Krooninen sairaus

tiivistelmä

Amide protoninsiirto (APT) kuvantaminen on yksi kemiallinen vaihto kyllästyminen siirto (CEST) kuvantamismenetelmiä, joka kuvaa vaihtavat protonien vapaata kudosten vettä ja amidiryhmien (NH) endogeenisten mobiili proteiineja ja peptidejä. Edellinen työ ehdotti kyky APT kuvantamisen karakterisointiin kasvaimen arvosana aivokasvain. Tässä tutkimuksessa testasimme mahdollisuutta

in vivo

APT kuvantamiseen keuhkojen kasvain ja tutki, menetelmää voitaisiin eriyttää kasvainten tyyppejä potilaalle tehdä tuumoriksenografteja kahdesta pahanlaatuisen keuhkosyövän solulinjat. Tulokset paljastivat, että APT kuvantaminen on mahdollista määritellä keuhkokasvaimia liikkuviin keuhkoissa. Mitattu APT vaikutus oli suurempi kasvaimen jolla oli aktiivisempi leviämisen kuin muut. Tämä tutkimus osoittaa, että APT kuvantaminen on mahdollista tarjota luonnehdinta testi erottaa tyyppien tai luokan keuhkosyöpään noninvasiivisesti, joka voi lopulta vähentää tarvetta invasiivisia neulabiopsiaan tai resektio keuhkosyöpä.

Citation: Togao O , Kessinger CW, Huang G, Soesbe TC, Sagiyama K, Dimitrov I, et ai. (2013) karakterisointi keuhkosyöpään amidi- Proton Transfer (APT) Imaging: an

In-Vivo

Study käytettäessä Orthotopic hiirimallissa. PLoS ONE 8 (10): e77019. doi: 10,1371 /journal.pone.0077019

Editor: Stephanie Filleur, Texas Tech University Health Sciences Center, Yhdysvallat

vastaanotettu: Kesäkuu 27, 2013 Hyväksytty: 27 elokuu 2013; Julkaistu: 15 lokakuu 2013

Copyright: © 2013 Togao et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä tutkimus tukivat Cancer Prevention Tutkimus Institution of Texas (RP101243-P04) ja National Institutes of Health (RO1CA129011). Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

Keuhkosyöpä on yleisin syy syövän ja suurin syy syöpään liittyvät kuolemat sekä miehillä että naisilla Yhdysvalloissa. Huolimatta huono ennuste, kun keuhkosyöpä on resektoitiin Stage 1, viiden vuoden eloonjäämisaste on peräti 70% [1]. Tekninen kehitys tietokonetomografia (CT) ovat mahdollistaneet suuremman määrän kattavuus tarkkuus on suurempi ja vähemmän melua, ja tällä hetkellä korkean resoluution CT (HRCT) on standardi kuvantamismenetelmä arvioinnissa keuhkosyövän [2] [3]. Se tarjoaa erinomaisen anatomisia yksityiskohtia ja joukko pienempiä keuhkojen kyhmyjä havaittu kasvanut [4]. Kun noncalcified keuhko kyhmy havaitaan 10 mm, seurata TT-tutkimukset seurata kasvua keuhkojen kyhmy on valtuudet. Jos keuhko kyhmy kasvaessa myöhempi neulabiopsiaan tai videoavusteinen thoracoscopic resektio keuhkojen kyhmy suositellaan vaikka on vielä argumentti kuinka tarkasti voimme mitata kasvua keuhkoissa kyhmyn [5]. Tämä nykyinen tilanne viivästyttää hoidon aloittamista, vaikka sitä tarvitaan. Lisäksi kumulatiivinen aiheutuva säteilyaltistus toistuvan käytön CT riskiä maligniteetti ja kysymys säteilyn annoksen pienentämisen, tällä hetkellä, kiinnittää suurta huomiota [6], [7]. Vielä tärkeämpää on, huolimatta kehitys arvioitaessa yksittäisiä keuhkonoduluksia käyttäen hemodynaaminen tietoja CT tai biokemialliset ominaisuudet kuin positroniemissiotomografia (PET), merkittäviin osiin yksittäisiä keuhkonoduluksia jäävät määräämättömäksi erityisiä diagnoosi [8]. Edelliset tietoja monikeskustutkimus tutkimukset ovat osoittaneet, että noin 20% -50% keuhkojen kyhmyt poistetaan leikkauksen tai neulabiopsiaan olivat hyvänlaatuisia [9], [10]. Nämä hinnat ovat olleet vielä jäljellä huolenaihe [1]. Nämä raportit osoittavat selvästi, että on välttämätöntä kehittää vaihtoehtoisia kuvantamismenetelmiä, jotka ovat ilman säteilyä ja tuottaa toisen vaiheen luonnehdinta erottamaan hyvänlaatuista pahanlaatuisia kyhmy tai eriyttää nodulaarisen tyyppiä tai laatua [11].

