Medição dos Tempos de Relaxamento T2* Tumorais após Administração de Nanopartículas de Óxido de Ferro
Summary
Apresentamos um protocolo padronizado para a quantificação dos tempos de relaxamento T2* dos tumores utilizando software externo. Imagens de gradiente eco multi-eco são adquiridas e alimentadas no software para criar mapas T2* tumorais e medir os tempos de relaxamento T2* tumoral.
Abstract
A relaxometria T2* é um dos métodos estabelecidos para medir o efeito de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro em tecidos tumorais com ressonância magnética (RM). As nanopartículas de óxido de ferro encurtam os tempos de relaxamento T1, T2 e T2* dos tumores. Enquanto o efeito T1 é variável com base no tamanho e composição das nanopartículas, os efeitos T2 e T2* são geralmente predominantes, e as medidas de T2* são as mais eficientes em termos de tempo em um contexto clínico. Aqui, apresentamos nossa abordagem para medir os tempos de relaxamento T2* do tumor, usando sequências de gradiente eco multi-eco, software externo e um protocolo padronizado para criar um mapa T2* com software independente de scanner. Isso facilita a comparação de dados de imagem de diferentes scanners clínicos, diferentes fornecedores e trabalho de pesquisa co-clínica (ou seja, dados de tumor T2* obtidos em modelos de camundongos e pacientes). Uma vez que o software é instalado, o plugin T2 Fit Map precisa ser instalado a partir do gerenciador de plugins. Este protocolo fornece detalhes processuais passo a passo, desde a importação das sequências de gradiente de eco multi-eco para o software, até a criação de mapas T2* codificados por cores e a medição dos tempos de relaxamento T2* do tumor. O protocolo pode ser aplicado a tumores sólidos em qualquer parte do corpo e foi validado com base em dados pré-clínicos de imagem e dados clínicos em pacientes. Isso poderia facilitar as dosagens de T2* tumoral para ensaios clínicos multicêntricos e melhorar a padronização e a reprodutibilidade das dosagens de T2* tumoral em análises de dados co-clínicas e multicêntricas.
Introduction
A quantificação não invasiva do tempo de relaxamento tumoral T2* em vários tecidos do corpo com a ressonância magnética (RM) está amplamenteestabelecida1. A justificativa para este artigo é fornecer um protocolo para a medição do tempo de relaxamento tumoral T2* que é independente de um software de scanner como o Osirix2. Isso permitirá análises uniformes de dados de imagem de diferentes centros, diferentes scanners e diferentes fornecedores. De fato, milhares de usuários poderiam potencialmente usar a mesma abordagem, aumentando assim a padronização das dosagens tumorais de T2*. As medidas de T2* são usadas para diferentes finalidades por neurorradiologistas, especialistas em imagem cardíaca e em imagem abdominal, entre outros. Sequências de pulso de RM para medidas dos tempos de relaxamento T2* tecidual têm sido aplicadas e otimizadas para a avaliação de sangramentos intracranianos3, conteúdo hepático de ferro1,4, conteúdo de ferro cardíaco5,6, entre outros. Outros pesquisadores utilizaram medidas de T2* para gerar estimativas quantitativas do acúmulo de nanopartículas de óxido de ferro em tumoresmalignos7,8. No entanto, muitas dessas abordagens anteriores utilizavam softwares institucionais ou scanners específicos, que seriam limitados ao uso em uma instituição específica ou para o processamento de dados obtidos em um scanner específico. Aqui, descrevemos uma abordagem universalmente aplicável para gerar mapas T2* tumorais e tempos de relaxamento T2* tumoral com base em dados pré-clínicos ou clínicos de RM de qualquer scanner que possa gerar imagens de gradiente eco multi-eco. A sequência de gradiente eco necessária deve ter tempos de primeiro eco muito curtos e espaçamento intereco estreito 9,10. As imagens de gradiente eco multi-eco são então alimentadas no software externo, mapas T2* do tumor são calculados e os tempos de relaxamento T2* do tumor são medidos. O plugin T2 Fit Map nas curvas de decaimento T2* dos modelos externos como um ajuste monoexponencial para S(t) = S o e-t/T2* 11 onde S(t) representaosinal ou valor do processo em um dado tempo t; S 0 é o valor inicial do sinal ou processo em t =0; t denota tempo; T2*, também conhecido como tempo de relaxamento transversal aparente, caracteriza a taxa de decaimento do sinal ou processo; e e é a base do logaritmo natural (aproximadamente igual a 2,71828). A equação descreve um decaimento exponencial, onde o sinal ou processo diminui ao longo do tempo em função da taxa de decaimento T2*. Quanto maior o valor de T2*, mais lenta é a taxa de decaimento, e vice-versa. O mesmo software também pode ser usado para inserir imagens spin echo multi-eco e gerar valores de T2 tumoral ajustando a curva de decaimento de T2 para S(t) = So e-t/T2. O ajuste da curva foi realizado por meio de software externo, sem incorporar deslocamento constante. Ambas as curvas de decaimento exibem comportamento exponencial único, com T2* demonstrando menor duração em relação a T2.
