Name: 原位胰腺癌小鼠模型的动态对比增强磁共振成像 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 24 s
Description: 学习动态对比增强磁共振成像技术在小鼠原位胰腺癌模型中的应用，通过可视化肿瘤微血管结构评估新疗法的血管反应。该方法为研究肿瘤微环境和疗效评估提供了重要的非侵入性工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

作者感谢 Jeffrey Sellers 在构建原位胰腺癌小鼠模型方面提供的帮助。本研究得到了阿拉巴马大学伯明翰分校放射学系研究启动奖以及美国国立卫生研究院基金 2P30CA013148 和 P50CA101955 的资助。

所有实验程序均经伯明翰阿拉巴马大学机构动物护理和使用委员会批准。
1. 原位胰腺肿瘤小鼠模型构建
<ol>
	<li>在添加10%胎牛血清的杜氏改良伊格尔培养基（DMEM）中培养标准人胰腺癌细胞系。所有培养物均在37 °C、含5% CO2的湿化气氛中维持。</li>
	<li>使用8至10周龄的雌性重度联合免疫缺陷小鼠。将动物笼置于室温（21 ± 2 °C）、60%湿度条件下，保持12小时光照与12小时黑暗的循环。</li>
	<li>在整个手术过程中，通过吸入含2%异氟烷与氧气（2 L/min）的混合气体对所有动物进行麻醉。通过脚趾夹捏反射确认麻醉深度。将动物置于加热垫（37 °C）上以维持体温。在麻醉期间，于眼睛表面涂抹兽用眼膏以防止干燥。</li>
	<li>剃除每只小鼠腹部左上象限的毛发，并在该区域皮下注射镇痛药物（卡洛芬，5 mg/kg体重）。对暴露的皮肤涂抹聚维酮碘溶液。准备已灭菌的外科手术器械。</li>
	<li>使用直头虹膜剪在皮肤和腹膜上做1 cm切口。用外科镊子轻轻将胰腺从腹腔中取出。</li>
	<li>将0.5 ml胰岛素注射器的28 G针头插入胰腺尾部，缓慢注入含有250万个人胰腺癌细胞的30 µl DMEM溶液。通过观察胰头部位是否形成小泡来确认注射成功。</li>
	<li>用外科镊子将胰腺轻柔地放回腹腔内。使用两针间断的5-0 Prolene缝线单层缝合腹膜和皮肤，随后停止麻醉。在动物完全恢复前，不得将其放回与其他动物同笼饲养。术后7~10天拆除缝线。</li>
	<li>术后24小时再次给予一次镇痛药物（卡洛芬，5 mg/kg体重，皮下注射）。</li>
	<li>用两指触诊手术区域以检查肿瘤大小。肿瘤通常比周围组织和器官更致密且表面不平整。通常需要约1至2周才能触及肿瘤。</li>
	<li>每日监测动物是否有疾病迹象。当动物出现病态（如缺乏正常理毛行为和回避行为）时，我们在麻醉状态下采用颈椎脱位法实施安乐死。</li>
</ol>
2. 磁共振成像
<ol>
	<li>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的小动物MR扫描仪，结合1H体共振器/发射器和表面接收线圈（直径30 mm）（Bruker BioSpin Corp., Billerica, MA）。表面线圈可提供更高的信噪比（SNR）14。</li>
	<li>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。</li>
	<li>准备一段微聚乙烯管（长度：7.62 mm，内径：0.28 mm，外径：0.64 mm）。将一支30 G针头（长度12.7 mm）插入管的一端，另一端插入一支30 G钝头针（长度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。</li>
	<li>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。用胶带将尾部和管道固定在一块塑料片或硬纸板（宽10 mm × 长100 mm）上，以保持尾部伸直。</li>
	<li>将动物仰卧位放置于配备循环温水（或热空气）的动物床中，以在成像期间调节体温。将床温设定为37 °C。插入直肠温度探头以监测成像过程中的体温。</li>
	<li>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），以确保肿瘤被板固定。将塑料板牢固地用胶带固定在动物床上。</li>
	<li>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（内径72 mm）的中心位置。</li>
	<li>对发射器和接收器分别进行调谐与匹配，随后进行匀场（shimming）。</li>
	<li>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，采用交错模式采集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。</li>
	<li>采用不同翻转角度采集T1加权（T1W）图像以重建T1图。为此，使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，采用交错模式采集约5 - 7层连续的1 mm厚切片覆盖肿瘤区域，并使用7个翻转角度：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15。</li>
	<li>在注射钆基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。在对比剂注射前采集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。</li>
	<li>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。在整个成像过程中持续监测动物体温。</li>
	<li>完成DCE-MRI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。</li>
</ol>
3. 图像处理与分析
<ol>
	<li>在T2加权（T2W）图像中分割肿瘤区域。在T2W图像中，肿瘤区域的信号强度高于周围组织，因此可手动勾画肿瘤边界。 
	注意：可采用半自动分割技术，如全局阈值法或主动轮廓法16,17，但当使用表面线圈时，尤其需要校正不均匀的背景强度。</li>
	<li>生成T1和质子密度图谱。在采用梯度回波序列获取的T1加权（T1W）图像中，假设回波时间（TE）远小于T2*值，则像素值由下式决定： 
	<img alt="MRI信号强度S(θ)的方程，包含TR和T1，说明核磁化强度。" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/52641/52641eq1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="方程1"> 
	其中S0 为质子密度，T1为T1弛豫时间常数，TR为重复时间，θ为翻转角。方程（1）可重写为： 
	<img alt="指数衰减方程，Y=exp(-TR/T1)X+S0(1-exp(-TR/T1))，与MRI信号强度相关。" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/52641/52641eq2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="方程2"> 
	当将S(θ)/sinθ 替换为 Y，并将 S(θ)/tanθ 替换为 X时。方程（2）为线性方程，其斜率和截距可分别用于求解T1和S0值。</li>
