脑胶质瘤动态对比增强MRI的生物学基础，恶性程度高的肿瘤须具备丰富的血管为肿瘤的生长提供氧和营养。肿瘤组织的血管来源包括整合进肿瘤的宿主固有血管及血管生成因子诱导形成的新生血管。脑胶质瘤的发生、发展、浸润及转移的各个阶段均依赖于肿瘤血管的形成，包括新生血管数量的增多及血管通透性的改变，在组织病理上表现为微血管密度（microvascular density，MVD）增高和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的高表达。一般认为，VEGF是影响血管生成最有力的因素，直接作用于血管内皮细胞促进其增殖形成新生血管；纤维蛋白溶酶原调节失常使VEGF表达增加，并与血管内皮细胞膜上的相应受体结合，使现存的血管基底膜分解，微血管的通透性增加。
正常脑细胞内VEGF仅少量表达，其阳性率为9.62%；而胶质瘤细胞在损伤和缺氧的双重刺激下可诱导产生大量VEGF，在细胞膜或细胞质内广泛表达，其阳性率为60%。肿瘤新生血管缺乏周围平滑肌层及外皮层，内皮细胞间隙增宽，基底膜不完整，肿瘤微血管的通透性明显增高。动态对比增强MRI通过跟踪对比剂从血管转运至周围组织中的情况，间接真实反映了肿瘤血管的生成程度。研究证实，Ktrans及Kep分别与MVD计数、VEGF表达强度呈正相关，即肿瘤组织细胞内的VEGF表达越强，血管通透性越高。由此可见，Ktrans值可定量反映VEGF的表达程度并间接反映肿瘤血管的生成情况。
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