Αφηρημένο

Ex vivo

μαγνητική τομογραφία μπορεί να βοηθήσει στην αξιολόγηση των χειρουργικών δειγμάτων, και παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την μικρο-ανατομία του καρκίνου του μαστού /μαστού. Η χρήση του

ex vivo

MRI για τη μελέτη του καρκίνου του μαστού ποντικού θα ενισχυθεί αν υπάρχει μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ των παραμέτρων που προέρχονται από

in vivo

και

ex vivo

σαρώσεις. Εδώ, αναφέρουμε την αντιστοιχία μεταξύ φαινόμενος συντελεστής διάχυσης (ADC) και Τ

2 τιμές που μετρήθηκαν

in vivo

και

ex vivo

στο ποντίκι μαστικούς αδένες με

in situ

καρκίνους (μαστικών ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία (MIN)) και διηθητικού καρκίνου (αυτά που απλώνεται έξω από αγωγούς σε περιβάλλοντα ιστό). MRI πειράματα διεξήχθησαν με το μοντέλο πολυώματος μέση Τ ογκοπρωτεΐνη καρκίνου του μαστού ποντικού (n = 15) σε ένα σαρωτή 9.4T. Για

in vivo πειράματα

, Τ

2-σταθμισμένη (T2W) εικόνες αποκτήθηκαν για τον εντοπισμό μη φυσιολογικών περιοχών, τότε ADC και Τ

2 τιμές μετρήθηκαν για εννέα επιλεγμένα φέτες. Για

ex vivo

πειραμάτων, μια κεντρική τομή έγινε κατά μήκος της σπονδυλικής στήλης, και στη συνέχεια το δέρμα, αδένες, και οι όγκοι ήπια αποκολλάται από το σώμα. Ο ιστός σταθεροποιήθηκε σε φορμαλίνη, τοποθετείται γύρω από ένα ποντίκι μεγέθους σφουγγάρι, και ράβεται μαζί μιμούνται την γεωμετρία του αδένα όταν συνδέεται με το ποντίκι. Οι ίδιες ακολουθίες παλμών που χρησιμοποιούνται για

in vivo

πειράματα επαναλήφθηκαν για

ex vivo

σαρώσεις σε θερμοκρασία δωματίου. Περιοχές ενδιαφέροντος ήταν το χέρι εντοπιστεί σε T2W εικόνες καθοριστικά χαρακτηριστικά που θα μπορούσαν να εντοπιστούν σε

in vivo

και

ex vivo

εικόνες. Τα αποτελέσματα δείχνουν μια ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

διηθητικού καρκίνου για ADC (r = 0,89, p & lt? 0.0001) και Τ

2 (r = 0,89, p & lt? 0.0001) τιμές? και ασθενής έως μέτρια θετική συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo in situ

καρκίνους για ADC (r = 0,61, ρ & lt? 0,0001) και Τ

2 (r = 0,79, p & lt? 0,0001) τιμές. Η μέση

ex vivo

τιμή ADC ήταν περίπου 54% του

in vivo

αξία? και ο μέσος όρος

ex vivo

Τ

2 ήταν παρόμοιο με το

in vivo

αξία για καρκίνους. Παρά το γεγονός ότι κίνηση, στερέωση, και διαφορές θερμοκρασίας επηρεάζουν ADC και Τ

2, τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν μια αξιόπιστη σχέση μεταξύ ADC και Τ

2

in vivo

και

ex vivo

. Ως αποτέλεσμα

ex vivo

εικόνες μπορούν να παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες με τις κλινικές και ερευνητικές εφαρμογές

Παράθεση:. Fan Χ, Macleod Κ, Μουστάφι D, Conzen SD, Markiewicz Ε, Zamora Μ, κ.ά. . (2015) Συσχέτιση του

In Vivo

και

Ex Vivo

ADC και Τ2

In Situ

και Καρκίνοι Επεμβατική μαστού ποντικού. PLoS ONE 10 (7): e0129212. doi: 10.1371 /journal.pone.0129212

Επιμέλεια: Gayle Ε Woloschak, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Ηνωμένες Πολιτείες |

Ελήφθη: 10 Δεκέμβρη 2014? Αποδεκτές: 6η Μαΐου 2015? Δημοσιεύθηκε: 24 Ιουλίου 2015

Copyright: © 2015 Fan et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι εντός του χαρτιού

Χρηματοδότηση:. η έρευνα υποστηρίχθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας επιχορήγησης (1R01CA133490-01A2) και από ένα πυρήνα εγκαταστάσεις χορηγήσει από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο Κέντρο Καρκίνου

οι ανταγωνιστικές. ενδιαφέροντα: Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Ex vivo

απεικόνιση του ανθρώπινου καρκίνου του μαστού και του καρκίνου του μαστού ποντικού έχει τόσο κλινικές και ερευνητικές εφαρμογές.. Μαγνητική τομογραφία (MRI) δείχνει αλλοίωση της ανατομίας και των περιθωρίων