	<li>计算DCE-MR图像中的MR对比剂浓度。当注射基于钆的MR对比剂后，T1弛豫时间常数随时间变化。因此，方程（1）可重写为： 
	<img alt="MRI信号强度方程，S(t)公式，弛豫时间分析示意图。" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/52641/52641eq3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="方程3"> 
	T1(t)与MR对比剂浓度C(t)的关系如下： 
	<img alt="反应动力学方程；公式1/T(t)=1/T(0)+r1C(t)；数学概念。" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/52641/52641eq4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="方程4"> 
	其中r1为MR对比剂的纵向弛豫率。因此，结合方程（3）和（4），MR对比剂浓度由下式确定： 
	<img alt="蠕变柔量方程；包含正弦、余弦函数的公式；用于材料科学。" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/52641/52641eq5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="方程5"></li>
	<li>定量分析MR对比剂的药代动力学参数。Cp(t)表示在开始注射对比剂后时间t时血液血浆中的MR对比剂浓度。Cp(t)称为动脉输入函数（AIF）。若AIF已知，则MR对比剂的药代动力学参数可通过下式计算： 
	<img alt="浓度分析传输方程图，用于化学扩散研究。" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/52641/52641eq6.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="方程6"> 
	其中Ct(t)为目标组织中的MR对比剂浓度，vp为血浆体积分数，ve为细胞外血管外体积分数，Ktrans 为容积转移常数。通量速率常数kep等于Ktrans除以ve。若无法获得AIF，则可采用参考区域模型替代18,19。参考区域模型基于血流限制性Kety模型20，利用参考区域内的对比剂浓度来消除对AIF的需求，如下所示： 
	<img alt="微分方程；\(C_{ROI}(t)\)动态变化；数学模型；流程图。" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/52641/52641eq7.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="方程7"> 
	其中Ct,ROI(t)、Ktrans,ROI和ve,ROI分别为感兴趣区域（ROI）内的对比剂浓度、容积转移常数和细胞外血管外体积分数，而Ct,RR(t)、Ktrans,RR和ve,RR为参考区域内的对应参数。通常选择椎旁肌作为参考区域，并假设小鼠椎旁肌的ve,RR为恒定值0.0821。本研究采用参考区域模型。</li>
</ol>

<ol><li>Ergul, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+multifocality+and+axillary+nodal+involvement+in+early-stage+breast+cancer+patients+using+18F-FDG+PET%2FCT+compared+to+contrast-enhanced+and+diffusion-weighted+magnetic+resonance+imaging+and+sentinel+node+biopsy%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Radiol%22%5BJournal%5D)">Assessment of multifocality and axillary nodal involvement in early-stage breast cancer patients using 18F-FDG PET/CT compared to contrast-enhanced and diffusion-weighted magnetic resonance imaging and sentinel node biopsy.</a> Acta Radiol. , (2014).</li>
<li>Park, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+early+response+to+concurrent+chemoradiotherapy+in+cervical+cancer%3A+value+of+diffusion-weighted+and+dynamic+contrast-enhanced+MR+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Assessment of early response to concurrent chemoradiotherapy in cervical cancer: value of diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MR imaging.</a> Magn Reson Imaging. , (2014).</li>
<li>Nguyen, H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+chemotherapeutic+response+in+bladder+cancer+using+K-means+clustering+of+dynamic+contrast-enhanced+%28DCE%29-MRI+pharmacokinetic+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Prediction of chemotherapeutic response in bladder cancer using K-means clustering of dynamic contrast-enhanced (DCE)-MRI pharmacokinetic parameters.</a> J Magn Reson Imaging. 10, (2014).</li>
<li>Teo, Q. Q., Thng, C. H., Koh, T. S., Ng, Q. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+Contrast-enhanced+Magnetic+Resonance+Imaging%3A+Applications+in+Oncology%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Oncol+%28R+Coll+Radiol%29%22%5BJournal%5D)">Dynamic Contrast-enhanced Magnetic Resonance Imaging: Applications in Oncology.</a> Clin Oncol (R Coll Radiol). , (2014).</li>