kemiallinen vaihto siirto ( CEST) on kiinnittänyt paljon huomiota uutena mekanismi tuottaa kontrastia MR kuvantaminen. Tämä uusi menetelmä sisältää yksityiskohtaisempaa fysiologisen ja toiminnallisen tiedon kuin perinteiset MR kuvantaminen ja on syntynyt alalla molekyylikuvantaminen [12], [13]. CEST kontrasti saavutetaan käyttämällä esikyllästysjaksolla pulssin resonanssitaajuudella hitaasti välituote vaihtamalla protoni-sivuston (-NH, -OH, tai metallia sitovat vettä molekyyli) endogeenisen tai eksogeenisen aineita. Tuloksena tyydyttynyt tai osittain tyydyttynyt spin siirtyy ainesveden kautta kemiallinen vaihto. Näin ollen tietty molekyyli tietoja saadaan välillisesti bulkkivedessä signaalia käytetään kuvan kudokseen. Nettovaikutus CEST on vähentää ainesveden signaalin intensiteettiä havaitaan käytettäessä kuvauskokeessa, jolloin saadaan negatiivinen kuvan kontrastia [14].

Amide protoninsiirto (APT) kuvantaminen on yksi osajoukko CEST kuvantamiseen viittaa erityisesti kemiallisten välistä protonien vapaata kudoksen vettä (bulk-vesi) ja amidiryhmiä (NH) endogeenisten mobiili proteiineja ja peptidejä. On raportoitu, että tällaiset vaihdettavat protonit on runsaammin kasvainkudoksissa kuin terveiden kudosten [15]. Kun käytetään rotille implantoitiin 9 L gliosarcoma kasvaimissa [16], APT kuvantaminen pystyi erottamaan patologian varmistettujen alueiden kasvain ja turvotusta, joita ei voitaisi toteuttaa tavallisilla T1- /T2-painotettu tai diffuusio-painotettu kuvantaminen, vuonna josta kasvain raja ilmestyi diffuuseissa. Aiemmat raportit osoittivat, että CEST vaikutukset (APT suhteet: APTRs) havaittiin kasvavan 3-4% vuonna kasvain verrattuna peritumoraalista aivokudoksen kokeelliseen rotan glial kasvain 4,7 T [17] ja ihmisen aivokasvaimen 3 T [18] . Jälkimmäisessä tutkimuksessa potilailla APTRs 6 korkealaatuista aivokasvaimia (keskiarvo 2,9 ± 0,6% kasvaimen ytimessä ja 2,4 ± 0,6% kasvaimen reuna) olivat korkeammat kuin 3 huonolaatuisen aivokasvaimia (keskimäärin 1,2 ± 0,2 %). Oletetaan, että nämä tulokset ovat yhdenmukaisia ​​työtä Howe et al. [19], jotka havaitsivat, että nämä liikkuvat proteiini pitoisuudet olivat korkeammat tuumoreissa kuin normaalissa valkean aineen, ja lisääntynyt kasvaimen ihmisen aivoissa.

Toisin aivojen kuvantaminen,

in vivo

MRI keuhkojen on haastavaa, koska on luonnostaan ​​liittyvien vaikeuksien ominaisuuksien elin, kuten hengityksen ja sydämen liikehäiriöitä, vakava magneettikenttä alttius johtuvien suurten ilma-kudos rajapinnat [20], [21]. Erityisesti lausutaan alttius vaikutuksia keuhkoissa voi dynaamisesti muuttaa magneettikentän homogeenisuuden aikana hengityksen aikana ja voi siten aiheuttaa muutoksia resonanssitaajuudet eri protonin altaat kudoksessa. Tavoitteet Tutkimuksemme ovat testata toteutettavuutta APT kuvantamisen keuhkotuumoreiden elävässä hiiren ja tutkia APT kuvantaminen voi olla luonteenomaiset testi keuhkotuumoreiden. Tässä tutkimuksessa testasimme hengitysteiden aidatulla APT kuvantamisen alle ilmanvaihto potilaalle tehdä tuumoriksenografteja kahdesta pahanlaatuinen keuhkosyöpä solulinjoissa: yksi on ihmisen keuhkojen adenocarinoma, A549, ja toinen on hiiren Lewisin keuhkokarsinooma (LLC). On hyvin tiedossa, että LLC on erittäin pahanlaatuinen syöpä osoittaa aggressiivisempia etenemistä kuin A549 kuluttua siirrosta keuhkoissa [22], [23].

