Summary

酸化鉄ナノ粒子投与後の腫瘍T2*緩和時間の測定

Published: May 19, 2023
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Summary

外部ソフトウェアを使用して腫瘍のT2*緩和時間を定量化するための標準化されたプロトコルを提示します。マルチエコー勾配エコー画像を取得してソフトウェアに入力し、腫瘍T2*マップを作成し、腫瘍T2*緩和時間を測定します。

Abstract

T2*弛緩測定法は、磁気共鳴画像法(MRI)を用いて腫瘍組織に対する超常磁性酸化鉄ナノ粒子の効果を測定するために確立された方法の1つです。酸化鉄ナノ粒子は、腫瘍のT1、T2、およびT2*緩和時間を短縮します。T1効果はナノ粒子のサイズと組成に基づいて変化しますが、T2およびT2*効果は通常優勢であり、T2*測定は臨床状況で最も時間効率が良いです。ここでは、マルチエコー勾配エコーシーケンス、外部ソフトウェア、およびスキャナーに依存しないソフトウェアでT2*マップを作成するための標準化されたプロトコルを使用して、腫瘍T2*緩和時間を測定するアプローチを紹介します。これにより、異なる臨床スキャナー、異なるベンダー、および共同臨床研究作業からの画像データ(すなわち、マウスモデルおよび患者で得られた腫瘍T2*データ)の比較が容易になります。ソフトウェアをインストールしたら、プラグインマネージャーからT2 Fit Mapプラグインをインストールする必要があります。このプロトコルは、マルチエコー勾配エコーシーケンスのソフトウェアへのインポートから、色分けされたT2*マップの作成、腫瘍T2*緩和時間の測定まで、段階的な手順の詳細を提供します。このプロトコルは、あらゆる身体部分の固形腫瘍に適用でき、患者の前臨床画像データと臨床データに基づいて検証されています。これにより、多施設臨床試験における腫瘍T2*測定が容易になり、共臨床および多施設データ解析における腫瘍T2*測定の標準化と再現性が向上する可能性があります。

Introduction

磁気共鳴画像法(MRI)を用いた体の様々な組織における腫瘍T2*緩和時間の非侵襲的定量化は広く確立されています1。この記事の理論的根拠は、Osirix2のようなスキャナーソフトウェアに依存しない腫瘍T2*緩和時間の測定のためのプロトコルを提供することです。これにより、さまざまなセンター、さまざまなスキャナー、さまざまなベンダーからの画像データを統一して分析できます。実際、何千人ものユーザーが同じアプローチを使用する可能性があり、それによって腫瘍T2*測定の標準化が促進されます。T2*測定は、神経放射線科医、心臓画像の専門家、腹部画像の専門家などによってさまざまな目的で使用されます。組織T2 *緩和時間を測定するためのMRIパルスシーケンスは、頭蓋内出血3、肝鉄含有量1,4、および心臓鉄含有量5,6などの評価に適用および最適化されています。他の研究者は、T2 *測定値を使用して、悪性腫瘍における酸化鉄ナノ粒子蓄積の定量的推定値を生成しました7,8。ただし、これらの以前のアプローチの多くは、特定の機関での使用または特定のスキャナーで取得したデータの処理に限定されていた機関向けソフトウェアまたは特定のスキャナーソフトウェアを使用していました。ここでは、マルチエコー勾配エコー画像を生成できるスキャナーからの前臨床または臨床MRIデータに基づいて、腫瘍T2*マップと腫瘍T2*緩和時間を生成するための普遍的に適用可能なアプローチについて説明します。必要な勾配エコーシーケンスは、最初のエコー時間が非常に短く、エコー間間隔近い必要があります9,10。次に、マルチエコー勾配エコー画像を外部ソフトウェアに供給し、腫瘍T2*マップを計算し、腫瘍T2*緩和時間を測定します。外部モデルのT2*減衰曲線のT2 Fit Mapプラグインは、S(t) = So e-t/T2* 11への単指数適合として、S(t)は特定の時間tにおける信号またはプロセス値を表します。S 0は、t =0における信号またはプロセスの初期値であり、tは時間を表します。見かけの横緩和時間としても知られるT2*は、信号またはプロセスの減衰速度を特徴付ける。eは自然対数の底です(約2.71828に等しい)。この式は指数関数的減衰を表し、信号またはプロセスは減衰率T2 *の関数として時間とともに減少します。T2*の値が大きいほど減衰速度は遅くなり、その逆も同様です。同じソフトウェアを使用して、マルチエコースピンエコー画像を入力し、T2減衰曲線をS(t)= So e-t/T2にフィッティングすることで腫瘍T2値を生成することもできます。カーブフィットは、一定のオフセットを組み込むことなく、外部ソフトウェアを使用して実行されました。両方の減衰曲線は単一の指数関数的挙動を示し、T2*はT2と比較して短い持続時間を示します。