με ακρίβεια in vivo

[1,2]. Αν η αντίθεση στο

in vivo

και

ex vivo

εικόνες είναι παρόμοια, αυτό δείχνει μαγνητική τομογραφία μπορεί να βοηθήσει διεγχειρητική εκτιμήσεις των περιθωρίων όγκου σε δείγματα ογκεκτομή. Διεγχειρητική ακτινογραφίες χρησιμοποιούνται σήμερα για τον προσδιορισμό των περιθωρίων του όγκου και αυτό μειώνει τα ποσοστά εκ νέου εκτομή [3,4], αλλά απεικόνισης ακτίνων Χ δεν παρέχει βέλτιστη αντίθεση μαλακών ιστών. MRI έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει διεγχειρητική απεικόνιση με την παροχή υψηλής ανάλυσης τρισδιάστατες εικόνες με εξαιρετική αντίθεση μαλακών ιστών. Επιπλέον,

ex vivo

εικόνες μπορεί να χρησιμεύσει ως «γέφυρα» μεταξύ

in vivo

εικόνες και σταθερό ιστό, για να βοηθήσει συν-καταχώριση των μαγνητική τομογραφία και ιστολογία. Τέλος, η υψηλή ανάλυση

ex vivo απεικόνιση

μαστικών καρκίνων του μαστού /θα μπορούσε να παρέχει νέες πληροφορίες σχετικά με την τρισδιάστατη δομή, και αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για μελέτες του

in situ

καρκίνους [5].

Όλες αυτές οι πιθανές εφαρμογές του

ex vivo

απεικόνισης θα διευκολυνόταν αν υπάρχει μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ των παραμέτρων μαγνητικής τομογραφίας μετριέται

in vivo

και

ex vivo

. Η συσχέτιση αυτή δείχνει ότι η αντίθεση στο

in vivo

και

ex vivo

εικόνες είναι παρόμοια, και ως εκ τούτου,

ex vivo

εικόνες παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τη θέση του καρκίνου του μαστού /μαστικών καρκίνων.

φαινόμενος συντελεστής διάχυσης (ADC) και Τ

2 αποτελούν σημαντικές πηγές αντίθεσης στην απεικόνιση του μαστού που δεν απαιτούν αντίθεση ένεση μέσα μαζικής ενημέρωσης. Ως εκ τούτου, είναι ιδιαίτερα σημαντικό για

ex vivo

απεικόνισης. Προηγούμενες μελέτες έχουν σχέση με την αντίθεση στο

in vivo

και

ex vivo

διάχυσης και Τ

2-σταθμισμένες εικόνες. Για παράδειγμα, Kim et al. [6] κατέδειξε ότι οι τιμές ADC των συστατικών καρωτιδικής πλάκας

in vivo

ήταν σύμφωνες με τις τιμές που λαμβάνονται από το

ex vivo

δείγματα ενδαρτηρεκτομή. Sun et al. [7] σε σύγκριση

in vivo

και

ex vivo

ΚΔΚ ηπατικών όγκων, και έδειξε ότι ΚΔΚ ήταν σημαντικά μικρότερες σε μεταθανάτια όγκου και του ήπατος σε σύγκριση με το

in vivo

τιμές. Takano et al. [8] έδειξε ότι η T

2 για τις νωτιαίο μυελό των ποντικών ήταν σημαντικά υψηλότερη

in vivo

από

ex vivo

.

Στη μελέτη αυτή αξιολογεί κατά πόσον υπάρχει είναι ένας συσχετισμός μεταξύ ADC και Τ

2

in vivo

και ADC και Τ

2 από σταθεροποιημένο με φορμαλίνη καρκίνους μαστού σε πολυώματος μέση T (PyMT) διαγονιδιακά ποντίκια-ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο μοντέλο του ανθρώπινου μαστού καρκίνος [9]. Στα ποντίκια PyMT, παρατηρούνται τέσσερις διακριτές αναγνωρίσιμες φάσεις της εξέλιξης του όγκου από προκακοήθων σε κακοήθη στάδια. Αυτές περιλαμβάνουν υπερπλασία, αδένωμα /μαστικούς ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία (MIN) και έγκαιρης και αργά σταδίου καρκίνωμα. Τα στάδια αυτά είναι συγκρίσιμα με ανθρώπινες ασθένειες του μαστού χαρακτηρίζονται ως καλοήθεις βλάβες,

in situ

πολλαπλασιαστικές βλάβες, και διηθητικά καρκινώματα. Εδώ, αναφερόμαστε σε «αδένωμα /μαστικούς ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία (MIN)» ως «

in situ

του καρκίνου» και «πρώιμη και όψιμη καρκίνωμα» ως «διηθητικό καρκίνο». Μια νέα μέθοδος για τη σύγκριση των

in vivo

και

ex vivo

εικόνες αναπτύχθηκε για να διερευνήσει αυτή τη σχέση. Ανατομικά και λειτουργικές μελέτες MRI του μοντέλου αυτού έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν σημαντικές νέες πληροφορίες σχετικά με μαστικών έναρξη του μαστού /καρκίνο και εξέλιξη [5,10,11]. Ειδικότερα,

ex vivo

μαγνητική τομογραφία επιτρέπει την αξιολόγηση των αδένων μαστού ποντικού σε πολύ υψηλή χωρική ανάλυση. Ωστόσο, φορμόλη σταθεροποίηση αλλάζει μικροδομή ιστού [12] και αυτό αναμένεται να επηρεάσει ADC και Τ

2. Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ ADC και Τ

2

in vivo

έναντι

ex vivo

θα βοηθήσει την ερμηνεία των μελετών MRI της ανατομίας του καρκίνου του μαστού /μαστού

ex vivo

.

