Medición de los tiempos de relajación del tumor T2* después de la administración de nanopartículas de óxido de hierro
Summary
Presentamos un protocolo estandarizado para la cuantificación de los tiempos de relajación T2* de los tumores utilizando software externo. Las imágenes de eco de gradiente de eco múltiple se adquieren y se introducen en el software para crear mapas T2* del tumor y medir los tiempos de relajación del tumor T2*.
Abstract
La relaxometría T2* es uno de los métodos establecidos para medir el efecto de las nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro en los tejidos tumorales con imágenes por resonancia magnética (RM). Las nanopartículas de óxido de hierro acortan los tiempos de relajación T1, T2 y T2* de los tumores. Si bien el efecto T1 es variable en función del tamaño y la composición de las nanopartículas, los efectos T2 y T2* suelen ser predominantes, y las mediciones T2* son las más eficientes en el tiempo en un contexto clínico. Aquí, presentamos nuestro enfoque para medir los tiempos de relajación T2* del tumor, utilizando secuencias de eco de gradiente de eco múltiple, software externo y un protocolo estandarizado para crear un mapa T2* con software independiente del escáner. Esto facilita la comparación de datos de imágenes de diferentes escáneres clínicos, diferentes proveedores y trabajos de investigación coclínicos (es decir, datos de tumores T2* obtenidos en modelos de ratón y pacientes). Una vez instalado el software, el complemento T2 Fit Map debe instalarse desde el administrador de complementos. Este protocolo proporciona detalles de procedimiento paso a paso, desde la importación de las secuencias de eco de gradiente de eco múltiple en el software, hasta la creación de mapas T2* codificados por colores y la medición de los tiempos de relajación T2* del tumor. El protocolo se puede aplicar a tumores sólidos en cualquier parte del cuerpo y ha sido validado en base a datos de imágenes preclínicas y datos clínicos en pacientes. Esto podría facilitar las mediciones de T2* tumoral para ensayos clínicos multicéntricos y mejorar la estandarización y reproducibilidad de las mediciones de T2* tumoral en análisis de datos coclínicos y multicéntricos.
Introduction
La cuantificación no invasiva de los tiempos de relajación T2* tumoral en diversos tejidos del cuerpo con resonancia magnética (RM) está ampliamente establecida1. La justificación de este artículo es proporcionar un protocolo para la medición de los tiempos de relajación T2* del tumor que es independiente del software de escáner como Osirix2. Esto permitirá análisis uniformes de datos de imágenes de diferentes centros, diferentes escáneres y diferentes proveedores. De hecho, miles de usuarios podrían utilizar el mismo enfoque, aumentando así la estandarización de las mediciones de T2* tumoral. Las mediciones de T2* son utilizadas para diferentes propósitos por neurorradiólogos, expertos en imágenes cardíacas y expertos en imágenes abdominales, entre otros. Se han aplicado y optimizado secuencias de pulsos de resonancia magnética para medir los tiempos de relajación tisular T2* para la evaluación de hemorragias intracraneales3, contenido de hierro hepático 1,4 y contenido de hierro cardíaco 5,6, entre otros. Otros investigadores han utilizado mediciones T2* para generar estimaciones cuantitativas de acumulaciones de nanopartículas de óxido de hierro en tumores malignos 7,8. Sin embargo, muchos de estos enfoques anteriores utilizaban software institucional o software de escáner específico, que se limitaría a su uso en una institución específica o para procesar datos obtenidos en un escáner específico. Aquí, describimos un enfoque universalmente aplicable para generar mapas T2* tumorales y tiempos de relajación T2* tumorales basados en datos de resonancia magnética preclínicos o clínicos de cualquier escáner que pueda generar imágenes de eco de gradiente de eco múltiple. La secuencia de eco de gradiente requerida debe tener tiempos de primer eco muy cortos y un espaciado entre ecos cercanode 9,10. Las imágenes de eco de gradiente de eco múltiple se introducen en el software externo, se calculan los mapas T2* del tumor y se miden los tiempos de relajación del tumor T2*. El complemento T2 Fit Map en las curvas de decaimiento T2* de los modelos externos como un ajuste monoexponencial a S(t) = S o e-t/T2* 11 donde S(t) representa el valor de señaloproceso en un momento dado t; S 0 es el valor inicial de la señal o proceso en t =0; t denota tiempo; T2*, también conocido como el tiempo de relajación transversal aparente, caracteriza la tasa de decaimiento de la señal o proceso; y e es la base del logaritmo natural (aproximadamente igual a 2,71828). La ecuación describe una disminución exponencial, donde la señal o proceso disminuye con el tiempo en función de la tasa de decaimiento T2*. Cuanto mayor sea el valor de T2*, más lenta será la tasa de desintegración, y viceversa. El mismo software también se puede utilizar para introducir imágenes de eco de espín de eco múltiple y generar valores de T2 tumoral ajustando la curva de decaimiento T2 a S(t) = So e-t/T2. El ajuste de la curva se realizó utilizando software externo, sin incorporar un desplazamiento constante. Ambas curvas de decaimiento exhiben un comportamiento exponencial único, con T2* demostrando una duración más corta en comparación con T2.
