PLoS ONE: Karakterisering af lungekræft af amid Proton Transfer (APT) Imaging: en in vivo studie i en ortotopisk Mouse Model

Abstrakt

amid proton overførsel (APT) billeddannelse er en af ​​de kemisk udveksling mætning overførsel (CEST) imagografimetoder hvilke billeder udvekslingen mellem protoner af frit væv vand og amidgrupper (NH) af endogene mobile proteiner og peptider. Tidligere arbejde foreslog evne APT billeddannelse til karakterisering af tumorale kvalitet i hjernetumor. I denne undersøgelse testede vi muligheden for

in vivo

APT billeddannelse af lungetumor og undersøgt, om metoden kan differentiere de tumorale typer på ortotopisk tumorxenotransplantater fra to ondartet lunge cancercellelinjer. Resultaterne viste, at APT billeddannelse er muligt at kvantificere lungetumorer i den bevægende lunge. Den målte APT virkning var højere i tumoren, som udviste mere aktiv proliferation end den anden. Nærværende undersøgelse viser, at APT billeddannelse har potentialet til at give en karakterisering test til at skelne typer eller kvalitet af lungekræft ikke-invasivt, hvilket i sidste ende kan reducere behovet invasive nål biopsi eller resektion for lungekræft

Henvisning:. Togao O , Kessinger CW, Huang G, Soesbe TC, Sagiyama K, Dimitrov I, et al. (2013) Karakterisering af lungekræft af amid Proton Transfer (APT) Imaging: En

In-vivo

Undersøgelse i en ortotopisk musemodel. PLoS ONE 8 (10): e77019. doi: 10,1371 /journal.pone.0077019

Redaktør: Stephanie Filleur, Texas Tech University Health Sciences Center, USA

Modtaget: 27. juni, 2013; Accepteret: August 27, 2013; Udgivet: 15 oktober 2013

Copyright: © 2013 Togao et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Denne forskning blev støttet af Forebyggelse Forskning Institution of Texas (RP101243-P04) og National Institutes of Health (RO1CA129011). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Lungekræft er den hyppigste årsag til kræft og den førende årsag til kræft dødsfald i både mænd og kvinder i USA. På trods af den dårlig prognose, når lungekræft er resekteres på trin 1, fem-års overlevelse er så høj som 70% [1]. Den tekniske udvikling i computertomografi (CT) har gjort det muligt større volumen dækning med højere opløsning og lavere støj, og i øjeblikket høj opløsning CT (HRCT) er den standard billedbehandling teknik til vurdering af lungekræft [2] [3]. Det giver fremragende anatomiske detaljer og antallet af mindre lungeknuder detekterede steget [4]. Når en noncalcified lunge knude opdages ved 10 mm, opfølgning CT-undersøgelser for at overvåge væksten af ​​lungen knude har mandat. Hvis lungeknude vokser, er efterfølgende nål biopsi eller video-assisteret torakoskopiske resektion af lungeknude anbefales selv om der stadig argument os præcist måle væksten af ​​lungeknude [5]. Denne aktuelle situation forsinker starten af ​​behandlingen, selv når det er nødvendigt. Desuden kumulative stråling eksponering fra gentagen brug af CT øger risikoen for malignitet og spørgsmålet om reduktion af stråledosis, i øjeblikket, trækker stor opmærksomhed [6], [7]. Endnu vigtigere er, trods fremskridt inden vurdering af solitary lungeknuder vha hæmodynamisk information fra CT eller biokemiske karakteristika fra positronemissionstomografi (PET), væsentlige dele af solitary lungeknuder forbliver ubestemt til specifik diagnose [8]. Tidligere data fra flere centre undersøgelser har vist, at ca. 20% -50% af lungeknuder fjernet ved kirurgi eller ved nålebiopsi var godartet [9], [10]. Disse satser har været endnu en resterende bekymring [1]. Disse rapporter viser klart, at det er bydende nødvendigt at udvikle alternative billeddiagnostiske metoder, der er stråling-fri og afkaster andet trin karakterisering at skelne benigne fra maligne knude eller differentiere nodulær typer eller kvaliteter [11].