Υλικά και Μέθοδοι

Ζώα

Ένα αυθόρμητα μεταστάσεις διαγονιδιακό μοντέλο καρκίνου του μαστού που χρησιμοποιούνται σε αυτή την έρευνα. Καρκίνος προκαλείται από την πολυώματος μεσαίο Τ αντιγόνο (PyMT) οδηγούμενο από τον υποκινητή μαστικού ιού όγκου ποντικού (MMTV). BNIP3 είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην προώθηση της μιτοχονδριακής αυτοφαγία [13]. Οι ποντικοί PyMT με και χωρίς BNIP3 καταστέλλεται αναφέρονται ως νοκ-άουτ και άγριου τύπου σε αυτή τη μελέτη, αντίστοιχα. Και οι δύο τύποι των ποντικών ανέπτυξαν μαστικού καρκίνου σε ~ 10-11 εβδομάδων. ποντίκια MMTV-PyMT αγοράστηκαν από JAX (στέλεχος # 2374) (JAX Ποντίκια, Clinical & amp? Υπηρεσιών Έρευνας, Bar Harbor, Μέιν ΗΠΑ) σε ένα FVB /Ν γενετικό υπόβαθρο [14]. Όλα τα ποντίκια χειρισμός και η ευθανασία, σύμφωνα με τα πρωτόκολλα εγκεκριμένα από το Πανεπιστήμιο της Θεσμικής Φροντίδας Ζώων του Σικάγου και της Επιτροπής Χρήση (IACUC) (Αριθμός Πρωτοκόλλου: 71155). Humane τελικά σημεία χρησιμοποιήθηκαν, σύμφωνα με το εγκεκριμένο πρωτόκολλο IACUC. Τα ποντίκια υποβλήθηκαν σε ευθανασία όταν ο όγκος του όγκου που υπερβαίνει τα 2 cm

3 ή όγκοι έγιναν έλκος, ή εάν υπήρξε απώλεια βάρους άνω του 20% του σωματικού βάρους.

Ένα σύνολο 15 ποντικών PyMT (10-11 εβδομάδων παλιά), συμπεριλαμβανομένων των 5 νοκ-άουτ και 10 ποντίκια άγριου τύπου, χρησιμοποιήθηκαν για

in vivo

και

ex vivo

πειράματα απεικόνισης. Διηθητική μαστικού καρκίνοι αναπτύσσονται σε όλα αυτά τα ποντίκια. Ωστόσο, η νοκ-άουτ και ποντικών άγριου τύπου έχουν διαφορετικούς ρυθμούς ανάπτυξης του όγκου και διαφορετικούς χρόνους για μετάσταση στον πνεύμονα. Ως εκ τούτου, η χρήση αυτών των δύο διαφορετικών μοντέλων του ποντικιού μας επέτρεψε να μελετήσει τη συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo παραμέτρους

MRI σε καρκίνους με μια μεγαλύτερη ποικιλία μεγεθών και στάδια.

τα ζώα αναισθητοποιούνται πριν πειράματα απεικόνισης, και η αναισθησία διατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της απεικόνισης σε 1,5% ισοφλουράνιο. Το ποσοστό της θερμοκρασίας, του καρδιακού ρυθμού και της αναπνοής παρακολουθήθηκαν με ένα οπτικό σύστημα ανίχνευσης από ΑΕ Όργανα (Stony Brook, NY, USA), που αναπτύχθηκε για χρήση σε μικρά MRI ζώων. Ο ρυθμός αναπνοής διατηρήθηκε σε ~ 55 αναπνοές ανά λεπτό και χρησιμοποιείται για την απόκτηση περιφραγμένη εικόνες.

In vivo

μαγνητική τομογραφία πειράματα

πειράματα MRI εκτελέστηκαν σε 9,4 Tesla Bruker ( Billerica, ΜΑ, USA) μικρά σαρωτή ζώων με 11,6 εκατοστά εσωτερική διάμετρο, ενεργά θωρακισμένο πηνία κλίσης (μέγιστη συνεχή ισχύ κλίση για όλους τους άξονες: 230 mT /m). σάρωση σε ολόκληρο το σώμα διεξήχθη για να μελετήσει το σύνολο των μαστικών αδένων. Τα ποντίκια μαγνητοσκοπημένο σε ένα πλαστικό ημι-κυκλική θήκη και τοποθετείται μέσα σε ένα τετραγωνισμού όγκο RF πηνίο (πηνίο Bruker BioSpin MRI GmbH Quad, OD /ID = 59/35 mm, μήκος = 38 mm). Για

in vivo πειράματα

, multi-φέτα σπάνιες (Rapid Απόκτηση με Χαλάρωση Enhancement) σπιν ηχούς Τ

2-σταθμισμένη (T2W) εικόνες με καταστολή λίπους και να πάρει (TR /TE

αποτελεσματική = 4000 /26 ms, οπτικό πεδίο (FOV) = 25,6 χιλιοστά, μήτρα size = 256

