Abstract
Amid protonoverføring (APT) avbildning er en av de kjemiske utveksling metning transfer (CEST) avbildningsmetoder hvilke bilder utveksling mellom protonene ledig vev vann og amid grupper (NH) av endogene mobile proteiner og peptider. Tidligere arbeid foreslo muligheten for APT avbildning for karakterisering av tumor karakter i hjernesvulst. I denne studien har vi testet muligheten for
in-vivo
APT avbildning av lunge svulst og undersøkt om metoden kan skille de tumortyper på ortotopiske tumorxenotransplantater fra to ondartet lunge kreft cellelinjer. Resultatene viste at APT bildebehandling er mulig å kvantifisere lungesvulster i det glidende lunge. Den målte APT effekten var høyere i den tumor som oppviste mer aktiv spredning enn den andre. Den foreliggende undersøkelse viser at APT avbildning har potensiale for å tilveiebringe en karakterisering test for å skille typer eller grad av lungekreft ikke-invasivt, noe som etter hvert kan redusere behovet invasiv nål biopsi eller reseksjon for lungekreft
relasjon:. Togao O , Kessinger CW, Huang G, Soesbe TC, Sagiyama K, Dimitrov jeg, et al. (2013) Karakterisering av lungekreft med Amid Proton Transfer (APT) Imaging: En
In-Vivo
Study i en ortotopiske Mouse Model. PLoS ONE 8 (10): e77019. doi: 10,1371 /journal.pone.0077019
Redaktør: Stephanie Filleur, Texas Tech University Health Sciences Center, USA
mottatt: 27 juni 2013; Godkjent: 27 august 2013; Publisert: 15 oktober 2013
Copyright: © 2013 Togao et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Denne forskningen ble støttet av Cancer Prevention Forskning Institution of Texas (RP101243-P04) og National Institutes of Health (RO1CA129011). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Lungekreft er den vanligste årsaken til kreft og den ledende årsak til kreft dødsfall i både menn og kvinner i USA. Til tross for dårlig prognose, når lungekreft er resected på Stage 1, er fem års overlevelse så høy som 70% [1]. Tekniske utviklingen i computertomografi (CT) har aktivert større volum dekning med høyere oppløsning og lavere støy, og for tiden høy oppløsning CT (HRCT) er standard avbildningsteknikk for å vurdere lungekreft [2] [3]. Det gir god anatomisk detaljer og antall mindre lunge knuter oppdaget har økt [4]. Når en noncalcified lunge knute blir detektert ved 10 mm, oppfølging CT-undersøkelser for å overvåke veksten av lungen nodul er pålagt. Dersom lunge nodul vokser, blir påfølgende nål biopsi eller video-assistert thoracoscopic reseksjon av lungene nodul anbefalt selv om det fortsatt er argumentet hvordan vi nøyaktig kan måle veksten av lungen nodul [5]. Denne situasjonen forsinker starten av behandlingen, selv når det er nødvendig. I tillegg kumulativ eksponering stråling som følge av gjentatt bruk av CT øker risikoen for kreft og utstedelse av stråledosereduksjon, for tiden, trekker bred oppmerksomhet [6], [7]. Enda viktigere, til tross for fremskritt i vurderingen av ensomme lunge knuter bruker hemodynamisk informasjon fra CT eller biokjemiske egenskaper fra positronemisjonstomografi (PET), vesentlige deler av ensomme lunge knuter forbli ubestemt for spesifikk diagnose [8]. Tidligere data fra multisenterstudier har vist at ca 20% -50% av lunge knuter fjernet ved kirurgi eller ved nålebiopsi var godartet [9], [10]. Disse prisene har vært fortsatt en gjenværende bekymring [1]. Disse rapportene tydelig viser at det er viktig å utvikle alternative bildebehandling metoder som er strålingsfrie og vike andre-trinns karakterisering å skille benign fra ondartet nodule eller skille nodulær typer eller karakterer [11].