kemisk udveksling overførsel ( CEST) har trukket stor opmærksomhed som en ny mekanisme til at producere kontrast i MR billeddannelse. Denne nye metode en mere detaljeret fysiologisk og funktionel information end konventionel MR billeddannelse og har vist sig i området for molekylær billeddannelse [12], [13]. CEST kontrast opnås ved at anvende en Formaetning puls ved resonansfrekvensen af ​​en langsom mellemliggende udveksling proton websted (-NH, -OH eller metal bundet vandmolekyle) af endogene eller exogene midler. Den resulterende mættet eller delvist mættet centrifugering overføres til bulk vand via kemisk udveksling. Følgelig er specifik molekylær information indhentet indirekte gennem størstedelen af ​​vandet signal anvendes til at afbilde væv. Nettoeffekten af ​​CEST er at reducere størstedelen af ​​vandet signalintensitet detekteret i et billeddannende eksperiment, hvorved der tilvejebringes negativ kontrast i et billede [14].

amidproton overførsel (APT) afbildning er en delmængde af CEST billeddannelse som henviser specifikt til kemisk udveksling mellem protoner i frit væv vand (bulk-vand) og amidgrupper (NH) af endogene mobile proteiner og peptider. Det er blevet rapporteret, at sådanne udskiftelige protoner er mere rigelige i tumorvæv end i raske væv [15]. Når den anvendes på rotter implanteret med 9 L gliosarcoma tumorer [16], APT billeddannelse kunne skelne mellem patologi-bekræftet regioner af tumoren og ødem, som ikke kunne opnås ved anvendelse af standard T1 /T2-vægtede eller diffusion-vægtet imaging, i som tumoren grænsen optrådte diffusive. Tidligere rapporter viste, at CEST effekter (APT nøgletal: APTRs) blev fundet at stige med 3-4% i tumor i forhold til peritumoral hjernevæv i en eksperimentel rotte glialtumor på 4,7 T [17] og menneskelig hjernetumor 3 T [18] . I sidstnævnte undersøgelse af patienter, de APTRs i 6 high-grade hjernetumorer (gennemsnit 2,9 ± 0,6% i tumor kerne og 2,4 ± 0,6% i tumor periferi) var højere end i 3 lav kvalitet hjernetumorer (gennemsnit 1,2 ± 0,2 %). Det formodes, at disse resultater er i overensstemmelse med arbejde ved Howe et al. [19] som fandt, at disse mobile proteinkoncentrationer var højere i tumorer end i normal hvid substans, og steg med tumorklassificering i den menneskelige hjerne.

modsætning hjernescanning,

in vivo

MRI af lungen er udfordrende på grund af de iboende vanskeligheder forbundet med egenskaber for orgel, herunder respiratoriske og hjerte bevægelsesartefakter, svær magnetfelt modtagelighed skyldes store luft-væv grænseflader [20], [21]. Især kan den udtalte modtagelighed virkninger i lungerne dynamisk ændre magnetfeltet homogenitet under respirationscyklus og kan derfor medføre forskydninger i resonansfrekvenserne for de forskellige proton pools i vævet. Formålene med vores undersøgelse er at afprøve gennemførligheden af ​​APT billeddannelse af lungetumorer i en levende mus og at undersøge, om APT billedbehandling kan være en karakterisering test af lunge tumorer. I denne undersøgelse testede vi respiratoriske gated APT billeddannelse under ventilation på ortotopisk tumorxenotransplantater fra to maligne lungekræft cellelinier: den ene er human lunge adenocarinoma, A549, og den anden er murine Lewis lungecarcinom (LLC). Det er velkendt, at LLC er en yderst ondartet kræft og viser mere aggressiv progression end A549 efter transplantation i lungerne [22], [23].

Materialer og Metoder

Animal Protocol

de dyr protokoller blev godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg på UT Southwestern Medical center, og forsøgene blev udført i overensstemmelse med National Institutes of Health retningslinjer for anvendelse af forsøgsdyr. De ortotopisk modeller af lungekræft i mus blev indført ved den metode, der tidligere er rapporteret [22]. Kort fortalt blev kvindelige athymiske mus (25-30 g) injiceret intravenøst ​​via halevenen med 0,5 × 10

6 A549-celler (n = 6) eller LLC-celler (n = 6). Tumorer fik lov til at vokse til at vise ca. 1,0 x 10

6-7 relative lysintensitet på bio-luminescens imaging (BLI) og underkastet MRI undersøgelse. Alle dyr blev aflivet, og lunger blev høstet efter MR billeddannelse session.