2, πάχος τομής = 0,5 χιλιοστών, NEX = 2, RARE παράγοντας = 4) αποκτήθηκαν από την άνω και κάτω μαστικούς αδένες ξεχωριστά για τον εντοπισμό μη φυσιολογικών περιοχές. Για μικρότερες αδένες μόνο, διάχυση σταθμισμένη εικόνες (DWI) αποκτήθηκαν χρησιμοποιώντας μια ηχώ γύρισμα για την απόκτηση του σήματος, χωρίς gating (TR /TE = 4000/26 ms, β-value = 0, 500, 1000, και 1500 s /mm

2, FOV = 32 mm, μήτρα size = 128

2, πάχος τομής = 1,0 χιλιοστών, NEX = 1) για εννέα φέτες επιλέγονται με βάση τις εικόνες T2W. Το T

2 τιμές μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα πολυ-φέτα-πολυ-echo ακολουθία χωρίς gating (TR = 4000 ms, αριθμός ηχώ = 24, 1

ου ΤΕ = 12,5 ms, αύξηση της ΤΕ = 12,5 ms) στα ίδια εννέα φέτες ως DWI. Τέσσερα ποντίκια πέθαναν πριν από την Τ

ολοκληρώθηκαν 2 μετρήσεις.

Ex vivo πειράματα

MRI

Για

ex vivo πειράματα

, το δέρμα και αδένες ελήφθησαν από προσεκτικά εκτομή το δέρμα από το ποντίκι. Μία μέση τομή κατά μήκος της σπονδυλικής στήλης πίσω έγινε από την ουρά προς το κεφάλι? και στη συνέχεια το δέρμα, αδένες, και οι όγκοι ήπια αποκολλάται από το μυ σώμα, έτσι ώστε η απόκρυψη παρέμεινε άθικτο. Ο ιστός σταθεροποιήθηκε σε φορμαλίνη για τουλάχιστον επτά ημέρες, στη συνέχεια πλένονται σε ρυθμισμένο με φωσφορικό άλας αλατούχο ορό για πέντε ημέρες για να απομακρυνθεί η φορμόλη, επειδή φορμαλίνη περιέχουν ιστό έχει σημαντικά μειωθεί Τ

2. Στη συνέχεια το σταθερό δέρμα τοποθετήθηκε γύρω από ένα ποντίκι μεγέθους σφουγγάρι και ράβεται μαζί πίσω κατά μήκος της μέσης γραμμής για να μιμηθεί τη γεωμετρία του αδένα όταν συνδέεται με το ποντίκι

in vivo

. Αυτό διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό αξιόπιστη ταυτοποίηση των αντίστοιχων χαρακτηριστικών στο

στο

vivo και

ex vivo

εικόνες. Αυτό το δέρμα στη συνέχεια τοποθετήθηκε σε ένα μεγαλύτερο σωλήνα γεμάτο με Fomblin και σφραγίζεται πριν τοποθετηθούν μέσα στο αντηχείο. Οι ίδιες ακολουθίες παλμών (χωρίς gating) που χρησιμοποιείται για

in vivo

πειράματα επαναλήφθηκαν για

ex vivo πειράματα

σε θερμοκρασία δωματίου (22 ° C).

ανάλυση εικόνας

Τα δεδομένα επεξεργάστηκαν και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας λογισμικό γραμμένο σε IDL (ΙΤΤ Solutions Visual πληροφορίες, Inc., Boulder, CO, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής). Για ADC και Τ

2 μετρήσεις, τα δεδομένα k-χώρο ήταν μηδενικό παραγεμισμένο πριν μετασχηματισμού Fourier, έτσι ώστε το τελικό μέγεθος της εικόνας ήταν τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την αρχική εικόνα. Αυτό διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό τον εντοπισμό περιοχές ενδιαφέροντος (ROI) και στις δύο

in vivo

και

ex vivo

MRI. Pixel-by-pixel ανάλυση πραγματοποιήθηκε για τη λήψη χαρτών ADC και Τ

2 χάρτες. Η ADC σε κάθε pixel ήταν υπολογίζονται προσαρμόζοντας τα ανεπεξέργαστα δεδομένα χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση: (1) όπου S

b είναι η εξασθενημένη spin-echo σήματος και S

SE είναι η μέγιστη spin-echo σήματος χωρίς εξασθένιση διάχυσης. Τ

2 ήταν υπολογίζονται προσαρμόζοντας τα ανεπεξέργαστα δεδομένα με την εξίσωση:. (2) όπου S

0 είναι η παρέκταση σήμα σε ΤΕ = 0 και S

TE είναι το σήμα που μετράται σε κάθε ΤΕ

ROI που έγιναν με το χέρι εντοπιστεί στις εικόνες T2W να καθορίσει τα χαρακτηριστικά που θα μπορούσαν να είναι οπτικά και προσδιορίζεται σαφώς και στις δύο

in vivo

και

ex vivo

εικόνες. Τα όρια ROI εντοπίστηκαν εντός των ακμών κάθε χαρακτηριστικό για την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων μερική όγκο. Οι ίδιες ROIs χρησιμοποιήθηκαν για να ληφθεί το ADC και Τ

2 τιμές. Τα ROI που εντοπίστηκαν βασίζεται στη συναίνεση μεταξύ των ερευνητών (XF και EM) με 15 χρόνια και 8 χρόνια εμπειρίας με αδένων μαστού ποντικού απεικόνισης. Επειδή οι

ex vivo

μαστικούς αδένες τοποθετήθηκαν σε περίπου την ίδια διαμόρφωση με το

in vivo

αδένες (όπως περιγράφεται παραπάνω) και επειδή τα χαρακτηριστικά του ενδιαφέροντος ήταν σχετικά αραιή, αντίστοιχα χαρακτηριστικά στο

in vivo

και

ex vivo

αδένες μπορεί να προσδιοριστεί επακριβώς.