Kjemisk utveksling transfer ( CEST) har tiltrukket betydelig oppmerksomhet som en ny mekanisme for å produsere kontrast i MR. Denne nye metoden gir mer detaljert fysiologisk og funksjonell informasjon enn konvensjonell MR og har dukket opp innen molekylær avbildning [12], [13]. CEST kontrast oppnås ved å påføre en presaturation puls ved resonansfrekvensen for en langsom-mellomliggende utveksling proton område (-NH, -OH, eller metall som er bundet vannmolekyl) av endogene eller eksogene midler. Den resulterende mettede eller delvis mettede spinn blir overført til bulk vann via kjemisk utveksling. Følgelig er spesifikk molekyl informasjon innhentet indirekte gjennom hovedmengden vann signal som brukes til å bilde vev. Nettoeffekten av CEST er å redusere massevannsignalintensitet detekteres i en avbildnings eksperiment, for derved å tilveiebringe negativ kontrasten i et bilde [14].
amid protonoverføring (APT) avbildning er en undergruppe av CEST avbildning som refererer spesifikt til kjemisk utveksling mellom protonene av fri vev vann (bulk-vann) og amid-grupper (-NH) av endogene mobile proteiner og peptider. Det har blitt rapportert at slike utskiftbare protoner er mer rikelig i tumorvev enn i friskt vev [15]. Da gjaldt rotter implantert med 9 L gliosarcoma svulster [16], APT bildebehandling var i stand til å skille mellom patologi-bekreftet regioner av svulsten og ødem, som ikke kunne oppnås ved bruk av standard T1 /T2-vektet eller spredning vektet bildebehandling, i som svulsten grensen dukket diffusiv. Tidligere rapporter viste at CEST effekter (APT Skjermstørrelse: APTRs) ble funnet å øke med 3-4% i tumor sammenlignet med peritumoral hjernevev i en eksperimentell rotte glial svulst på 4,7 T [17] og menneskelige hjerne svulst på tre T [18] . I sistnevnte studie med pasienter, de APTRs i 6 hjernesvulster høyverdige (gjennomsnittlig 2,9 ± 0,6% i tumor kjerne og 2,4 ± 0,6% i tumor periferien) var høyere enn i 3 lavgradige hjernesvulster (gjennomsnittlig 1,2 ± 0,2 %). Det antas at disse funnene er konsistente med arbeid ved Howe et al. [19] som fant at disse mobile proteinkonsentrasjonen var høyere i tumorer enn i vanlig hvit substans, og økte med svulst karakter i den menneskelige hjernen.
I motsetning til avbildning av hjernen,
in vivo
MR i lungene er utfordrende på grunn av de iboende problemer forbundet med egenskapene til det organ, inkludert hjerte- og lungebevegelsesartifakter, kraftig magnetfelt følsomhet som følge av store luft-vev grensesnitt [20], [21]. Spesielt kan de markerte følsomhetsvirkninger i lungen dynamisk å endre det magnetiske feltet homogenitet i løpet av respirasjonssyklusen, og således kan føre til endringer i resonansfrekvensene for de forskjellige proton bassengene i vevet. Målene for vår studie er å teste muligheten for APT avbildning av lungesvulster i en levende mus, og for å undersøke om APT bildebehandling kan være en karaktertest av lungesvulster. I denne studien, testet vi i luft gated APT avbildning i henhold til ventilasjon av ortotopiske tumorxenografter fra to ondartede lunge-cancercellelinjer: en er human lunge adenocarinoma, A549, og den andre er murine Lewis lungekarsinom (LLC). Det er velkjent at LLC er en svært ondartet kreft og viser mer aggressiv progresjon enn A549 etter transplantasjon i lungene [22], [23].
Materialer og Metoder
Animal Protokoll
dyret protokoller ble godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité ved UT Southwestern Medical Center, og forsøkene ble utført i samsvar med National Institutes of Health Retningslinjer for bruk av forsøksdyr. De ortotopiske modeller for lungekreft i mus ble innført ved den fremgangsmåte som tidligere er rapportert [22]. Kort sagt ble hunn atymiske mus (25-30 g) injisert intravenøst via halevenen med 0,5 x 10
6 A549-celler (n = 6) eller LLC-celler (n = 6). Tumorene fikk vokse for å vise omtrent 1,0 x 10
6-7 relativ lysintensitet på bio-luminescens imaging (BLI) og underkastet MRI-undersøkelse. Alle dyr ble avlivet og lungene ble høstet etter MR sesjon.