Materiaalit ja menetelmät

Eläinprotokolla

eläinten pöytäkirjat hyväksynyt Institutional animal Care ja käyttö komitean UT Southwestern Medical Center, ja kokeet suoritettiin mukaisesti National Institutes of Health suuntaviivat käyttö Laboratory Animals. Potilaalle tehdä malleja keuhkosyöpään hiirillä otettiin käyttöön menetelmän aikaisemmin raportoitu [22]. Lyhyesti, naispuolinen kateenkorvattomissa hiirissä (25-30 g) injektoitiin laskimonsisäisesti häntälaskimon kautta 0,5 x 10

6 A549-soluja (n = 6) tai LLC-soluja (n = 6). Kasvainten annettiin kasvaa osoittaa noin 1,0 × 10

6-7 suhteellinen valoteho biologiseen luminesenssikuvantamisessa (BLI) ja alistettiin MRI tutkimusta. Kaikki eläimet uhrattiin ja keuhkot kerättiin talteen MR kuvantamisen istunto.

anestesiassa 1,5-2% isofluraani (AERRANE, Baxter Healthcare Corporation, IL) sekoitetaan 100% happea, 1 cm: n ei-metallisten endotrakeaalinen putki (20-gauge) pantiin kautta trakeostomia. Kanavoitu eläin sitten liitetty pieneläinten tuulettimen (flexiVent, SCIREQ, Quebec, Kanada), jossa on noin ~ 3 m putki selälleen kanssa rintakehän keskitetty keskelle RF kelan aiemmin raportoidun [24], [ ,,,0],25]. Eläin mekaanisesti ilmanvaihto vakioamplitudimodulaatioissa ja taajuus hengityksen noin 32 hengitystä /min, jossa hengitysteitse (I) -to-uloshengitys (E) suhde (I /E) oli 2/3 (I = 100 ms, E = 150 ms) ja lopussa viimeinen 1,6 s, vastaavasti. Hengitysteiden anturi sijoitettiin vatsan hiiren. Lisäksi olemme rajoittaneet keuhkonsisäistä paine lopussa sisäänhengitysvaihe kuin 20 cm H

2O jotta keuhkojen noustua kunnes keuhkonsisäistä paine tulee 20 cm H

2O.

MR Imaging

MR kuvantaminen suoritettiin 7 T pieneläinten MR-järjestelmän (Varian, Inc, Palo Alto, CA), jossa on 40 mm (ID) radiotaajuisen (RF) kela. Ensinnäkin, alhaisen resoluution multi-slice kuvantaminen suoritettiin rintakehän alueella vahvistaa paikan ja suunnan keuhkoihin. Aksiaalinen T2-painotettu multi-slice kuvat koskee koko keuhkojen saatiin sitten nopealla spin-kaiku sekvenssi (toistoaika /kaikuajan = 2500/40 ms; näkökenttä = 30 x 30 mm, matriisi = 128 x 128, viipale paksuus = 1 mm, tauoton, määrä excitations = 8). Yhteen 1 mm: n viipale, rajattu kasvain (s), APT kuvantaminen suoritettiin hengityselinten gating alla hengitystä käsitelty edellä käyttämällä MR yhteensopiva pienen eläimen valvontalaite (SA Instruments, Inc., Stony Brook, NY) . Fast spin-kaiku kuvien tehtiin jälkeen esikyllästysjaksolla pulssi (jatkuva-aallon lohkon pulssi, B1 = 1,7 gt, kesto = 4 s) jota sovellettiin 25 taajuustoleranssi 6–6 ppm välein 0,5 ppm. Tässä järjestelmässä, 4 s-esikyllästysjaksolla pulssin levitettiin 2,5 hengityksen aikana ja kuva otettiin lopussa uloshengitysvaiheen (Fig. 1) kullakin offset-taajuudella. Tämä nopea spin-kaiku sekvenssi mukautettu keskeinen k-avaruuden tilaaminen herättää vaikutus esikyllästysjaksolla kuvan kontrastia. Muut kuvantaminen parametrit olivat: TR /TE = 5400 /8.94 ms, FOV = 30 x 30 mm, echo junan pituus = 16, matriisi = 128 x 64 (uudistettu 256 x 256), NEX = 4. tarkastuskuva ilman esikyllästysjaksolla pulssi hankittiin myös lopussa uloshengityksen vaiheessa. Yhteensä hakuaika kullekin eläimelle oli noin 45 min.