Ένα σύνολο 10-15 ζεύγη ROIs παρόμοιων μεγεθών εντοπίστηκαν για κάθε ποντίκι. Θα περιλαμβάνονται λεμφαδένες,

in situ

καρκίνους, και διηθητικού καρκίνου, που προσδιορίζονται με βάση την προηγούμενη εργασία. Προηγούμενες μελέτες συσχετίστηκαν χαρακτηριστικά που καθορίζονται στην MRI με ιστολογία και αποδεικνύεται ότι μικρές διάσπαρτες εστίες (από ένα έως τρία εκατοντάδων μικρών σε διάμετρο) με αυξημένη ένταση σε T2W εικόνων και με επιμήκεις περιοχές υψηλής έντασης (που μοιάζει με επιμέρους αγωγοί), οι

in situ

καρκίνους [11]. Διηθητικού καρκίνου ταυτοποιήθηκαν ως στερεό μάζες μεγαλύτερη από ~ 0,5 mm σε διάμετρο, με ένταση μεγαλύτερη από μυ στις εικόνες T2W. λεμφαδένες προσδιορίστηκαν με βάση την τοποθεσία τους, οβάλ σχήμα, και η ένταση κοντά σε εκείνη των μυών σε εικόνες T2W.

Όλα τα ROI για λεμφαδένες συνενώθηκαν για τη σύγκριση των

in vivo

και

ex vivo

ADC και Τ2 τιμές. Παρομοίως ROIs για

in situ

καρκίνους συνενώθηκαν, και τα ROI για διηθητικού καρκίνου συνενώθηκαν. Για κάθε ομάδα της ΑΤΕ, το paired t-tests χρησιμοποιήθηκαν για να συγκρίνουν

in vivo

και

ex vivo

ADC και Τ

2 τιμές. Μονόδρομη ANOVA και HSD κατά Tukey (με ειλικρίνεια σημαντική διαφορά) δοκιμές διεξήχθησαν για να προσδιοριστεί εάν ADC (T

2) τιμές για λεμφαδένες,

in situ

καρκίνους, και διηθητικού καρκίνου ήταν σημαντικά διαφορετικές σε

in vivo

σαρώσεις και οι ίδιες δοκιμές διεξήχθησαν για

ex vivo

σαρώσεις. Το τεστ συσχέτισης Pearson έγινε για να εξετάσει αν υπάρχει μια γραμμική σχέση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

ADC (

2 T) τιμές. Μια ρ-τιμή μικρότερη από 0.05 θεωρήθηκε σημαντική.

Αποτελέσματα

Αμέσως μετά τις

in vivo

μαγνητική τομογραφία πειράματα, το δέρμα και τους αδένες του ποντικιού αφαιρέθηκαν προσεκτικά από το σώμα. Το σχήμα 1 δείχνει ένα παράδειγμα της εκτομή δέρματος μετά από στερέωση και έτοιμο για

ex vivo

απεικόνισης. Κατά τη διαδικασία καθορισμού, το δέρμα συρρικνώνεται ή τεντώνονται ελαφρά σε σύγκριση με το

in vivo

δέρματος. Το δέρμα ποντικού στη συνέχεια ράβονται μαζί γύρω από ένα ποντίκι μεγέθους σφουγγάρι για

ex vivo

MRI. Σχήμα 2 συγκρίνει

in vivo

(αριστερό πάνελ) και

ex vivo

(δεξιά πλευρά) T2W εικόνες από ένα μόνο ποντίκι, τρεις φέτες από την κορυφή αδένες και δύο φέτες από κάτω αδένες. Gross χαρακτηριστικά, όλα διηθητικού καρκίνου, που υποδεικνύεται από κύκλους του ίδιου χρώματος, είναι καλά συμφωνημένα, παρά την αλλαγή στο

ex vivo

βλάβη σχήμα και μέγεθος. Επειδή τα χαρακτηριστικά που επιλέγονται για ανάλυση είναι αραιά, τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά στο

in vivo

και

ex vivo

εικόνες μπορούν να προσδιορίζονται σαφώς.

Η κλίμακα του χάρακα είναι σε χιλιοστά .

η

Αντιστοίχιση χαρακτηριστικών (όλα διηθητικού καρκίνου) στο

in vivo

και

ex vivo

εικόνες, που προσδιορίζονται από οπτική επιθεώρηση, ήταν σε κύκλο με το ίδιο χρώμα. Η εικόνα που εμφανίζεται FOV είναι 25,6 × 25,6 mm.