Under anestesi med 1,5-2% isofluran (AERRANE, Baxter Healthcare Corporation, IL) blandet i 100% oksygen, en 1 cm ikke-metalliske endotrakeal tube (20-gauge) ble plassert via trakeostomi. Den kanylert Dyret ble deretter koblet til en ventilator lite dyr (flexiVent, SCIREQ, Quebec, Canada) med en tilnærmet ~3 m rør i liggende stilling med thorax sentrert til midten av RF-spole som tidligere rapportert [24], [ ,,,0],25]. Dyret ble mekanisk ventilert for konstant amplitude og frekvens av respirasjon ved omtrent 32 åndedrag /min, i hvilken inhalasjon (I) -to-utånding (E) (I /E) var 2/3 (I = 100 msek, E = 150 msek) og slutt utløp for 1,6 s, henholdsvis. Åndedretts sensor ble plassert på magen av musen. I tillegg har vi begrenset intrapulmonal trykket ved utgangen av inspirasjonsfasen som 20 cm H
2o slik at lungen var oppblåst inntil intrapulmonal trykket blir 20 cm H
2o.
MR
MR ble utført med en 7 T lite dyr MR-system (Varian, Inc., Palo Alto, CA) med en 40 mm (ID) radiofrekvens (RF) coil. Først ble lav oppløsning multi-slice bildebehandling utført på thorax-regionen for å bekrefte plasseringen og orienteringen av lungen. Axial T2-vektet multi-slice bilder som omfatter hele lungen ble deretter oppnådd med en rask spin-ekko sekvens (repetisjon tid /ekko tid = 2500/40 msek, synsfelt = 30 × 30 mm, matrix = 128 × 128, skive tykkelse = 1 mm, uten opphold, antall eksitasjoner = 8). På en enkelt 1-mm-skive, opptegning av tumor (e), ble APT avbildning utført med luft gating under respirasjon omtalt over, ved å bruke en MR kompatibel med liten dyr overvåkningsanordning (SA Instruments, Inc., Stony Brook, NY) . Fast spin-echo bilder ble utført etter en presaturation puls (kontinuerlig-bølge blokk puls, B1 = 1,7 jjT, varighet = 4 s), som ble påført ved 25 frekvensforskyvninger 6–6 ppm med et intervall på 0,5 ppm. I dette system ble det 4 s-presaturation puls påført over 2,5 respirasjonssyklusen, og bildet ble ervervet ved utgangen ekspirasjonsfase (fig. 1) ved hver offset-frekvensen. Denne raske spin-ekko-sekvens ble tilpasset risk k-plass bestilling for å fremkalle virkningen av presaturation på bildekontrast. Andre bildeparametere var: TR /TE = 5400 /8,94 ms, FOV = 30 × 30 mm, ekko tog lengde = 16, matrix = 128 × 64 (rekonstruert til 256 × 256), NEX = 4. kontroll bilde uten presaturation puls ble også anskaffet ved utgangen ekspirasjonsfase. Sum anskaffelses tid for hvert dyr var ca. 45 min.
Dyret ble mekanisk ventilert for konstant amplitude og frekvens av åndedrett ved 32 åndedrag /min i hvilken innånding og ende-utløp var 0,2 s og 1,6 s, henholdsvis. Lungen ble oppblåst til intrapulmonal trykket blir 20 cm H
2o. Fast spin-ekkobilder ble oppnådd etter en presaturation puls (kontinuerlig-bølge blokk puls, B1 = 1,7 jjT, varighet = 4 s) i slutt ekspirasjonsfase.
MR dataanalyse
Alle bildedata ble analysert med et program skrevet i interaktiv dataspråk (IDL, Forskning Systems, Inc., Boulder, Colorado) [18] og ImageJ (versjon 1.43 u; National Institutes of Health, Bethesda, MD). Definisjonene og terminologi som brukes i denne studien er sammenfallende med tidligere papirer [18], [26]. I korthet, blir magnetiseringen overføringsforholdet (MTR) definert som: MTR = 1-S
sat /S
0, hvor S
satt og S
0 er signal- intensiteter med og uten presaturation puls hhv. I databehandling, bildene innhentet ved 25 frekvensforskyvninger ble først organisert for å lede den z-spektrum. Deretter ble den z-spektrum montert på en bildeelement-for-bildeelement basis i henhold til fremgangsmåten ved hjelp av en gaussisk passende etterfulgt av 12
th-ordens polynom tilpasning av positive og negative sider av frekvensforskyvninger, henholdsvis, som beskrevet i tidligere litteratur [17], [18]. Deretter ble den opprinnelige z-spektrum korrigert piksel-messig for de B
0 inhomogenitet effekt gjennom interpolering og sentrering av z-spektrum. MTR asymmetri (MTR
asym) ble definert som: MTR
asym = MTR (+ offset) – MTR (-offset) = S
sat (-offset) /S
0-S
satt (+ offset) /S
0.