eläin mekaanisesti ilmanvaihto jatkuvasti amplitudi ja taajuus hengityksen 32 hengitystä /min, jossa on hengitetty ja lopussa viimeinen oli 0,2 s ja 1,6 s, vastaavasti. Keuhkojen noustua kunnes keuhkonsisäistä paine tulee 20 cm H

2O. Fast spin-kaiku kuvien saatiin jälkeen esikyllästysjaksolla pulssi (jatkuva-aallon lohkon pulssi, B1 = 1,7 gt, kesto = 4 s) lopussa uloshengityksen vaiheessa.

MR Imaging Data Analysis

Kaikki kuvadatan analysoitiin ohjelma kirjoitettu interaktiivinen data kielellä (IDL; Research Systems, Inc., Boulder, CO) [18] ja ImageJ (versio 1,43 u, National Institutes of Health, Bethesda, MD). Määritelmät ja terminologia Tässä tutkimuksessa käytetyt vastaavat edellisen paperit [18], [26]. Lyhyesti, magnetisaationsiirto suhde (MTR) määritellään seuraavasti: MTR = 1-S

sat /S

0, missä S

istuivat ja S

0 ovat signaalin voimakkuuksia ja ilman esikyllästysjaksolla pulssia vastaavasti. Tietojenkäsittelyn, saatujen kuvien 25 taajuustoleranssi oli ensimmäinen järjestäytyneen johtaa z-spektrin. Sitten z-spektri oli asennettu pikseli-by-pikselin perusteella menettelyn mukaisesti käyttäen Gaussin sopiva seurasi 12

nnen kertaluvun polynomi istuva positiivisista ja negatiivisista puolin taajuustoleranssi vastaavasti kuten on kuvattu edellinen kirjallisuudessa [17], [18]. Myöhemmin alkuperäinen z-spektri korjattiin pixel-viisasta B

0 epähomogeenisyysongelmia vaikutus kautta interpolointi ja keskitys z-spektrin. MTR epäsymmetria (MTR

Asym) määriteltiin: MTR

Asym = MTR (+ offset) – MTR (-offset) = S

kyll (-offset) /S

0-S

sat (+ offset) /S

0.

MTR

Asym lasketaan offset on ± 3,5 ppm heijastaa APT suhde (APTT) ja siten MTR

Asym kartan ± 3,5 ppm kutsutaan APT-painotettu kuva. APT-painotettu kuvat oli luotu: MTR

Asym (3,5 ppm) = MTR (3,5 ppm) – MTR (-3,5 ppm) = S

sat (-3,5 ppm) /S

0-S

Istuin (3,5 ppm) /S

0. Mittaamaan paikallista MTR

Asym, pyöreä alue-of-etujen (ROI, tyypillinen size = 0,34 mm

2, kuva. 2B) on huolellisesti sijoitettu kasvaimia. Kun oli useita kasvaimia kuvaa, me keskimäärin tulokset tehdä edustava arvo eläimelle. ROI myös sijoitettiin selkäytimen viittaus. Näin ollen meillä laskettu korjattu MTR

Asym vuonna kasvain normalisoinnin käyttämällä MTR

Asym normaalissa kudoksessa (mitattuna MTR

Asym kasvaimen vähennettynä että selkäydin) tavalliseen tapaan aivoissa tutkimuksissa [17] , [18] ja verrattiin korjatun MTR

Asym kahden erilaista keuhkojen kasvain, A549 ja LLC.

edustaja T2-painotettu kuvia (vasemmalla) ja APT-painotettu kuvia (oikealla, MTR

Asym kartta 3,5 ppm) A549 (A) ja LLC (B), jossa kasvaimet (avoimet nuolet) hahmotellaan kirkkaampia kuin ympäröivät kudokset kuten selkäydintä (suljettu nuolet) ja luuston lihaksia. Tyypillinen alue kiinnostaa mitata signaalin voimakkuutta kasvain on osoitettu (B).