Η

Η ADC και Τ

2 χάρτες παρήχθησαν χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις 1 και 2. Mono-εκθετικές συναρτήσεις (εξισώσεις 1 και 2) παρέχεται εξαιρετική ταιριάζει για να ADC και Τ

2 στοιχεία από μαστικούς αδένες, με μέση καλοσύνη-of-fit τιμές 0,96 και 0,99, αντίστοιχα. Το ADC και Τ

2 Οι χάρτες παράγονται από αυτές τις κρίσεις που φαίνεται στο Σχήμα 3 για τα τυπικά φέτες

in vivo

και

ex vivo

. ADC και Τ

2 τιμές ποικίλλουν ευρέως σε όλο τον όγκο? η ADC ήταν ιδιαίτερα ετερογενής. Για παράδειγμα, το Σχήμα 4 δείχνει (α) ένα διηθητικό καρκίνο σε έναν ενισχυτή H &? Ε βάφονται φέτα, (β)

ex vivo

T2W εικόνα, (γ) το αντίστοιχο χάρτη ADC, και (δ) η Τ

2 χάρτη. Για την διατομή του όγκου που φαίνεται στο σχήμα 4, ο μέσος όρος (± τυπική απόκλιση)

ex vivo

ADC ήταν 0,87 ± 0,53 χ 10

-3 mm

2 /s? και η μέση Τ

2 (± τυπική απόκλιση) ήταν 45,7 ± 10 ms

(a, b) T2W εικόνες.? (Γ, δ) χάρτες ADC (× 10

-3 χιλιοστά

2 /s)? (Ε, στ) Τ

2 χάρτες (ms). Η εικόνα που εμφανίζεται FOV είναι 25,6 × 25,6 mm.

Η

Η εικόνα που εμφανίζεται FOV είναι 15,0 × 15,0 mm.

Η

Για οπτικά συμφωνημένα χαρακτηριστικά στο

in vivo

και

ex vivo

μαστικούς αδένες, οι μέσες τιμές ADC υπολογίστηκαν κατά τα χειροκίνητα ανιχνευθούν τα ROI σε λεμφαδένες,

in situ

καρκίνους, και διηθητικού καρκίνου (συνολικά 187

σε vivo

και

ex vivo

ζεύγη της ΑΤΕ από 15 ποντίκια, Πίνακας 1). Σχήμα 5 δείχνει οικόπεδα του

in vivo

εναντίον

ex vivo

τιμές ADC κατά μέσο όρο πάνω από τα ROI για 15 διαφορετικά ποντίκια, συμπεριλαμβανομένων των δεδομένων από λεμφαδένες,

in situ

καρκίνους, και διηθητικού καρκίνου. Υπάρχει μια ισχυρή θετική συσχέτιση (r = 0,89, p & lt? 0,0001) μεταξύ των

in vivo

και

ex vivo

ΚΔΚ για διηθητικό καρκίνο, και μια ασθενέστερη αλλά στατιστικά σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

ΚΔΚ για

in situ

καρκίνους. Δεν υπάρχει συσχέτιση (r = 0,19, p = 0,36) μεταξύ των

in vivo

και

ex vivo

ΚΔΚ για λεμφαδένες. Λαμβάνοντας υπόψη τους τρεις τύπους ιστών που εξετάστηκαν, paired t-test έδειξαν ότι

in vivo

τιμές ADC ήταν σημαντικά μεγαλύτερη (ρ & lt? 0,0001) από ό, τι

ex vivo

αξίες. Η μέση

ex vivo

ADC ήταν περίπου 54% των

in vivo

αξίας (Πίνακας 2). Μονόδρομη ANOVA και HSD Tukey έδειξαν ότι το

in vivo

και

ex vivo

τιμές ADC για διηθητικό καρκίνο ήταν σημαντικά μεγαλύτερη (p & lt? 0.001) από ό, τι για τους λεμφαδένες και

στο situ

καρκίνους.

(α) λεμφαδένες, (β)

in situ

καρκίνους, και (γ) διηθητικού καρκίνου. Η γκρίζα γραμμή είναι η γραμμική προσαρμογή μέσω των σημείων. Η γραμμική σχέση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

του ADC, ο συντελεστής συσχέτισης (r) και τιμή p δίνονται στο οικόπεδο.

Η

Τ

2 τιμές υπολογίστηκαν στο ROI που μαστικού αδένα από 11 από τα ποντίκια (131 διαφορετικά τα ROI, 4 ποντίκια πέθαναν πριν θα μπορούσε να ολοκληρωθεί μετρήσεις, Πίνακας 1). Σχήμα 6 δείχνει τα οικόπεδα

in vivo

εναντίον

ex vivo

Τ

2 τιμές, κατά μέσο όρο πάνω από τα ROI από λεμφαδένες,

in situ

καρκίνους, και επεμβατική καρκίνους. Υπάρχει μια ισχυρή θετική συσχέτιση (r = 0,89, p & lt? 0,0001) μεταξύ των

in vivo

και

ex vivo

Τ

2 δευτερόλεπτα για διηθητικό καρκίνο, και μια μέτρια αλλά στατιστικά σημαντική θετική συσχέτιση (r = 0,79, p & lt? 0,0001) μεταξύ των

in vivo

και

ex vivo

Τ

2s για

in situ

καρκίνους. Δεν υπάρχει καμία συσχέτιση (r = 0.37, p = 0.11) μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

Τ

2s για λεμφαδένες. Paired t-test έδειξε ότι το

in vivo

Τ

2 τιμές ήταν σημαντικά υψηλότερη (p & lt? 0.001) από ό, τι

ex vivo

τιμές για

in situ

καρκίνους , αλλά σημαντικά χαμηλότερο για λεμφαδένες (p & lt? 0.001). Η μέση

in vivo

Τ

2 για διηθητικό καρκίνο ήταν περίπου το ίδιο όπως

ex vivo

Τ

2 (p & gt? 0,05) (Πίνακας 3). Μονόδρομη ANOVA και HSD Tukey έδειξαν ότι το

in vivo

Τ

2 τιμές για λεμφαδένες ήταν σημαντικά χαμηλότερη (p & lt? 0.001) από ό, τι

in vivo

Τ

2 τιμές για το

in situ

καρκίνων και διηθητικού καρκίνου. Ωστόσο,

ex vivo

Τ

2 τιμές δεν ήταν σημαντικά διαφορετική μεταξύ των λεμφαδένων,

in situ

καρκίνους, και διηθητικού καρκίνου.

