산화철 나노입자 투여 후 종양 T2* 이완 시간 측정
Summary
우리는 외부 소프트웨어를 사용하여 종양의 T2* 이완 시간을 정량화하기 위한 표준화된 프로토콜을 제시합니다. 다중 에코 그래디언트 에코 이미지를 획득하여 소프트웨어에 공급하여 종양 T2* 맵을 생성하고 종양 T2* 이완 시간을 측정합니다.
Abstract
T2* 이완 측정법은 자기공명영상(MRI)을 통해 종양 조직에 대한 초상자성 산화철 나노입자의 효과를 측정하는 확립된 방법 중 하나입니다. 산화철 나노 입자는 종양의 T1, T2 및 T2 * 이완 시간을 단축시킵니다. T1 효과는 나노 입자의 크기와 구성에 따라 가변적이지만 T2 및 T2* 효과는 일반적으로 우세하며 T2* 측정은 임상 맥락에서 가장 시간 효율적입니다. 여기에서는 다중 에코 그래디언트 에코 시퀀스, 외부 소프트웨어 및 스캐너 독립적 소프트웨어로 T2* 맵을 생성하기 위한 표준화된 프로토콜을 사용하여 종양 T2* 이완 시간을 측정하는 접근 방식을 제시합니다. 이를 통해 서로 다른 임상 스캐너, 서로 다른 공급업체 및 공동 임상 연구 작업(즉, 마우스 모델 및 환자에서 얻은 종양 T2* 데이터)의 이미징 데이터를 쉽게 비교할 수 있습니다. 소프트웨어가 설치되면 플러그인 관리자에서 T2 Fit Map 플러그인을 설치해야 합니다. 이 프로토콜은 다중 에코 그래디언트 에코 시퀀스를 소프트웨어로 가져오는 것부터 색상으로 구분된 T2* 맵 생성 및 종양 T2* 이완 시간 측정에 이르기까지 단계별 절차 세부 정보를 제공합니다. 이 프로토콜은 모든 신체 부위의 고형 종양에 적용할 수 있으며 환자의 전임상 영상 데이터 및 임상 데이터를 기반으로 검증되었습니다. 이는 다기관 임상 시험을 위한 종양 T2* 측정을 용이하게 하고 공동 임상 및 다기관 데이터 분석에서 종양 T2* 측정의 표준화 및 재현성을 향상시킬 수 있습니다.
Introduction
자기공명영상(MRI)을 통해 신체의 다양한 조직에서 종양 T2* 이완 시간을 비침습적으로 정량화하는 것이 널리 확립되어 있다1. 이 기사의 근거는 Osirix2와 같은 스캐너 소프트웨어와 독립적인 종양 T2* 이완 시간 측정을 위한 프로토콜을 제공하는 것입니다. 이를 통해 서로 다른 센터, 서로 다른 스캐너 및 서로 다른 공급업체의 이미징 데이터를 균일하게 분석할 수 있습니다. 실제로 수천 명의 사용자가 잠재적으로 동일한 접근 방식을 사용할 수 있으므로 종양 T2* 측정의 표준화가 향상될 수 있습니다. T2* 측정은 신경방사선 전문의, 심장 영상 전문가, 복부 영상 전문가 등 다양한 목적으로 사용됩니다. 조직 T2* 이완 시간 측정을 위한 MRI 펄스 시퀀스가 적용되어 두개내 출혈 3, 간 철분 함량1,4 및 심장 철 함량 5,6 등의 평가를 위해 최적화되었습니다. 다른 연구자들은 악성 종양에서 산화철 나노 입자 축적의 정량적 추정치를 생성하기 위해 T2* 측정을 사용했습니다 7,8. 그러나 이러한 이전 접근 방식 중 다수는 특정 기관에서 사용하거나 특정 스캐너에서 얻은 데이터를 처리하는 데 제한되는 기관 소프트웨어 또는 특정 스캐너 소프트웨어를 활용했습니다. 여기에서는 다중 에코 그래디언트 에코 이미지를 생성할 수 있는 모든 스캐너의 전임상 또는 임상 MRI 데이터를 기반으로 종양 T2* 맵 및 종양 T2* 이완 시간을 생성하기 위해 보편적으로 적용 가능한 접근 방식을 설명합니다. 필요한 그래디언트 에코 시퀀스는 첫 번째 에코 시간이 매우 짧고 에코 간 간격 9,10에 가까워야 합니다. 그런 다음 다중 에코 그래디언트 에코 이미지가 외부 소프트웨어에 공급되고 종양 T2* 맵이 계산되며 종양 T2* 이완 시간이 측정됩니다. 외부 모델의 T2* 감쇠 곡선에 있는 T2 Fit Map 플러그인은 S(t) = So e-t/T2* 11에 대한 단일 지수 피팅으로 표시되며, 여기서 S(t)는 주어진 시간 t의 신호 또는 프로세스 값을 나타냅니다. S0는 t=0에서의 신호 또는 과정의 초기값이고; t는 시간을 나타냅니다. 겉보기 횡방향 이완 시간이라고도 하는 T2*는 신호 또는 프로세스의 감쇠율을 특성화합니다. e는 자연 로그의 밑입니다(대략 2.71828과 같음). 이 방정식은 지수 감쇠를 설명하며, 여기서 신호 또는 프로세스는 감쇠율 T2*의 함수로 시간이 지남에 따라 감소합니다. T2*의 값이 클수록 감쇠 속도가 느려지고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 동일한 소프트웨어를 사용하여 다중 에코 스핀 에코 이미지를 입력하고 T2 붕괴 곡선을 S(t) = So e-t/T2에 맞춰 종양 T2 값을 생성할 수도 있습니다. 곡선 피팅은 일정한 오프셋을 통합하지 않고 외부 소프트웨어를 사용하여 수행되었습니다. 두 감쇠 곡선 모두 단일 지수 거동을 나타내며 T2*는 T2에 비해 더 짧은 지속 시간을 보여줍니다.