Under anæstesi med 1,5-2% isofluran (AERRANE, Baxter Healthcare Corporation, IL) blandet i 100% oxygen, ikke-metalliske en 1 cm endotracheal rør (20-gauge) blev placeret via trakeostomi. Den kanyleret dyr blev derefter forbundet til et lille dyr ventilator (flexiVent, SCIREQ, Quebec, Canada) med en ca. -3 m rør i rygleje med thorax centreret på midten af ​​RF-spolen som tidligere beskrevet [24], [ ,,,0],25]. Dyret blev mekanisk ventileret for konstant amplitude og frekvens af respiration ved ca. 32 vejrtrækninger /min, hvor indånding (I) -til-udånding (E) forhold (I /E) var 2/3 (I = 100 msek, E = 150 ms) og end-udløb for 1,6 s, hhv. Respiratorisk sensor blev anbragt på abdomen af ​​musen. Desuden begrænsede vi intrapulmonal pres ultimo inspiratorisk fase som 20 cm H

2O så lungerne var oppustet indtil intrapulmonal trykket bliver 20 cm H

2O.

MR Imaging

MR-billeddannelse blev udført med en 7 T lille dyr MR-system (Varian, Inc., Palo Alto, CA) med en 40 mm (ID) radiofrekvens (RF) spole. Først blev lav opløsning multi-slice billeddannelse udført på bryst regionen for at bekræfte placeringen og orienteringen af ​​lungen. Axial T2-vægtet multi-slice billeder omfatter hele lungen blev derefter opnået med en hurtig spin-ekko sekvens (gentagelse tid /echo tid = 2500/40 ms; synsfelt = 30 × 30 mm, matrix = 128 × 128, skive tykkelse = 1 mm, uden pauser, antal excitationer = 8). På en enkelt 1-mm-skive, afgrænse tumor (er), blev APT billeddannelse udført med respiratorisk gating under respiration ovenfor løses ved hjælp af en MR kompatibel lille dyr overvågningsindretning (SA Instruments, Inc., Stony Brook, NY) . Hurtig afledte ekko billeder blev udført efter en Formaetning puls (kontinuerlig-bølge blok puls, B1 = 1,7 uT, varighed = 4 s), som blev påført ved 25 frekvensforskydninger fra 6 til -6 ppm med et interval på 0,5 ppm. I dette system blev 4 s-Formaetning puls anvendes over 2,5 respiration cyklus og billedet blev erhvervet ultimo eksspiratorisk fase (fig. 1) ved hver offset-frekvens. Denne hurtige spin-ekko sekvens blev tilpasset centreret k-rummet bestilling at fremkalde virkningen af ​​Formaetning på billedets kontrast. Andre billeddannende parametre var: TR /TE = 5400 /8,94 ms, FOV = 30 × 30 mm, ekko toglængde = 16, matrix = 128 × 64 (rekonstrueret til 256 x 256), NEX = 4. En kontrol billedet uden Formaetning puls blev også erhvervet ultimo eksspiratorisk fasen. Samlet erhvervelse tid for hvert dyr var ca. 45 min.

Dyret blev mekanisk ventileret for konstant amplitude og frekvens af åndedræt på 32 vejrtrækninger /min, hvor indånding og end-udløb var 0,2 s og 1,6 s, henholdsvis. Lungen var oppustet indtil intrapulmonal trykket bliver 20 cm H

2O. Hurtig spin-ekko billeder blev opnået efter en Formaetning puls (kontinuerlig-bølge blok puls, B1 = 1,7 uT, varighed = 4 s) i sluteksspiratoriske fase.