MTR
asym beregnet på offset på ± 3,5 ppm reflekterer APT ratio (APTR) og dermed
asym kartet MTR på ± 3,5 ppm kalles som APT-vektet bilde. bilder APT vektet ble generert: MTR
asym (3,5 ppm) = MTR (3,5 ppm) – MTR (-3,5 ppm) = S
satt (-3,5 ppm) /S
0-S
satt (3,5 ppm) /S
0. For å måle den lokale MTR
asym, sirkulære region-of-interesse (Rois, typisk size = 0,34 mm
2, Fig. 2B) ble omhyggelig plassert på svulster. Når det var flere svulster på bildet, i gjennomsnitt vi resultatene for å lage en representativ verdi for dyret. De ROIs ble også plassert i ryggmargen for en referanse. Derfor vi beregnet korrigerte MTR
asym i svulsten ved normalisering hjelp MTR
asym i normalt vev (målt MTR
asym i tumor trekkes etter at det i ryggmargen) som vanlig i hjernen studier [17] [18] og sammenlignet de korrigerte MTR
asym mellom to forskjellige typer lunge svulst, A549 og LLC.
Representative T2-vektede bilder (til venstre) og APT-vektet bilde (høyre, MTR
asym kart på 3,5 ppm) av A549 (A) og LLC (B) der svulstene (åpne piler) er avgrenset lysere enn omkringliggende vev, inkludert ryggmargen (lukkede piler) og skjelettmuskulatur. Et typisk område av interesse å måle signalintensiteten på en tumor er demonstrert (B).
Histologi
Etter eutanasi ble muse lungene oppblåst i lukket bryst tilstand ved trakeal inndrypping 10% fosfat-bufret formaldehyd. Etter in situ fiksering, ble lungene fjernet og nedsenket i 10% formalin. Lungevev ble innebygd i optimal skjæring temperatur sammensatte og flash frosset. Vevet ble seksjonert på en Leica kryostat 3050S på 8 um. Patologiske skiver ble oppnådd i et aksialt plan og farget for hematoxylin-eosin (HE) for mikroskopisk undersøkelse. Ki67 immunhistokjemisk farging ble utført med standard protokollen [27]. En økning i Ki67-ekspresjon tyder på en økning i mitotiske celle aktivitet og proliferasjon.
Statistical Analysis
Alle verdier ble uttrykt som gjennomsnitt ± standardavvik (SD). MTR
asym ble sammenlignet mellom A549 og LLC grupper av Student t-tester ved hver gitt frekvens. Alle statistiske analyser ble utført ved hjelp av en kommersielt tilgjengelig programvare (Prism 5.0, GraphPad Software, Inc., San Diego, CA), og
P
. 0,05 ble ansett for å indikere en statistisk signifikant forskjell
Resultater
APT Imaging
dyrene viste omtrent 1,0 × 10
6-7 relative lysintensiteten i BLI på 5-7 uker (A549) eller 3 uker (LLC ) etter at cancerceller, injeksjoner, og ble utsatt for den APT MR. På loka multi-skive T2-vektede bilder, antallet, formen og størrelsen på svulstene ble variert, hvilket indikerer heterogen progresjonen av disse kreftformene. Vi har valgt en enkelt aksial plate (1 mm) som avgrenset det maksimale området for den største tumor for den videre APT MR-avbildning i hvert dyr. På det valgte bildet, den gjennomsnittlige størrelser (maks diameter) av svulster som var involvert i APT målingen var 2,0 ± 0,5 mm i A549-gruppen og 2,6 ± 1,4 mm i Advisor gruppe der ingen betydning ble funnet i størrelse mellom gruppene (P = 0,35). Alle dyrene ble vellykket inngjerdet med åndedrett og ingen bilde ble degradert av luftveisbevegelsesartefakter til enhver frekvens offset.