Em pacientes com hemossiderose e hemocromatose, a quantificação do conteúdo hepático de ferro por biópsia tecidual é o padrão-ouro, enquanto a RM não invasiva é o ponto de cuidado para estabelecer valores basais e monitorar as mudanças ao longo do tempo de forma não invasiva12,13. Embora a geração de mapas T2* para quantificação de ferro hepático esteja bemestabelecida4, não há um protocolo padronizado para medir o tempo de relaxamento tumoral T2*. Embora os mapas T2* também possam ser gerados pelo software do scanner, ele é limitado a um scanner e fornecedor específicos. No campo da oncologia, estudos seriados de imagem de um determinado paciente geralmente ocorrem em diferentes scanners, e os dados de RM multicêntricos são adquiridos com base em estudos de imagem de diferentes scanners e diferentes fornecedores. Além disso, a pesquisa de imagem coclínica está sendo cada vez mais implementada e requer a comparação de dados de RM de pacientes e modelos de camundongos que simulam seu tumor. O objetivo deste protocolo é fornecer um protocolo para a mensuração dos tempos de relaxamento T2* tumoral que sejam independentes do software do scanner. Isso permitirá uma análise uniforme dos dados de imagens de diferentes centros e diferentes scanners. De fato, milhares de usuários poderiam potencialmente usar a mesma abordagem, aumentando assim a padronização e a reprodutibilidade das dosagens tumorais de T2*. Nosso protocolo utiliza software externo, que pode ser baixado da internet. Imagens de gradiente eco multieco são alimentadas no software e ajustadas a uma fórmula de decaimento monoexponencial para gerar um mapa T2*, no qual os tempos de relaxamento T2* do tumor podem ser medidos usando regiões de interesse (ROIs) definidas pelo operador5. Nanopartículas de óxido de ferro podem ser infundidas em diferentes doses 14, Em nosso estudo, a paciente recebeu uma injeção de Ferumoxytol (30 mg/mL) contendo 510 mg de ferro elementar em um volume de17 mL, na dose de 5 mg de ferro elementar por kg de peso corporal. Posteriormente, sequências multieco gradiente eco foram obtidas15 usando parâmetros de sequência definidos para aquisição de dados.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nosso protocolo nos permite medir os tempos de relaxamento T2* do tumor com base em sequências gradiente-eco multi-eco, um software externo e um plugin para criar mapas T2*. As etapas críticas dentro do protocolo são a inclusão da sequência gradiente-eco multi-eco com TEs muito curtos no protocolo de varredura e o ajuste monoexponencial das imagens gradiente-eco multi-eco usando software externo. É importante organizar as imagens de entrada multi-eco gradiente-eco de acordo com seus tempos de aquisição. Isso pode…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi em parte apoiado por uma bolsa do Instituto Nacional do Câncer, bolsa número U24CA264298. Agradecemos a Dawn Holley, Kim Halbert e Mehdi Khalighi do Centro de Serviços Metabólicos de PET/RM por sua assistência com a aquisição de exames de PET/RM no Lucas Research Center em Stanford. Agradecemos aos membros do laboratório Daldrup-Link pela valiosa contribuição e discussões sobre este projeto.
Materials
| OsiriX | Pixmeo SARL | https://www.osirix-viewer.com/ | |
| 3T GE MR 750 | GE Healthcare, Chicago, IL | ||
| FERAHEME (ferumoxytol injection) | AMAG Pharmaceuticals, Inc. 1100 Winter Street Waltham, MA 02451 |
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