MR Imaging dataanalyse

Alle billeddata blev analyseret med et program skrevet i interaktiv data sprog (IDL, Research Systems, Inc., Boulder, CO) [18] og ImageJ (version 1.43 u; National Institutes of Health, Bethesda, MD). De definitioner og terminologi, der anvendes i denne undersøgelse svarer til de tidligere papirer [18], [26]. Kort fortalt er magnetiseringen transfer ratio (MTR) defineret som: MTR = 1-S

sad /S

0, hvor S

sad og S

0 er de signalintensiteter med og uden Formaetning puls , henholdsvis. I databehandlingen, de opnåede ved 25 frekvens forskydninger billederne var først organiseret til at lede z-spektrum. Derefter blev z spectrum monteret på en pixel-for-pixel basis ifølge fremgangsmåden ved anvendelse af en gaussisk fitting efterfulgt af 12

th-polynomium montering på positive og negative sider af frekvensoffsets, henholdsvis som beskrevet i tidligere litteratur [17], [18]. Efterfølgende blev den oprindelige z-spektrum korrigeret pixel-wise for B

0 inhomogenitet virkning gennem interpolation og centreringen af ​​z-spektrum. MTR asymmetri (MTR

asym) blev defineret som: MTR

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

sad (-offset) /S

0-S

sad (+ offset) /S

0.

MTR

asym beregnet ved forskydning på ± 3,5 ppm afspejler APT-forhold (APTR) og dermed MTR

asym kort på ± 3,5 ppm er indkaldt som APT-vægtet billede. APT-vægtede billeder blev genereret: MTR

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

sad (-3,5 ppm) /S

0-S

sad (3,5 ppm) /S

0. For at måle den lokale MTR

asym, cirkulære område-af-interesse (ROI’er, typisk størrelse = 0,34 mm

2, fig. 2B) blev omhyggeligt anbragt på tumorerne. Når der var flere tumorer på billedet, vi gennemsnit resultaterne til at foretage en repræsentativ værdi for dyret. ROI’er blev også placeret i rygmarven til en reference. Derfor beregnet vi korrigeret MTR

asym i tumoren ved normalisering hjælp MTR

asym i det normale væv (målt MTR

asym i tumor trækkes af, at der i rygmarven) som sædvanlig i hjernen undersøgelser [17] [18], og sammenlignede de korrigerede MTR

asym mellem to forskellige typer af lunge tumor, A549 og LLC.

Repræsentative T2-vægtede billeder (til venstre) og APT-vægtede billeder (højre, MTR

asym kort på 3,5 ppm) A549 (A) og LLC (B), hvor tumorer (åbne pile) er afgrænset lysere end de omgivende væv, herunder rygmarv (lukkede pile) og skeletmuskulatur. En typisk område af interesse for at måle signal intensitet på en tumor demonstreres (B).

Histologi

Efter eutanasi blev muselunger oppustet i den lukkede brystet tilstand ved tracheal instillation 10% phosphatbufret formaldehyd. Efter in situ fiksering blev lungerne fjernet og nedsænket i 10% formalin. Lungevævet blev indlejret i optimal skæring temperatur sammensatte og flash frosset. Vævet blev sektioneret på en Leica 3050S kryostat ved 8 um. Patologiske skiver blev opnået i et aksialt plan og farvet for hematoxylin-eosin (HE) til mikroskopisk undersøgelse. Ki67 immunhistokemisk farvning blev udført med standardprotokollen [27]. En stigning i Ki67-udtryk indikerer en stigning i mitotisk celle aktivitet og spredning.

Statistisk analyse

Alle værdier blev udtrykt som gennemsnit ± standardafvigelse (SD). MTR

asym blev sammenlignet mellem A549 og LLC grupper ved Students t-test ved hver given frekvens. Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af en kommercielt tilgængelig software (Prism 5,0, GraphPad Software, Inc., San Diego, CA), og

P

. 0,05 blev anset for at indikere en statistisk signifikant forskel

Resultater

APT Imaging

dyrene viste ca. 1,0 × 10

6-7 relativ lysintensitet i BLI på 5-7 uger (A549) eller 3 uger (LLC ) efter cancercellelinjer injektioner, og blev underkastet APT MR-billeddannelse. På lokaliseringsenheden multi-slice T2-vægtede billeder, antallet, formen og størrelsen af ​​tumorerne blev varieret, hvilket indikerer heterogen progression af disse kræftformer. Vi valgte en enkelt aksial plade (1 mm), som afgrænset det maksimale område af største tumor for yderligere APT MR scanning i hvert dyr. På det valgte billede, de gennemsnitlige størrelser (maksimal diameter) af de tumorer, der var involveret i APT målingen var 2,0 ± 0,5 mm i A549-gruppen og 2,6 ± 1,4 mm i LLC gruppe, hvor ingen betydning blev fundet i størrelse mellem grupperne (P = 0,35). Alle dyr lykkedes gated med åndedræt og ingen billede blev nedbrudt af respiratoriske bevægelsesartefakter på ethvert givet frekvens offset.