Figur 2 viser representative tilfeller av både A549 og LLC grupper. T2-vektede bilder viser en enkelt eller flere enslige knuter (åpne piler) i lungen i A549 (fig. 2A, venstre) eller LLC (fig. 2B, venstre) gruppene, respektivt. På APT-vektet bilder (MTR
asym kart på ± 3,5 ppm) av A549 (Fig. 2A, høyre) og Advisor (Fig. 2B, høyre), svulstene dukket lysere enn omkringliggende vev, inkludert ryggmargen (stengt piler) og skjelettmuskulatur. Z-spekteret av LLC (n = 6) var mer asymmetrisk enn den for A549 (n = 6) hvor S
0 /S
sat (%) var lavere ved positive forskyvninger enn den ved negativ forskyvninger (fig. 3A, B). Følgelig MTR
asym i LLC var konsekvent høyere enn i A549 (ved 1 ppm) og ble observert signifikante forskjeller mellom gruppene ved 2 ppm (6,0 ± 1,8% vs. 2,9 ± 1,5%,
P
= 0,01) og på 3,5 ppm (3,2 ± 2,9% vs. 0,7 ± 1,3%,
P
0,05). Den korrigerte MTR
asym (fig. 3C) mellom de to typer av tumorer ble maksimum ved 3-3,5 ppm og viste signifikante forskjeller ved 3,5 ppm (7,8 ± 3,9% vs. 2,7 ± 1,9%,
P
0,05, figur 3D)
Z-spektra av A549 (A) og (B) LLC tumorer sammenlignet med den i ryggmargen som en referanse, viser at LLC tumor har en større CEST effekt.. enn A549 svulst. Korrigert MTR
asym spektra av A549 og LLC (C) og korrigert MTR
asym ved 3,5 ppm (D) viser at LLC har en større virkning enn APT A549, noe som kan være relatert til malignitet av tumorene. *,
P
≤0.05; **, P≤0.01; ***, P≤0.001 av t-test.
Histologi
Figur 4 demonstrerte de typiske microphotographs farget av HE og Ki67 i begge typer svulster. LCC (fig. 4C) viser en høyere celletetthet og større cellekjerner i forhold til A549 (fig. 4A) i HE-farging. Ki-67-farging avdekker større fraksjon av positive celler, som finnes i LCC (fig. 4D) mer enn i A549 (fig. 4B). Dette indikerer at LLC i besittelse av et større antall celler i aktive faser av celledelingen syklus (G
1, S, G
2, og mitose), og således er det mer aktiv spredning enn A549.
Hematoxylin-eosin-farging (opprinnelig forstørrelse x 400) viser at LCC (C) har høyere celletetthet og større cellekjerner i forhold til A549 (A). Ki-67 farging (opprinnelig forstørrelse × 200) avslører større andel av positive celler sett i LCC (D) enn i A549 (B). Dette indikerer nærværet av et større antall celler i aktive faser av cellesyklusen (G
1, S, G
2, og mitose) og dermed den aggressive natur LCC.
diskusjon
i denne studien, viste vi muligheten for
in vivo
APT avbildning av lungesvulster i orthotopic musemodell og at metoden kvantitativt stående to forskjellige typer lunge svulster. Vår største bekymring var hvorvidt den lange (4 s) kontinuerlig-bølge fremstilling puls over flere respirasjonssykluser kunne mette amid-proton signalet utveksling med den for bulk vann homogent ved hver frekvens forskjøvet over brystkassen, inkludert tumorer. Med en enkel luft gating, avhenger selve TR på respirasjonsfrekvens som ofte endres i henhold til fri pust, som fører modulering av MR signalintensitet. Enda viktigere, endring av respiratorisk frekvens og amplitude fører annerledes utflukt av svulstene i lungene [28], [29] hvor svulstene kan bli utsatt for ulike nivå av felt inhomogeneity eller virkning presaturation puls i hvert signal oppkjøpet. For å minimalisere disse effektene, benyttet vi et lite dyr ventilator for å innføre konstant frekvens og amplitude av den åndedrett, slik at preparatet puls og påfølgende anskaffelse ble gjennomført ved et fast tidsstyrings fullstendig under pusting (fig. 1). Vi valgte også en sentriske k-space beordret rask spin-ekko sekvens som det er mindre følsom for mottakelighet effekt. Under disse betingelser, den erholdte z-spektra viste rimelig små variasjoner mellom dyrene på et gitt frekvensforskyvning (Fig. 3A og B), og kunne skille de forskjellige typer av tumorer i lungen (fig. 3 C og D).