Histologia

jälkeen eutanasiaa, hiiren keuhkoissa olivat liian suljetussa Hengitysvaikeutesi henkitorveen tipoittain 10% fosfaattipuskuroitua formaldehydiä. Sen jälkeen kun in situ kiinnitys, keuhkot poistettiin ja upotettiin 10% formaliiniin. Keuhkokudoksen upotettiin optimaalinen leikkaamiseen lämpötila yhdiste ja flash jäädytetty. Kudos leikattiin Leica 3050S kryostaatilla 8 um. Patologinen viipaleita saatiin aksiaalisessa tasossa ja värjättiin hematoksyliinillä-eosiinilla (HE) mikroskooppista tutkimusta varten. Ki67 immunohistokemiallinen värjäys suoritettiin standardin protokollan [27]. Lisääntyminen Ki67-ilmentyminen merkitsee lisäystä mitoosi solujen toimintaa ja lisääntymistä.

Tilastollinen analyysi

Kaikki arvot ilmaistaan ​​keskiarvona ± keskihajonta (SD). MTR

Asym verrattiin välillä A549 ja LLC ryhmien Studentin t-testit jokaisella tietyllä taajuudella. Kaikki tilastolliset analyysit suoritettiin käyttämällä kaupallisesti saatavilla ohjelmisto (Prism 5.0, GraphPad Software, Inc., San Diego, CA), ja

P

0,05 katsottiin osoittavan tilastollisesti merkitsevää eroa.

tulokset

APT Imaging

eläinten osoitti noin 1,0 × 10

6-7 suhteellinen valon intensiteetin BLI 5-7 viikon aikana (A549) tai 3 viikon ajan (LLC ) jälkeen syöpäsolujen injektiot, ja alistettiin APT MR imaging. On ILS multi-slice T2-painotettu kuvien määrä, muoto ja koko kasvaimet olivat vaihtelevia, mikä viittaa heterogeenisten näiden syöpien eteneminen. Valitsimme yhden aksiaalisen laatan (1 mm), joka on rajattu mahdollisimman laajimmasta kasvain tulevalle APT MR kuvantamisen kussakin eläimessä. Valitun kuvan keskimääräinen koot (maksimihalkaisija) on kasvaimia, jotka olivat mukana APT mittauksessa oli 2,0 ± 0,5 mm: n A549-ryhmässä ja 2,6 ± 1,4 mm: n LLC ryhmä, jossa ei ole merkitystä löydettiin koko ryhmien välillä (P = 0,35). Kaikki eläimet olivat onnistuneesti aidatulla hengitystä eikä kuva oli hajoavan hengityksen liikeartefakteja milloin tahansa taajuussiirtymän.

Kuva 2 esittää edustavat tapaukset sekä A549 ja LLC ryhmiä. T2-painotettu kuvat osoittavat yhden tai useamman yksinäinen kyhmyt (avoimet nuolet) keuhkossa on A549 (Fig. 2A, vasen) tai LLC (Fig. 2B, vasen) ryhmiä, vastaavasti. On APT-painotettu kuvia (MTR

Asym kartan ± 3,5 ppm) A549 (Fig. 2A, oikealla) ja LLC (Fig. 2B, oikea), kasvaimet ilmestyi kirkkaampi kuin ympäröivien kudosten kuten selkäydintä (suljettu nuolet) ja luuston lihaksia. Z-spektristä LLC (n = 6) oli enemmän epäsymmetrinen kuin A549 (n = 6), jossa S

0 /S

kyll (%) oli pienempi positiivinen siirtymät kuin negatiivisissa siirtymät (Fig. 3A, B). Näin ollen MTR

Asym LLC oli johdonmukaisesti korkeampi kuin A549 (at 1 ppm) ja merkittäviä eroja ryhmien välillä havaittiin 2 ppm (6,0 ± 1,8% vs. 2,9 ± 1,5%,

P

= 0,01) ja 3,5 ppm (3,2 ± 2,9% vs. 0,7 ± 1,3%,

P

0,05). Korjattu MTR

Asym (Fig. 3C) kahden tyyppisiä kasvaimia tuli maksiminsa 3-3,5 ppm ja osoitti merkittävää eroa 3,5 ppm (7,8 ± 3,9% vs. 2,7 ± 1,9%,

P

0,05, Fig. 3d).