Figur 2 viser de repræsentative tilfælde af både A549 og LLC grupper. T2-vægtede billeder viser enkelte eller multiple solitary knuder (åbne pile) i lungen i A549 (Fig. 2A, venstre) eller LLC (fig. 2B, venstre) grupperne. På APT-vægtede billeder (MTR

asym kort på ± 3,5 ppm) A549 (Fig. 2A, højre) og LLC (fig. 2B, højre), tumorerne optrådte lysere end de omgivende væv, herunder rygmarv (lukket pile) og skeletmuskulatur. Z-spektrum af LLC (n = 6) var mere asymmetrisk end den A549 (n = 6), hvor S

0 /S

sad (%) var lavere ved positive forskydninger end den negative forskydninger (fig. 3A, B). Derfor MTR

asym i LLC var konsekvent højere end i A549 (ved 1 ppm), og de betydelige forskelle mellem grupperne blev observeret ved 2 ppm (6,0 ± 1,8% vs. 2,9 ± 1,5%,

P

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

P

0,05). Den korrigerede MTR

asym (fig. 3C) mellem de to typer af tumorer blev maksimum ved 3-3,5 ppm og viste signifikant forskel på 3,5 ppm (7,8 ± 3,9% vs. 2,7 ± 1,9%,

P

0,05, figur 3D)

Z-spektre af A549 (a) og LLC (B) tumorer sammenlignet med den af ​​rygmarven som reference viser, at LLC tumor har en større CEST effekt.. end A549 tumor. Korrigeret MTR

asym spektre af A549 og LLC (C) og korrigeret MTR

asym på 3,5 ppm (D) viser, at LLC har en større APT virkning end A549, som kan være relateret til malignitet af tumorerne. *,

P

≤0.05; **, P≤0.01; ***, P≤0.001 ved t-test.

Histologi

Figur 4 viste de typiske mikrofotografier farves af HE og Ki67 i begge typer af tumorer. LCC (fig. 4C) viser højere celletæthed og større cellekerner sammenlignet med A549 (fig. 4A) i HE-farvning. Ki-67-farvning afslører større fraktion af positive celler, som findes i LCC (fig. 4d) mere end i A549 (fig. 4B). Dette indikerer, at LLC besidder et større antal celler i aktive faser af celledelingscyklussen (G

1, S, G

2, og mitose) og det er således mere aktiv proliferation end A549.

Hematoxylin-eosin farvning (original forstørrelse × 400) viser, at LCC (C) har højere celletæthed og større cellekerner sammenlignet med A549 (A). Ki-67-farvning (oprindelig forstørrelse x 200) afslører større fraktion af positive celler set i LCC (D) end i A549 (B). Dette indikerer tilstedeværelsen af ​​et større antal celler i aktive faser af cellecyklus (G

1, S, G

2, og mitose) og dermed aggressive natur LCC.

diskussion

i den foreliggende undersøgelse, viste vi muligheden for

in vivo

APT billeddannelse af lungetumorer i ortotopisk musemodel og at metoden kvantitativt fornemme to forskellige typer af lunge tumorer. Vores store bekymring var, om den lange (4 s) kontinuerlig bølge forberedelse puls over flere respiratoriske cyklusser kunne mætte amidproton signal udveksle med den for bulk-vand homogent ved hver frekvens offset over brystkassen, herunder tumorer. Med en enkel respiratorisk gating, faktiske TR afhænger respirationsfrekvens, der ofte skifter under fri vejrtrækning, førende modulering af MR-signalet intensitet. Vigtigere, ændring af respiratorisk frekvens og amplitude forårsager forskellige udflugt af tumorerne i lungen [28], [29], hvor tumorerne kan blive udsat for forskellige niveauer af felt inhomogenitet eller virkning Formaetning puls i hver erhvervelse signal. For at minimere disse effekter, vi udnyttet et lille dyr ventilator at indføre konstant frekvens og amplitude af respiration, så præparatet puls og efterfølgende erhvervelse blev gennemført ved en fast timing helt under vejrtrækning (fig. 1). Vi valgte også en centreret k-rummet bestilte hurtig spin-ekko sekvens som den er mindre følsom over for modtagelighed virkning. Under disse betingelser, det opnåede z-spektre udviste rimeligt små variationer i antallet af dyr på et givet frekvensforskydning (fig. 3A og B) og kunne skelne mellem de forskellige typer af tumorerne i lungen (fig. 3C og D).

