正位胰腺肿瘤异种移植模型的动态对比增强磁共振成像：一种评估靶向肿瘤组织微血管的方法

摘要

来源：Kim, H. 等. 正位胰腺癌小鼠模型的动态对比增强磁共振成像. J. Vis. Exp. (2015)。

本视频介绍了在小鼠原位胰腺肿瘤异种移植模型中应用DCE-MRI的技术。 DCE-MRI是一种用于分析目标组织中微血管结构的非侵入性方法，可用于评估肿瘤在接受新型治疗后血管系统的反应。该方法将有助于研究人员在原位胃肠道癌症小鼠模型中应用DCE-MRI。

方案

涉及动物模型的所有操作均已被当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会审核。

1. 磁共振成像

1. 通常在细胞接种后2~4周，当肿瘤直径达到约5 - 7 mm时进行MRI检查。使用专用于小动物成像的MR扫描仪，或配备小动物专用线圈的临床MR扫描仪。
   注意：我们使用了一台9.4T小动物MR扫描仪，配备一个 ¹H体共振器/发射器和一个表面接收线圈（直径30 mm）（Bruker BioSpin Corp., Billerica, MA）。表面线圈可提供更高的信噪比（SNR）。
2. 准备基于钆的MRI对比剂，以每只动物约0.1 - 0.2 mmol/kg的剂量溶于约0.1 - 0.2 ml PBS（磷酸盐缓冲盐水）中进行注射。
   注意：我们使用了钆特醇，以0.2 mmol/kg的剂量溶于0.15 ml PBS中，在15秒内（0.1 ml/sec）完成注射。
3. 准备一段微型聚乙烯管（长度：7.62 mm，内径：0.28 mm，外径：0.64 mm）。将一根30 G针头（长12.7 mm）插入管的一端，另一端插入一根30 G钝头针（长9.5 mm）。将装有MR对比剂的1 ml注射器连接至钝头针，缓慢推动注射器，使对比剂完全充满整段管道。
4. 在整个准备和成像过程中，使用含1 - 2%异氟烷与氧气（2 L/min）的通气方式麻醉动物。通过脚趾夹捏反射确认麻醉深度。麻醉期间在动物眼部涂抹兽用眼膏以防止角膜干燥。在插入针头前使用加热灯扩张尾静脉。用Kelly止血钳夹住30 G针头中部，将其插入尾静脉。将尾部和管道用胶带固定在一块塑料板或硬纸板（宽10 mm × 长100 mm）上，以保持尾部伸直。
5. 将动物仰卧置于配备循环温水（或热空气）的动物床中，以在成像期间调节体温 。将动物床温度设定为37 °C。插入直肠温度探头以监测成像过程中的体温。
6. 将一块正交弯曲的塑料板置于腹部区域。确保肿瘤位于该板上端后方，然后轻微下拉该板（约2 mm），使肿瘤被板固定。将塑料板牢固地用胶带固定在动物床上。
7. 将呼吸垫传感器（SA Instrument, Inc., Stony Brook, NY） 贴于胸部区域，以监测成像期间的动物呼吸。将表面线圈置于肿瘤区域上方，并牢固地用胶带固定在动物床上。将动物床推入MR扫描仪，使肿瘤区域位于体线圈中心（内径：72 mm）。
8. 对发射器和接收器分别进行调谐与匹配，随后进行匀场（shimming）。
9. 首先进行解剖结构MR序列扫描以定位肿瘤。采用T2加权（T2W）快速自旋回波序列获取轴向图像，采集参数如下：重复时间（TR）/回波时间（TE）= 3,000/34 msec，矩阵128 × 128，视野30 × 30 mm，平均次数 = 1，回波链长度 = 4，以交错模式采集20层连续的1 mm厚切片，覆盖整个肿瘤区域（总扫描时间：1.6分钟）。
   注意：由于原位胰腺肿瘤比皮下肿瘤更难定位，分辨率较低的传统定位图像可能效果不佳。
10. 采用不同翻转角度采集T1加权（T1W）图像以重建T1图。为此，采用梯度回波多翻转角度方法，参数如下：重复时间（TR）/回波时间（TE）= 115/3 msec，矩阵128 × 128， 视野30 × 30 mm，平均次数 = 4，以交错模式采集约5 - 7层连续的1 mm厚切片覆盖肿瘤区域，翻转角度分别为10、20、30、40、50、60和70（每个翻转角度扫描时间：1分钟）。
    注意：但多翻转角度法仅在B1场均匀性较高时才高效。若B1场不均，可改用多TR方法获取T1图。
11. 在注射基于钆的MR对比剂前后分别采集T1W图像。使用与T1图相同的采集参数和几何设置，但翻转角度固定为30。采用线性编码方式，确保在获取k空间中心时达到稳态，尤其在使用短TR和低翻转角度时。在注射对比剂前采集5组基线图像，注射后采集40组图像（总扫描时间：45分钟）。使用注射泵以恒定速率（0.01 ml/sec）注射对比剂。
12. 持续监测动物呼吸，并调节异氟烷浓度以维持呼吸频率在每分钟50 - 100次之间。在整个成像过程中持续监测动物体温。
13. DCE-MRI完成后，拔出针头及其他探头，将动物置于铺有纸巾的空笼中。 轻柔按摩下腹部区域。 将笼子一半置于加热灯下，使动物在恢复过程中可自由进出温度梯度区域。 在动物恢复至能够自主维持胸卧位意识状态前，不得无人看护。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
9.4T MR 扫描仪	Bruker Biospin Corporation	BioSpec 94/20 USR
钆特醇	Bracco Diagnostics Inc	NDC 0270-1111-03
微型聚乙烯管	Strategic Applications, Inc	#PE-10-25
30 G 钝头针	Strategic Applications, Inc	89134-194
监测与门控系统	SA Instruments, Inc	Model 1030	这是一种可与磁共振兼容的系统，用于同时测量小动物的呼吸频率和体温。
注射泵	New Era Pump Systems, Inc.	NE-1600