肿瘤间质液压力的空间测量：一种测量间质液压力的方法

摘要

来源：Stapleton et. al.，《实体瘤中灌注、间质液压力与脂质体积累的空间测量》，J. Vis. Exp. （2016年）。

本视频介绍了一种利用影像引导机器人系统通过灌注成像测量肿瘤内间质液压力的技术。测量结果与脂质体在实体瘤内的瘤内蓄积情况进行比较。

方案

1. 肿瘤间质液压力的空间测量

1. 将25 G脊柱穿刺针通过50 cm PE20聚乙烯导管连接至压力传感器和IFP采集系统。使用肝素硫酸盐/生理盐水溶液（1:10）冲洗整个系统。 使用前用70%异丙醇对针头进行消毒。
2. 打开采集系统，启动IFP采集软件，并加载设置文件以校准系统，使其能够以mmHg为单位采集IFP数据。点击采集按钮，持续收集IFP数据。
3. 在注射CT-脂质体后48至72小时之间，采用所述方法进行IFP测量（此时间点对应于CT-脂质体在肿瘤中积累达到峰值的大致时间）。
   1. 使用注射泵以每公斤体重400 mg碘的浓度注射一剂CT脂质体^-1将泵设置为注入约150 µl的体积（假设为25 g小鼠）。按下泵上的“启动”按钮进行注射。手动用50 µl生理盐水冲洗导管（为导管体积的两倍），以确保全部药剂已注入且导管通畅。
      将IFP针连接至CT-IFP机器人。
4. 执行校准扫描，以对齐CT-IFP机器人与CT扫描仪的坐标系。将标记物附件安装至CT-IFP机器人，并在标记物处于四个不同位置时，依次进行四次容积CT扫描。
   1. 启动CT-IFP机器人控制器软件，初始化机器人，并通过输入x、y、z目标位置后点击“go”按钮，将机器人移至三个指定位置。
   2. 在以下 x、y、z 坐标处进行 CT 扫描：(1) 0,0,0；(2) -10,0,0；(3) 0,7,0；以及 (4) 0,0,10。使用 CT 扫描仪软件选择 90 kV、10 mA、16 秒的扫描参数，然后按“开始”以启动扫描。按照所述方法对扫描数据进行重建。通过设置注射泵注入 100 µl 游离碘海醇与生理盐水按体积比 9:1 混合的溶液，进行 DCE-CT 扫描。
      1. 在CT扫描仪控制台上，选择5分钟动态扫描程序，该程序采用80 kV的X射线能量设置和90 mA的管电流，前30秒每秒采集416帧图像投影，随后每10秒采集一次图像。先采集5秒的DCE-CT数据，然后按下注射泵的启动按钮。
      2. DCE-CT扫描完成后，进行容积解剖显微CT扫描。
5. 启动CT-IFP机器人配准软件。在“配准数据”区域中点击“添加”按钮，选择1.3步骤中获得的四组重建配准扫描图像，然后点击“打开”。
   注意： 定位标记的像素位置将自动输入软件中。
   1. 单击“计算变换”按钮，然后单击“应用变换”按钮。这将生成用于将CT-IFP机器人坐标系转换为CT扫描仪坐标系的配准数据。校准完成后，将动物平台连接至CT-IFP机器人。
6. 使用2%异氟烷与医用空气或氧气混合麻醉每只小鼠，并通过捏压脚趾观察无反应以确认麻醉效果。将动物固定在CT-IFP机器人平台上，调整小鼠位置，使肿瘤区域可被CT-IFP机器人系统触及。使用胶带固定肿瘤部位，确保在IFP针插入过程中肿瘤不发生移动。
7. 在插入IFP针之前进行解剖显微CT扫描。使用1.2节中所述步骤重建CT数据。
8. 将穿刺针插入前的CT数据载入CT-IFP机器人配准软件中。调整窗宽和窗位以清晰显示肿瘤。在任意图像上点击肿瘤边缘的一个位置，然后点击另一处边缘位置。
   注意： 软件将计算两点之间沿直线的一系列位置。从列表中记录5到8个等间距位置的x、y和z坐标。
9. 使用肝素化生理盐水冲洗探针，完成IFP系统的准备工作，然后再进行插入。
10. 将预设的首个针头位置坐标 x、y、z 输入至 CT-IFP 机器人控制软件中，点击“移动”按钮以驱动机器人到达目标位置。点击“插入针头”按钮，将针头插入组织中。
    1. 插入针头后，通过捏压并松开PE20管路，确认IFP针与组织之间具有良好的液体通路；观察IFP采集软件上的读数应升高，并在松开后恢复至捏压前的基线值。若读数未能恢复至基线，则舍弃该次测量。
11. 获取插入针头后的解剖CT扫描图像，然后点击CT-IFP机器人控制软件上的“Retract Needle”按钮，将针头从组织中撤出。若针头拔出后，IFP值未恢复至插入前的水平，则舍弃该次IFP测量数据；此现象表明针头在测量过程中可能被堵塞。针对每个针头位置，重复步骤1.8至1.10。
12. 通过计算针头出口相对于肿瘤体积质心的 x、y 和 z 位置，确定针头在肿瘤体积内的位置，其中肿瘤体积质心基于针头插入后的容积 CT 扫描图像确定。
13. 所有测量完成后，将动物放回笼中。不得无人看管动物，并需密切观察直至其恢复意识并能维持胸卧位。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
碘海醇（Omnipaque）300 mg 碘/ml	GE Healthcare, CA
eXplore Locus Ultra 微型CT系统	GE Healthcare, CA		使用CT-Console软件操控
27 G 带翼输液套件 SURFLO 导管	Terumo Medical Products, USA	SV*27EL
PE20 聚乙烯管	Becton Dickinson, USA	427406
笔尖式25 G × 3.5′′ Whitacre脊髓穿刺针	Becton Dickinson, USA	405140	IFP穿刺针
P23XL 压力传感器	Harvard Apparatus, CA	P23XL
PowerLab 4/35 桥式放大器，配备 LabChart Pro 7.0	ADInstruments Pty Ltd., USA	PL3504, FE221	IFP数据采集系统及采集软件
CT-Sabre 小动物介入系统（CT-IFP机器人）	Parallax Innovations, CA		使用CT-IFP机器人控制软件操控
CT-IFP机器人校准软件 定制Matlab软件
DCE-CT分析软件			定制Matlab软件