(α) λεμφαδένες, (β)

in situ

καρκίνους, και (γ) διηθητικού καρκίνου. Η γκρίζα γραμμή είναι η γραμμική προσαρμογή μέσω των σημείων. Η γραμμική σχέση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

Τ

2 δευτερόλεπτα, ο συντελεστής συσχέτισης (r) και τιμή p δίνονται στο οικόπεδο.

Η

Συζήτηση

Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

μαστού ποντικού διηθητικού καρκίνου για ADC (r = 0,89, p & lt? 0,0001 ) και Τ

2 (r = 0,89, p & lt? 0.0001) τιμές? και αδύναμη έως μέτρια, αλλά στατιστικά σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

μαστού ποντικού

in situ

καρκίνους για ADC (r = 0,61, p & lt? 0,0001 ) και Τ

2 (r = 0,79, ρ & lt? 0,0001) τιμές. Η μέση

ex vivo

ADC ήταν περίπου 0,54 φορές το

in vivo

αξία. Το κατώτερο

ex vivo

ADC είναι συνεπής με προγενέστερα δημοσιευθείσες εκθέσεις [15]. Το ADC είναι γνωστό ότι αυξάνει με τη θερμοκρασία σε ένα ρυθμό 2,4% /° C [16]. Εάν αυτή η διόρθωση εφαρμόζεται στα δεδομένα, οι

ex vivo

ADC αυξάνεται από 54% του

in vivo

αξίας στο 73% του

in vivo

αξία. Το υπόλοιπο διαφορά μεταξύ

ex vivo

και

in vivo

ΚΔΚ θα μπορούσε να οφείλεται σε διαρθρωτικές αλλαγές που προκαλούνται από φορμόλη σταθεροποίηση, την επίδραση της διάχυσης, μεταφοράς ή κίνηση του ποντικιού

in vivo

, αλλαγές στη διαπερατότητα της μεμβράνης, ή η απουσία των εξαρτώμενων μεταφοράς ενέργειας που δραστηριοποιούνται νερού μέσω αντλιών ιόντων στο

ex vivo

ιστού [17]. Παρά το γεγονός ότι το μέσο όρο

ex vivo

Τ

2 ήταν περίπου το ίδιο με το

in vivo

αξία για διηθητικό καρκίνο, ο μέσος όρος

ex vivo

Τ

2 ήταν περίπου 9 ms μικρότερη (p & lt? 0.001) και 14 ms μεγαλύτερη (p & lt? 0.001) από ό, τι

in vivo

Τ

2s για

in situ

καρκίνων και των λεμφαδένων, αντίστοιχα .

In vivo

Τ

έκανε διαχωρισμό μεταξύ των καρκίνων και των λεμφαδένων, αλλά 2

ex vivo

Τ

2 δεν έκανε. Αυτό μπορεί να οφείλεται στις επιπτώσεις της καθήλωσης φορμόλη ή /και να υπολειμματική αποξυγονωμένο αίματος.

Λόγω του μικρού αριθμού των ποντικών νοκ-άουτ που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μελέτη, θα μπορούσαμε να μην ακρίβεια προσδιορίσει αν υπήρχε διαφορά σε καρκίνους ΚΔΚ και Τ

2s μεταξύ νοκ-άουτ και τους ποντικούς άγριου τύπου. Το σημαντικό αυτό θέμα θα εξεταστεί σε μελλοντική έρευνα. Λόγω της έλλειψης ορόσημα και το τέντωμα ή συρρίκνωση του δέρματος που προκαλεί παραμόρφωση στο

ex vivo

εικόνες, οι συγκρίσεις με βάση pixel-by-pixel δεν είναι δυνατόν. Παρ ‘όλα αυτά, μικρά, διακριτά χαρακτηριστικά, όπως λεμφαδένες και μικρές βλάβες, ήταν αξιόπιστα σε σύγκριση στο

in vivo

και

ex vivo

εικόνες. Για τις γνώσεις μας, αυτή είναι η πρώτη έκθεση της αντιστοιχίας μεταξύ των

in vivo

και

ex vivo

MRI των μαστικών αδένων του ποντικιού. Επειδή το

ex vivo

εικόνες τοποθετήθηκαν σε κυκλική μορφή, χαρακτηριστικά που βρέθηκαν στο

in vivo

τομές αξιόπιστα εντοπίστηκαν στο

ex vivo

φέτες.