Z-spektrit A549 (A) ja LLC (B) kasvaimia verrattuna selkäytimen referenssinä osoittavat, että LLC kasvain on suurempi CEST vaikutus kuin A549 kasvain. Korjattu MTR

Asym spektrit A549 ja LLC (C) ja korjattuna MTR

Asym 3,5 ppm (D) osoittavat, että LLC on suurempi APT vaikutus kuin A549, joka voi liittyä pahanlaatuisuuden kasvainten. *,

P

≤0.05; **, P≤0.01; ***, P≤0.001 Studentin t-testiä.

Histologia

Kuva 4 osoittivat tyypillisiä mikrovalokuvia värjätään HE ja Ki67 molemmissa kasvaimia. LCC (Fig. 4C) arvo on suurempi solutiheys ja suurempia soluytimet verrattuna A549 (Fig. 4A) HE värjäys. Ki-67-värjäys paljastaa suurempi osa positiivisia soluja, jotka on löydetty LCC (Fig. 4D) enemmän kuin A549 (Fig. 4B). Tämä osoittaa, että LLC: lla on suurempi määrä soluja aktiivisen vaiheissa solun jakautumisen syklin (G

1, S, G

2, ja mitoosin) ja näin ollen se on aktiivinen leviämisen kuin A549.

värjäys hematoksyliini-eosiinilla (alkuperäinen suurennos x 400), osoittaa, että LCC (C) on korkeampi solutiheys ja suuremman solun ytimet verrattuna A549 (A). Ki-67 värjäytymistä (alkuperäinen suurennos x 200) paljastaa suurempi osa positiivisten solujen nähdään LCC (D) kuin A549 (B). Tämä osoittaa, että läsnä on suurempi määrä solujen aktiivin vaiheen solusyklin (G

1, S, G

2, ja mitoosin) ja näin ollen aggressiivinen luonne LCC.

keskustelu

Tässä tutkimuksessa, osoitimme toteutettavuus

in vivo

APT kuvantamiseen keuhkotuumoreiden että potilaalle tehdä hiirimallissa, ja että menetelmä kvantitatiivisesti erottaa kaksi erilaista keuhkojen kasvaimia. Suurimmat huolenaihe oli, onko pitkä (4 s) jatkuvan aallon valmiste pulssi useiden hengitysjaksoihin voisi kyllästää amidiprotonien signaali vaihtoivat että irtotavarana vettä homogeenisesti jokaisella taajuudella offset yli rintakehän lukien kasvaimia. Yksinkertaisella hengitysteiden ruiskutus, todellinen TR riippuu hengitystiheys että muuttuu usein alle vapaasti hengittävä, johtava modulaatio MR-signaalin voimakkuuden. Vielä tärkeämpää on, muuttaminen hengityksen taajuus ja amplitudi aiheuttaa eri retki kasvainten keuhkoissa [28], [29], jossa kasvaimet saattavat altistua eri tasolle epähomogeenisuuden tai seurauksena esikyllästysjaksolla pulssin kunkin signaalin hankinta. Näiden vaikutusten minimoimiseksi, käytimme pieni eläin tuulettimen käyttöön vakio taajuus ja amplitudi hengityksen siten, että valmisteen pulssin ja myöhemmän hankinnan toteutettiin kiinteällä ajoitus kokonaan hengityksen aikana (Fig. 1). Olemme myös valittu keskeinen k-avaruuden tilata nopea spin-kaiku sekvenssi koska se on vähemmän herkkä herkkyys vaikutus. Näissä olosuhteissa saadaan z-spektrit osoittivat suhteellisen pienet vaihtelut joukossa eläinten tahansa taajuussiirtymän (Fig. 3A ja B), ja se voi erottaa eri tyyppisiä kasvaimia keuhkoissa (Fig. 3C ja D).

mitattu epäsymmetria käyrät molemmissa kasvaimia osoittavat, että MTR

Asym kasvoi resonanssi suhteessa bulk-veteen (0 ppm) ja saavutti maksiminsa 2 ppm ja siitä vähennetään suuremmilla offset (2- 5 ppm). Tämä on sopusoinnussa MTR