de målte asymmetri kurvene i begge typer svulster viser at MTR
asym økte fra resonans i forhold til bulk-vann (0 ppm) og nådde maksimum ved 2 ppm, og deretter redusert ved høyere offset (2- 5 ppm). Dette er i overensstemmelse med den MTR
asym observert i hjernen vev [16], [17], [30]. Det ble rapportert i en studie som NMR-amid-protonene i mobil protein /peptid-sidekjeder (Gin, Asn) og ryggbein resonans ved 6,8 ppm (2 ppm nedfelt fra vannet signal) og i 8/2 til 8/4 (3,5 ppm nedfelt fra vannet signal) ppm-området, henholdsvis [31]. Disse er også observert i normale vev, og således bakgrunnen MT-effekten ikke er symmetrisk i forhold til vannet resonans i frekvensområdet av alifatiske (2-5 ppm). Denne iboende asymmetrisk MT effekt, intramole og interatomHauser effekter (NOE) av alifatiske protoner mobile makromolekyler og metabolitter forurense målt CEST (APT) effekt i den observerte MTR
asym [16], [32]. For å eliminere disse effektene, er størrelsen av APTR ofte bestemmes ut fra differansen av MTR
asym ved lesjonen og kontralaterale regionene i de tidligere studiene hjernen [15], [17]. Vår studie i orthotopic lungekreft modellen ikke har en slik henvisning vev siden kontralateral normal lungeparenkym har nesten ingen signal. Derfor prøvde vi å bruke ryggmargen som en referanse vev (Fig. 3A og B). MTR
asym i ryggmargen var -4 til -1%, som var omtrent samme nivå og i samsvar med det som er rapportert i den normale hjernen vev [16], [17]. Den korrigerte MTR
asym (MTR
asym trekkes ved at det i ryggmargen) i begge gruppene øke fra 1 ppm og nådd maksimalt på 3,5 ppm og viste statistisk signifikant sammenheng mellom A549 og LLC grupper på 1,5-3,5 ppm (fig. 3C). Den korrigerte MTR
asym på 3,5 ppm kunne skille mellom to typer svulster; det var høyere i LLC enn i A549 (Fig. 3D).
Forrige studien viste at BLI tilbudt en enkel og rask teknikk for å vurdere tumorvekst i gnagermodeller av hjernesvulst invasivt, som korrelert godt med MR [33 ]. BLI ble også demonstrert å være en pålitelig metode for å overvåke veksten av humane lungekreftceller i ortotopiske murine modeller [23]. Derfor brukte vi BLI å bestemme tidspunktet for å gjennomføre APT bildebehandling i hvert dyr. De timings vise 1,0 × 10
6-7 relative lysintensiteten etter kreftcellen injeksjon variert og var litt forskjellig mellom gruppene (5-7 uker for A549 og 3 uker for LLC). Selv om det er vanskelig å sikre hvorvidt utviklingsstadiet var ekvivalent mellom gruppene, størrelsen av svulster som vi målte APT var ikke forskjellig mellom gruppene (p = 0.14). Det ble avslørt at den LLC viste tettere cellularitet og mer aktiv spredning i histologisk undersøkelse (fig. 4). Resultatene var i overensstemmelse med det resultat henviser til det LLC viser mer aggressiv profil enn A549 [22], [23]. Siden det er ingen ortotopisk dyremodell av pulmonal godartet nodul, vi tidligere målte APTR med identisk avbildningsprotokollen i flere typer cellelinjer in vitro [34]. I studien, APTR i en normal lunge cellelinje (HSAEC1-KT) var mye lavere enn for de ondartede tumorcellelinjer (H1299 og A549). Videre er APTR i normal cellelinjen markert øket etter at cellen ble drevet onkogenese. Basert på disse resultatene, mener vi at den observerte korrigert APTR mellom gruppene kan reflektere ulike vev konsentrasjon av mobile proteiner /peptider. Dermed postulerer vi at resultatene ville avsløre potensialet i APT avbildning for karakterisering av tumortyper som besitter ulike histologiske funksjoner, spesielt mellom godartet og ondartet. For å belyse hvorvidt APT bildebehandling kunne skille mellom bestemte typer lungesvulster, f.eks blant ikke-småcellet karsinom eller mellom ikke-småcellet lungekreft og småcellet lungekreft, videre studier er nødvendig for å kvantifisere forholdet mellom APTR og «malignitet» med flere forskjellige typer /grader av lungesvulster.
