的动物中，GBM 中粘弹性和相位角的降低减弱，这可能是由于血管系统正常化和接受治疗的肿瘤内髓鞘保留更好来解释的。因此，有必要对 MRE 进行进一步研究，以通过补充现有的 MRI 技术来了解 MRE 在监测 GBM 患者治疗中的潜力。减缓了肿瘤的生长和软化，但不能阻止进展。MRE 检测对肿瘤硬度的治疗效果；在接受治疗的动物中，GBM 中粘弹性和相位角的降低减弱，这可能是由于血管系统正常化和接受治疗的肿瘤内髓鞘保留更好来解释的。因此，有必要对 MRE 进行进一步研究，以通过补充现有的 MRI 技术来了解 MRE 在监测 GBM 患者治疗中的潜力。减缓了肿瘤的生长和软化，但不能阻止进展。MRE 检测对肿瘤硬度的治疗效果；在接受治疗的动物中，GBM 中粘弹性和相位角的降低减弱，这可能是由于血管系统正常化和接受治疗的肿瘤内髓鞘保留更好来解释的。因此，有必要对 MRE 进行进一步研究，以通过补充现有的 MRI 技术来了解 MRE 在监测 GBM 患者治疗中的潜力。