Asym havaittu aivoissa kudoksissa [16], [17], [30]. Se oli raportoitu NMR tutkimuksessa että amidi protonit mobiili proteiinin /peptidin sivuketjujen (Gin, Asn) ja runkoverkot värähdellä 6,8 ppm (2 ppm kentässä alaspäin veden signaali) ja 8,2-8,4 (3,5 ppm: ää alaspäin vesi signaali) ppmalue vastaavasti [31]. Nämä havaittu myös normaaleissa kudoksissa, ja näin ollen tausta MT vaikutus ei ole symmetrinen suhteessa veden resonanssin taajuusalueella alifaattisten (2-5 ppm). Tämä luontainen epäsymmetrinen MT vaikutus, molekyylin sisäinen ja molekyylien välisten ydinaseiden Overhauserin vaikutuksia (NOE) alifaattisten protonien liikkuvien makromolekyylien ja aineenvaihduntatuotteiden saastuttaa mitattu CEST (APT) vaikutus havaittiin MTR

Asym [16], [32]. Poistaa nämä vaikutukset, suuruus APTT usein määritetään ero MTR

Asym klo vaurio ja kontralateraalinen alueiden edellisessä aivoissa tutkimuksissa [15], [17]. Tutkimuksemme että potilaalle tehdä keuhkosyöpä malli ei ollut tällainen viittaus kudoksen koska contralateral normaali keuhkoparenkyymistä ole juuri lainkaan signaalia. Näin ollen, yritimme käyttää selkäytimen viitteenä kudoksen (Fig. 3A ja B). MTR

Asym selkäytimessä oli -4–1%, mikä oli noin samalla tasolla ja yhdenmukaisia ​​raportoitu aivojen normaalia kudosten [16], [17]. Korjattu MTR

Asym (MTR

Asym vähennettynä että selkäytimessä) molemmissa ryhmissä kasvavan 1 ppm ja saavuttanut maksiminsa 3,5 ppm ja näytti välillä tilastollista merkitystä A549 ja LLC ryhmien 1,5-3,5 ppm (Fig. 3C). Korjattu MTR

Asym 3,5 ppm voisi syrjiä kahden kasvaimia; se oli korkeampi LLC kuin A549 (Fig. 3d).

Edellinen tutkimus osoitti, että BLI tarjosi yksinkertainen ja nopea tekniikka arvioimiseksi kasvaimen kasvua jyrsijöiden aivokasvain noninvasiivisesti, jotka korreloivat hyvin MRI [33 ]. BLI osoitettiin myös olla luotettava lähestymistapa seurantaan kasvua ihmisen keuhkosyövän soluja potilaalle tehdä hiiren malleissa [23]. Siksi käytimme BLI päättämään ajoitus toteuttaa APT kuvantamisen kunkin eläimen. Ajoituksia osoittaa 1,0 × 10

6-7 suhteellinen valoteho jälkeen syöpäsolun injektio monipuolinen ja olivat hieman erilaiset ryhmien välillä (5-7 viikon A549 ja 3 viikon LLC). Vaikka on vaikea varmistaa, onko kehitysvaiheessa vastasi ryhmien välillä, kasvainten koon, että mittasimme APT ei ollut eroa ryhmien (P = 0,14). Kävi ilmi, että LLC osoitti tiheämpi sellulaarisuus ja aktiivisen proliferaation histologinen tutkimus (Fig. 4). Tuloksemme olivat yhtäpitäviä tulos viittaa, että LLC näyttää aggressiivisempi profiili kuin A549 [22], [23]. Koska ei ole potilaalle tehdä eläinmallissa hyvänlaatuinen keuhkokasvaimen, me aiemmin mitattu APTT identtisillä kuvantamisen protokollan useita erilaisia ​​solulinjoja in vitro [34]. Kun tutkimuksessa APTT normaalissa keuhkojen solulinja (HSAEC1-KT) oli paljon pienempi kuin pahanlaatuinen kasvain solulinjoissa (A549 ja H1299). Edelleen APTT normaalissa solulinjassa lisääntyi merkittävästi sen jälkeen, kun solu ajettiin oncogenesis. Näiden tulosten perusteella uskomme, että havaittu korjattu APTT ryhmien välillä voisi heijastaa eri kudosten pitoisuus liikkuvien proteiinien /peptidien. Niinpä postuloivat että tulokset paljastaisi mahdollisuuksia APT kuvantamisen karakterisointiin kasvaimen tyyppejä, joilla on erilaiset histologisia piirteitä, erityisesti välillä hyvän- että pahanlaatuisia. Selvittämään onko APT kuvantamisen voisi erottaa keskuudessa tietyntyyppisiä keuhkokasvaimia, esim. keskuudessa ei-pienisoluisen keuhkosyövän välillä tai ei-pienisoluinen keuhkosyöpä ja pienisoluinen keuhkosyöpä, lisätutkimukset ovat tarpeen määrittää suhde APTT ja ”maligniteetin” käyttäen useita erilaisia ​​/laadut keuhkotuumoreiden.