혈소판증 및 혈색소 침착증 환자의 경우 조직 생검에 의한 간 철 함량의 정량화가 황금 표준인 반면, 비침습적 MR 영상은 기준선 값을 설정하고 시간 경과에 따른 변화를 비침습적으로 모니터링하기 위한 치료 지점입니다12,13. 간 철 정량을 위한 T2* 맵 생성은 잘 확립되어 있지만4, 종양 T2* 이완 시간을 측정하기 위한 표준화된 프로토콜은 없습니다. T2* 맵은 스캐너 소프트웨어로도 생성할 수 있지만 특정 스캐너 및 공급업체로 제한됩니다. 종양학 분야에서 주어진 환자에 대한 일련의 영상 연구는 종종 다른 스캐너에서 발생하며 다기관 MRI 데이터는 다른 스캐너 및 다른 공급업체의 영상 연구를 기반으로 수집됩니다. 또한 공동 임상 영상 연구가 점점 더 많이 구현되고 있으며 환자의 MRI 데이터와 종양을 시뮬레이션하는 마우스 모델의 비교가 필요합니다. 이 프로토콜의 목적은 스캐너 소프트웨어와 독립적인 종양 T2* 이완 시간 측정을 위한 프로토콜을 제공하는 것입니다. 이를 통해 서로 다른 센터와 서로 다른 스캐너의 이미징 데이터를 균일하게 분석할 수 있습니다. 실제로 수천 명의 사용자가 잠재적으로 동일한 접근 방식을 사용하여 종양 T2* 측정의 표준화 및 재현성을 높일 수 있습니다. 당사의 프로토콜은 인터넷에서 다운로드할 수 있는 외부 소프트웨어를 사용합니다. 다중 에코 그래디언트 에코 이미지는 소프트웨어에 공급되고 단일 지수 붕괴 공식에 맞춰 T2* 맵을 생성하며, 이 맵에서 종양 T2* 이완 시간은 작업자가 정의한 관심 영역(ROI)5을 사용하여 측정할 수 있습니다. 산화철 나노입자는 상이한 용량으로 주입될 수 있다14, 본 연구에서, 환자는 체중 kg당 5mg의 철분 원소를 투여하여 17mL 부피에 510mg의 철분 원소를 함유한 페루목시톨 주사(30mg/mL)를 투여받았다. 이어서, 다중 에코 그래디언트 에코 시퀀스는 데이터 수집을 위해 설정된 시퀀스 파라미터를 사용하여15개를 얻었다.
Protocol
Representative Results
Discussion
당사의 프로토콜을 사용하면 다중 에코 그래디언트-에코 시퀀스, 외부 소프트웨어 및 T2* 맵 생성을 위한 플러그인을 기반으로 종양 T2* 이완 시간을 측정할 수 있습니다. 프로토콜 내에서 중요한 단계는 매우 짧은 TE를 가진 다중 에코 그래디언트-에코 시퀀스를 스캐닝 프로토콜에 포함시키고 외부 소프트웨어를 사용하여 다중 에코 그래디언트-에코 이미지의 단일 지수 피팅입니다. 입력 multi-echo gr…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작업은 국립 암 연구소 (National Cancer Institute)의 보조금 번호 U24CA264298로 부분적으로 지원되었습니다. 스탠포드의 Lucas Research Center에서 PET/MRI 스캔을 획득하는 데 도움을 준 PET/MRI 대사 서비스 센터의 Dawn Holley, Kim Halbert 및 Mehdi Khalighi에게 감사드립니다. 이 프로젝트에 대한 귀중한 의견과 토론을 해주신 Daldrup-Link 연구소 구성원들에게 감사드립니다.
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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