selv om vi ikke kvantifisere felt inhomogenitet som kan endre under respirasjonen i lungen, resultatene indikerte at APT avbildning er mulig å kvantifisere lungesvulster i den bevegelige lungen når preparatet puls og anskaffelse ble fullstendig synkronisert med en konstant åndedrett. Ettersom det er vanskelig å kontrollere respirasjon hos pasienter, bør vi vurdere nærmere hvordan motion effekter på APT signal, og hvordan vi kan løse dette problemet. Vi har vist at luft gating vil bidra til å implementere CEST avbildning i human nyre [35]. Ved fremgangsmåten kan bli utført i henhold til pust hold (-20 e) med en rask bildesekvens som nøkkel-hull CEST [36], vil dette også bidra til å minimere de vanskeligheter som gjelder luftbevegelse. Disse ideene i forbindelse med bevegelsesstyring paradigmer [37] kan gå videre kliniske betydningen av metoden i lungen.
Som det er fortsatt skamme å trekke ut APT effekt, målingen kan forbedres ved robuste ideer for fremtidige studier. For det første kan z-spektra bli mer presist interpoleres ved økt antall av frekvensforskyvninger virkelig målte, spesielt for frekvensområdene som viser de toppene for APT (± 2-5 ppm) og bulk vann (± ~ 1 ppm). Tilstrekkelig antall forskyvninger må avgjøres med hensyn til total skanning tid, spesielt for human studie. Skiftet av bulk vann peak av B
0 inhomogeneity er mer effektivt beregnet og korrigert ved å samle B
0 kart [38]. Hvis målet kjemisk skift er nærmere vann resonans og vannet topp i z-spekteret er bredere (direkte vannmetning effekten er fremtredende), B
0 korreksjon kan være effektivt ved hjelp WASSR (vannmetning skift referering) metoden [ ,,,0],39] selv om det ikke var tilfelle i den aktuelle studien. For å redusere effekter fra bakgrunnen MT og felt inhomogeneity, Scheidegger et al. rapportert APT-SAFARI (metning ordningen-metning med frekvens veksel RF-bestråling) med et pulserende off-resonans metning modul etterfulgt av en enkelt-skive EPI leses ut hvor ± 3,5 ppm samtidig mettet [40]. Å ha henvisning vev til lungesvulster omtalt ovenfor, utvikling av CEST sekvens i forbindelse med ultra-kort ekko tid (UTE) MR [24], [25] eller SWIFT (feie bildebehandling med Fourier transform) -CEST [41] som gjør det mulig å produsere MR-signalet fra lunge parenchyma kan være effektiv.
i sammendrag, demonstrerer foreliggende studie at APT avbildning er gjennomførbart, og har potensial til å gi kreft-spesifikk avbildning for å karakterisere typer eller grad av lungekreft ikke-invasivt. Fremgangsmåten kan være en karakteriserende test av lungesvulster og kan til slutt redusere behovet invasiv biopsi eller reseksjon. Vi kan være i stand til å bestemme riktig behandling, starter tidlig behandling og overvåke progresjon av tumor eller for å vurdere respons på behandling.
Takk
Forfattere takke legene. Zhou og van Zijl ved Johns Hopkins University for å tilveiebringe et program for analyse av z-spektra og Drs. Lenkinski ved UT Southwestern Medical Center og Hatabu ved Brigham and Women Hospital for nyttig diskusjon.