de målte asymmetri kurver i begge typer af tumorer viser, at MTR

asym steget fra resonans respekt til bulk-vand (0 ppm) og nåede maksimum ved 2 ppm og derefter reduceres ved højere offset (2- 5 ppm). Dette er i overensstemmelse med MTR

asym observeret i hjernen væv [16], [17], [30]. Det blev rapporteret i en NMR-undersøgelse, at amid protoner i mobile protein /peptid-sidekæder (Gin, Asn) og rygrade resonans ved 6,8 ​​ppm (2 ppm downfield fra vandet signal) og i 8,2-8,4 (3,5 ppm downfield fra vandsignalet) ppm-området, henholdsvis [31]. Disse er også observeret i de normale væv, og dermed baggrunden MT effekt ikke symmetrisk med hensyn til vandet resonans i frekvensområdet af aliphatiske (2-5 ppm). Denne iboende asymmetriske MT effekt, den intramolekylære og intermolekylære Overhauser effekter nukleare (NOE) af alifatiske protoner af mobile makromolekyler og metabolitter forurene den målte CEST (APT) effekt i den observerede MTR

asym [16], [32]. For at eliminere disse virkninger, er størrelsen af ​​APTR ofte bestemmes af forskellen af ​​MTR

asym på læsionen og den kontralaterale regioner i de tidligere hjernen undersøgelser [15], [17]. Vores undersøgelse i ortotopisk lungekræft model afse sådan henvisning væv eftersom kontralateral normal lungeparenkym har næsten ingen signal. Derfor har vi forsøgt at bruge rygmarven som reference væv (fig. 3A og B). MTR

asym i rygmarven var -4 til -1%, hvilket var omtrent samme niveau og i overensstemmelse med dem rapporteret i de normale hjernevæv [16], [17]. Den korrigerede MTR

asym (MTR

asym subtraheres ved at i rygmarven) i begge grupper øges fra 1 ppm og nåede maksimum ved 3,5 ppm og viste statistisk signifikans mellem A549 og LLC grupper 1,5-3,5 ppm (fig. 3C). Den korrigerede MTR

asym på 3,5 ppm kunne skelne mellem to typer af tumorer; det var højere i LLC end i A549 (fig. 3D).

tidligere undersøgelse viste, at BLI tilbudt en enkel og hurtig teknik til vurdering af tumorvækst i gnavermodeller for hjernetumor ikke-invasivt, hvilket korrelerede godt med MRI [33 ]. BLI blev også demonstreret at være en pålidelig metode til overvågning af væksten af ​​humane lungecancerceller i ortotopisk murine modeller [23]. Derfor brugte vi BLI til afgørelse om tidspunktet for at gennemføre APT billeddannelse i hvert dyr. Tiderne til at vise 1,0 x 10

6-7 relative lysintensitet efter cancercellen injektion varieret og var noget forskellige mellem grupperne (5-7 uger for A549 og 3 uger for LLC). Selv om det er vanskeligt at sikre, om udviklingsstadiet var ækvivalent mellem grupperne, størrelsen af ​​tumorer, der målte vi APT var ikke forskellig mellem grupperne (P = 0,14). Det blev afsløret, at LLC viste tættere cellularitet og mere aktiv proliferation i histologisk undersøgelse (fig. 4). Vores resultater stemte overens med det resultat, at henvise til, at LLC viser mere aggressiv profil end A549 [22], [23]. Da der ikke er nogen ortotopisk dyremodel af godartet pulmonal knude, vi tidligere målt APTR med identisk billeddannelse protokollen i flere typer af cellelinier in vitro [34]. I undersøgelsen, den APTR i en normal lunge cellelinje (HSAEC1-KT) var meget lavere end de maligne tumor cellelinier (A549 og H1299). Endvidere APTR i den normale cellelinie markant forøget efter cellen blev drevet onkogenese. På baggrund af disse resultater, mener vi, at den observerede korrigerede APTR mellem grupperne kunne afspejle forskellige væv koncentration af mobile proteiner /peptider. Således har vi postulerer, at resultaterne ville afsløre potentiale APT billeddannelse til karakterisering af tumorale typer, der besidder forskellige histologiske træk, især mellem benigne og maligne. For at belyse, om APT billeddannelse kunne skelne mellem bestemte typer af lunge tumorer, f.eks blandt ikke-småcellede carcinomer eller mellem ikke-småcellet lungekræft og småcellet carcinom, er nødvendigt at kvantificere relation mellem APTR og »malignitet ‘med flere forskellige typer /kvaliteter af lungetumorer yderligere undersøgelser.