ヘモジデローシスおよびヘモクロマトーシスの患者では、組織生検による肝臓鉄含有量の定量化がゴールドスタンダードであるのに対し、非侵襲的MRイメージングは、ベースライン値を確立し、経時的な変化を非侵襲的に監視するためのポイントオブケアです12,13。肝臓鉄定量のためのT2*マップの生成は十分に確立されていますが4、腫瘍T2*緩和時間を測定するための標準化されたプロトコルはありません。T2*マップはスキャナーソフトウェアでも生成できますが、特定のスキャナーとベンダーに限定されます。腫瘍学の分野では、特定の患者の連続画像検査が異なるスキャナーで行われることが多く、多施設MRIデータは、さまざまなスキャナーおよびさまざまなベンダーからの画像研究に基づいて取得されます。さらに、コクリニカルイメージング研究はますます実施されており、患者のMRIデータと腫瘍をシミュレートするマウスモデルの比較が必要です。このプロトコルの目的は、スキャナーソフトウェアに依存しない腫瘍T2*緩和時間を測定するためのプロトコルを提供することです。これにより、異なるセンターや異なるスキャナからの画像データを均一に分析することができます。実際、何千人ものユーザーが同じアプローチを使用する可能性があり、それによって腫瘍T2*測定の標準化と再現性が向上します。当社のプロトコルは、インターネットからダウンロードできる外部ソフトウェアを利用しています。マルチエコー勾配エコー画像がソフトウェアに供給され、単指数減衰の式に適合してT2*マップが生成され、オペレーターが定義した関心領域(ROI)5を使用して腫瘍T2*緩和時間を測定できます。酸化鉄ナノ粒子は異なる用量で注入することができます14、私たちの研究では、患者はフェルモキシトール注射を受けました (30 mg / mL)17 mLの容量に510 mgの元素鉄を含む、体重1kgあたり5 mgの元素鉄の投与量で。続いて、データ取得のための設定されたシーケンスパラメータを使用して、マルチエコー勾配エコーシーケンス15を取得しました。

Protocol

このプロトコルは、前向き臨床試験および共同臨床研究のために生成されました。この研究は、医療保険の相互運用性と説明責任に関する法律(HIPAA)に準拠しており、スタンフォード大学の治験審査委員会(IRB)によって承認されました。すべての患者またはその法的に認可された代理人は書面によるインフォームドコンセントに署名し、7歳から18歳までのすべての子供は同意書に署名しました?…

Representative Results

図10:転移性骨肉腫病変にROIを重ねたT2*マップで、平均と標準偏差のT2*値を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。 <p class="jove_content biglegend" fo:keep-t…

Discussion

私たちのプロトコルにより、マルチエコー勾配エコーシーケンス、外部ソフトウェア、およびT2*マップを作成するためのプラグインに基づいて、腫瘍のT2*緩和時間を測定することができます。プロトコル内の重要なステップは、非常に短いTEを持つマルチエコー勾配エコーシーケンスをスキャンプロトコルに含めることと、外部ソフトウェアを使用したマルチエコー勾配エコー画像の単指数?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作業の一部は、国立がん研究所からの助成金、助成金番号U24CA264298によってサポートされました。スタンフォード大学のルーカス研究センターでのPET / MRIスキャンの取得を支援してくれたPET / MRI代謝サービスセンターのDawn Holley、Kim Halbert、およびMehdi Khalighiに感謝します。このプロジェクトに関する貴重なインプットと議論をしてくれたDaldrup-Linkラボのメンバーに感謝します。

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

Referências

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Citar este artigo
Ramasamy, S. K., Roudi, R., Morakote, W., Adams, L. C., Pisani, L. J., Moseley, M., Daldrup-Link, H. E. Measurement of Tumor T2* Relaxation Times after Iron Oxide Nanoparticle Administration. J. Vis. Exp. (195), e64773, doi:10.3791/64773 (2023).

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