Οι ADC και Τ

2 τιμές που υπολογίζονται από τα δύο

in vivo

και

ex vivo

δεδομένα ήταν σύμφωνα με προγενέστερα δημοσιευθείσες τιμές [8,18,19]. Park et al. [20] χρησιμοποιώντας μια μέγιστη τιμή b του 1000 s /mm

2, διαπιστώθηκε ότι η μέση τιμή ADC της επεμβατικής πορογενές καρκίνωμα ήταν 0,89 ± 0,18 × 10

-3 χιλιοστά

2 /s και η μέση ADC του πορογενές καρκίνωμα

in situ

(DCIS) ήταν 1,17 ± 0,18 × 10

-3 χιλιοστά

2 /s. Και οι δύο αυτές ADC ήταν σημαντικά χαμηλότερες από εκείνες των καλοηθών βλαβών 1,41 ± 0,56 × 10

-3 χιλιοστά

2 /s. Άλλες μελέτες που χρησιμοποιούν μικρότερες β-αναφερόμενες τιμές μεγαλύτερες ΚΔΚ [21]. Οι μέσες ΚΔΚ αναφερθεί εδώ για επεμβατικές και

in situ

καρκίνους σε μαστικούς αδένες του ποντικιού είναι κοντά, αλλά μικρότερο από το ADC που αναφέρθηκαν από Park et al. Διηθητικού καρκίνου ποντικού ήταν πολύ ετερογενής, με ένα μεγάλο φάσμα των ADCs, όπως φαίνεται στο Σχ 4. Το φάσμα των ADC σε

in situ

καρκίνους ήταν πολύ μικρότερη, όπως φαίνεται στο σχήμα 5, γεγονός που υποδηλώνει ότι

σε situ

καρκίνοι μπορεί να είναι λιγότερο ετερογενή για DWI από διηθητικό καρκίνο.

στην παρούσα μελέτη, καθώς και στην DWI των ασθενών, μετρήσεις διάχυσης για μικρά

in situ

καρκίνους πάσχουν από μερική επιπτώσεων του όγκου που παράγουν τα σφάλματα στις μετρήσεις ADC. Εδώ χρησιμοποιήσαμε την ίδια ανάλυση για

in vivo

και

ex vivo

μετρήσεις, και αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την μερική αποτελέσματα όγκο και κάπως χαμηλότερα ADC μέτρησε για

in situ

καρκίνους σε σύγκριση με διηθητικό καρκίνο. Αυτό μπορεί να εξηγήσει τις διαφορές μεταξύ των δύο

in vivo

και

ex vivo

ADC του

in situ

και διηθητικού καρκίνου. Ωστόσο, η άριστη ποιότητα των

ex vivo

εικόνες δείχνουν ότι στο μέλλον πολύ μεγαλύτερη ανάλυση

ex vivo

εικόνες μπορεί να αποκτηθεί έτσι ώστε η ADC του

in situ

καρκίνους σε σχέση με διηθητικό καρκίνο μπορεί να προσδιοριστεί με μεγαλύτερη ακρίβεια. Λόγω της εξαιρετικής συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

ADC ανέφερε εδώ,

ex vivo

μετρήσεις ADC θα παρέχει χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τα φυσικά χαρακτηριστικά του

στο situ

καρκίνους.

στην παρούσα μελέτη, χρησιμοποιήσαμε 4 β-τιμές έως και 1500 s /mm

2. Το απλό μοντέλο που χρησιμοποιείται για την ανάλυση των δεδομένων δεν έλαβε υπόψη της αιμάτωσης. Παρά το γεγονός ότι δεν είχαμε σωστές για την πιθανή επίδραση της διάχυσης στο

in vivo

δεδομένων η συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

αποτελέσματα ήταν πολύ ισχυρή. Σε μελλοντική εργασία-ένα μεγαλύτερο αριθμό τιμές b, και πιο πολύπλοκα μοντέλα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να βελτιώσουν περαιτέρω την συσχέτιση.

Αν και οι απόλυτες τιμές διαφέρουν, η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ

in vivo

και

ex vivo

εικόνες δείχνουν ότι αντίθετα στο

in vivo

και

ex vivo

ADC και Τ

2 εικόνες είναι παρόμοια, και ότι η μορφολογία του μαστού /του μαστού σε MRI

ex vivo

είναι σχετικό με

in vivo

εικόνες. Ως εκ τούτου, είναι πιθανό ότι η κίνηση-ελεύθερη, υψηλής ανάλυσης

ex vivo

εικόνες μπορούν να παρέχουν νέες και χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τη δομή του όγκου που δεν είναι διαθέσιμα από

in vivo

εικόνες? Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα μικρά

in situ

καρκίνους.

Ex vivo

απεικόνισης θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως σημείο εκκίνησης για την βελτιστοποίηση των μεθόδων και πρωτοκόλλων για ADC και Τ

2 απεικόνισης που πιο αποτελεσματικά χωριστές λεμφαδένες,

in situ

καρκίνους και καρκίνους επεμβατική

in vivo

. Επιπλέον,

ex vivo

απεικόνισης θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως βοήθημα για παθολόγους να προσδιορίσουν τα περιθώρια του όγκου και να βελτιώσει την ευαισθησία, την ειδικότητα και την ταχύτητα με την οποία μπορούν να αξιολογηθούν χειρουργικά δείγματα.

Ευχαριστίες

Αυτή η έρευνα υποστηρίζεται από ΝΙΗ 1R01CA133490-01A2 και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο Κέντρο Καρκίνου.