selvom vi ikke kvantificere felt inhomogenitet, som kan ændrer sig under respiration i lungen, vores resultater viste, at APT billeddannelse er muligt at kvantificere lungetumorer i den bevægende lunge når præparatet puls og erhvervelse blev fuldstændigt synkroniseret med en konstant respiration. Da det er vanskeligt at styre respiration hos patienter, bør vi yderligere at evaluere, hvordan motion effekter på APT signal, og hvordan vi kan overvinde dette problem. Vi har vist, at respiratorisk gating ville bidrage til at gennemføre CEST imaging i menneskelig nyre [35]. Hvis metoden kunne udføres under åndedrag hold (-20 s) med en hurtig billedbehandling sekvens såsom nøgle-hullers CEST [36], vil dette også bidrage til at minimere problemerne vedrørende respiratorisk bevægelse. Disse ideer i forbindelse med bevægelse management paradigmer [37] kan fremme den kliniske oversættelse af metoden i lungerne.

Da det stadig er beskæmmet at udtrække APT effekt, målingen kan forbedres som robuste ideer til fremtidige undersøgelser. For det første kan z-spektre være mere præcist interpoleret ved øget antal frekvens forskydninger faktisk måles, især for de frekvensområder, der viser toppene for APT (± 2-5 ppm) og bulk vand (± ~ 1 ppm). Tilstrækkelig antal forskydninger bør besluttes med hensyn til total scan tid, især for menneskelig undersøgelse. Skiftet af bulk peak vand ved B

0 inhomogenitet er mere effektivt estimeret og korrigeret ved at indsamle B

0 kort [38]. Hvis målet kemiske skift er tættere på vand resonans og peak vandet i z-spektret bredere (direkte vandmætning virkning er fremtrædende), B

0 korrektion kan være effektiv ved hjælp WASSR (vandmætning shift referering) -metoden [ ,,,0],39], selv om det var ikke tilfældet i den aktuelle undersøgelse. For at reducere effekter fra baggrunden MT og felt inhomogenitet, Scheidegger et al. rapporterede APT-SAFARI (mætning skema-mætning med frekvens vekslende RF bestråling) med en pulset off-resonans mætning modul efterfulgt af en enkelt-slice EPI udlæsning hvori ± 3,5 ppm samtidigt mættet [40]. At have henvisning væv til lungetumorer diskuteret ovenfor, udvikling af CEST sekvens sammen med ultrakort ekko tid (UTE) MR [24], [25] eller SWIFT (sweep billeddannelse med Fouriertransformation) -CEST [41], der gør det muligt at producere MR-signal fra lungeparenkym kan være effektiv.

sammenfattende den foreliggende undersøgelse viser, at APT billeddannelse er muligt og har potentialet til at tilvejebringe kræftspecifikke billeddannelse at karakterisere typer eller kvalitet af lungekræft invasivt. Fremgangsmåden kan være en kendetegnende test af lungetumorer og kan i sidste ende reducere behovet invasive nål biopsi eller resektion. Vi kan være i stand til at afgøre passende behandling, starte tidlig behandling og overvåge udviklingen af ​​tumor eller at vurdere respons på behandlingen.

Tak

Forfattere tak Drs. Zhou og van Zijl ved Johns Hopkins University til tilvejebringelse af et program til analyse af z-spektre og Drs. Lenkinski på UT Southwestern Medical Center og Hatabu på Brigham and Women ‘s Hospital for nyttige diskussioner.