Vaikka emme määrällisesti epähomogeenisuuden, joka voi muuttaa aikana hengityksen keuhkoissa, tuloksemme osoittivat, että APT kuvantaminen on mahdollista määritellä keuhkokasvaimia liikkuvassa keuhkoissa, kun valmiste pulssi ja hankinta olivat täysin synkronoitu jatkuvasti hengitystä. Koska on vaikea kontrolloida hengitystä potilailla, meidän pitäisi arvioida tarkemmin, miten liikkeen vaikutuksia APT signaali ja miten voimme voittaa tämän ongelman. Olemme osoittaneet, että hengitysteiden gating auttaisi toteuttamaan CEST kuvantamisen ihmisen munuaisen [35]. Jos menetelmää voitaisiin panna täytäntöön määräyksen hengitystä hold (-20 t) nopealla kuvantamisen järjestyksessä kuten avain-reikäinen CEST [36], tämä auttaa myös minimoimaan vaikeudet liittyvät hengityksen liikkeen. Nämä ajatukset yhdessä liikkeessä Johtamisopit [37] voi edetä kliinisiin käännöksen menetelmän keuhkoissa.

Koska se on edelleen häpeään poimia APT vaikutus, mittaus voi parantua vankka ideoita tuleviin tutkimuksiin. Ensiksi z-spektri voidaan tarkemmin interpoloidaan lisääntynyt määrä taajuustoleranssi todella mitattujen, erityisesti taajuusalueilla osoittaa piikkien APT (± 2-5 ppm) ja bulk vedessä (± ~ 1 ppm). Riittävä määrä siirtymät tulisi päättää huomioiden koko skannauksen ajan, erityisesti ihmisen tutkimus. Muutos irtotavarana veden huipun B

0 homogeeninen tehokkaammin arvioidaan ja korjataan keräämällä B

0 kartta [38]. Jos kohde kemiallinen muutos on lähempänä vettä resonanssia ja vesi huippu z-spektri on laajempi (suora vesi kyllästyminen vaikutus on merkittävä), B

0 korjaus voi olla tehokas käyttämällä WASSR (kyllästy vedellä shift-viittaukset) menetelmällä [ ,,,0],39], vaikka se ei ollut nykyisessä tutkimuksessa. Vähentää vaikutukset tausta MT ja epähomogeenisuuden, Scheidegger et al. raportoitu APT-SAFARI (kylläisyys järjestelmä-kyllästyminen taajuus vuorottelevat RF säteilytys), jonka pulssi off-resonanssi kylläisyyttä moduuli seuraa yhden siivu EPI lukema joissa ± 3,5 ppm samanaikaisesti tyydyttyneitä [40]. Jos haluat viittaus kudoksen keuhkokasvaimia edellä, kehittäminen CEST järjestyksessä yhdessä erittäin lyhyen kaikuajan (UTE) MRI [24], [25] tai SWIFT (pyyhkäisy kuvantaminen Fourier-muunnos) -CEST [41], joka mahdollistaa tuottavan MR signaali keuhkoparenkyymistä saattavat olla tehokkaita.

Yhteenvetona, esillä oleva tutkimus osoittaa, että APT kuvantaminen on mahdollista ja on mahdollista tarjota syöpäspesifisessä kuvantamisen luonnehtia tyyppisiä tai luokan keuhkosyöpään invasiivisesti. Menetelmä voi olla tunnusmerkkiosassa testi keuhkojen kasvaimet ja voi lopulta vähentää tarvetta invasiivisia neulabiopsian tai resektiota. Voimme ehkä päättää asianmukaista hoitoa, aloittaa hoidon alkuvaiheessa ja seurata etenemistä kasvain tai arvioida hoitovaste.

Kiitokset

Tekijät kiitos Drs. Zhou ja van Zijl Johns Hopkins University tarjota ohjelmaa analyysi z-spektrien ja Drs. Lenkinski klo UT Southwestern Medical Center ja Hatabu Brigham ja naisten sairaalan hyödyllistä keskustelua.