En pacientes con hemosiderosis y hemocromatosis, la cuantificación del contenido de hierro hepático por biopsia tisular es el estándar de oro, mientras que la RM no invasiva es el punto de atención para establecer valores basales y monitorear los cambios a lo largo del tiempo de forma no invasiva12,13. Si bien la generación de mapas T2* para la cuantificación del hierro hepático está bien establecida4, no existe un protocolo estandarizado para medir los tiempos de relajación de T2* del tumor. Si bien los mapas T2* también pueden ser generados por el software del escáner, está limitado a un escáner y proveedor específicos. En el campo de la oncología, los estudios de imágenes en serie de un paciente determinado a menudo ocurren en diferentes escáneres, y los datos de resonancia magnética multicéntricos se adquieren en función de los estudios de imágenes de diferentes escáneres y diferentes proveedores. Además, la investigación de imágenes coclínicas se está implementando cada vez más y requiere la comparación de datos de resonancia magnética de pacientes y modelos de ratón que simulan su tumor. El propósito de este protocolo es proporcionar un protocolo para la medición de los tiempos de relajación T2* del tumor que sean independientes del software del escáner. Esto permitirá un análisis uniforme de los datos de imágenes de diferentes centros y diferentes escáneres. De hecho, miles de usuarios podrían utilizar el mismo enfoque, aumentando así la estandarización y la reproducibilidad de las mediciones de T2* tumoral. Nuestro protocolo utiliza software externo, que se puede descargar de Internet. Las imágenes de eco de gradiente de eco múltiple se introducen en el software y se ajustan a una fórmula de decaimiento monoexponencial para generar un mapa T2*, en el que se pueden medir los tiempos de relajación T2* del tumor utilizando regiones de interés (ROI) definidas por el operador5. Las nanopartículas de óxido de hierro pueden ser infundidas a diferentes dosis 14, En nuestro estudio, el paciente recibió una inyección de ferumoxitol (30 mg/ml) que contenía 510 mg de hierro elemental en un volumen de17 mL, a una dosis de 5 mg de hierro elemental por kg de peso corporal. Posteriormente se obtuvieron secuencias de eco de gradiente de eco múltiple15 utilizando parámetros de secuencia establecidos para la adquisición de datos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nuestro protocolo nos permite medir los tiempos de relajación de T2* del tumor basados en secuencias de eco de gradiente de eco múltiple, un software externo y un complemento para crear mapas T2*. Los pasos críticos dentro del protocolo son la inclusión de la secuencia de gradiente de eco de eco múltiple con TE muy cortos en el protocolo de escaneo, y el ajuste monoexponencial de las imágenes de eco de gradiente de eco de eco múltiple utilizando software externo. Es importante organizar las imágenes de eco de gra…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado en parte por una subvención del Instituto Nacional del Cáncer, número de subvención U24CA264298. Agradecemos a Dawn Holley, Kim Halbert y Mehdi Khalighi del Centro de Servicios Metabólicos de PET / MRI por su ayuda con la adquisición de escaneos PET / MRI en el Centro de Investigación Lucas en Stanford. Agradecemos a los miembros del laboratorio de Daldrup-Link por sus valiosos aportes y discusiones sobre este proyecto.
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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