<li>Zhang, X., Pagel, M. D., Baker, A. F., Gillies, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+magnetic+resonance+perfusion+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of magnetic resonance perfusion imaging.</a> PLoS One. 9 (2), e89797(2014).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pancreatic+adenocarcinoma%3A+a+pilot+study+of+quantitative+perfusion+and+diffusion-weighted+breath-hold+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Abdominal+imaging%22%5BJournal%5D)">Pancreatic adenocarcinoma: a pilot study of quantitative perfusion and diffusion-weighted breath-hold magnetic resonance imaging.</a> Abdominal imaging. , (2014).</li>
<li>Derosier, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combination+Treatment+with+TRA-8+Anti+Death+Receptor+5+Antibody+and+CPT-11+Induces+Tumor+Regression+in+an+Orthotopic+Model+of+Pancreatic+Cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Combination Treatment with TRA-8 Anti Death Receptor 5 Antibody and CPT-11 Induces Tumor Regression in an Orthotopic Model of Pancreatic Cancer.</a> Clin Cancer Res. 13 (18), 5535s-5543s (2007).</li>
<li>Derosier, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TRA-8+anti-DR5+monoclonal+antibody+and+gemcitabine+induce+apoptosis+and+inhibit+radiologically+validated+orthotopic+pancreatic+tumor+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cancer+Ther%22%5BJournal%5D)">TRA-8 anti-DR5 monoclonal antibody and gemcitabine induce apoptosis and inhibit radiologically validated orthotopic pancreatic tumor growth.</a> Mol Cancer Ther. 6 (12), 3198-3207 (2007).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+therapy+evaluation+of+combined+anti-death+receptor+5+antibody+and+gemcitabine+in+orthotopic+pancreatic+tumor+xenografts+by+diffusion-weighted+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Early therapy evaluation of combined anti-death receptor 5 antibody and gemcitabine in orthotopic pancreatic tumor xenografts by diffusion-weighted magnetic resonance imaging.</a> Cancer Res. 68 (20), 8369-8376 (2008).</li>
<li>Klein, S., Staring, M., Murphy, K., Viergever, M. A., Pluim, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((elastix%3A+a+toolbox+for+intensity-based+medical+image+registration%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Med+Imaging%22%5BJournal%5D)">elastix: a toolbox for intensity-based medical image registration.</a> IEEE Trans Med Imaging. 29 (1), 196-205 (2010).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+therapy+evaluation+of+combined+cetuximab+and+irinotecan+in+orthotopic+pancreatic+tumor+xenografts+by+dynamic+contrast-enhanced+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Imaging%22%5BJournal%5D)">Early therapy evaluation of combined cetuximab and irinotecan in orthotopic pancreatic tumor xenografts by dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Mol Imaging. 10 (3), 153-167 (2011).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antagonistic+effects+of+anti-EMMPRIN+antibody+when+combined+with+chemotherapy+against+hypovascular+pancreatic+cancers%5BTitle%5D)+AND+%22M+Mol+Imaging+Biol%22%5BJournal%5D)">Antagonistic effects of anti-EMMPRIN antibody when combined with chemotherapy against hypovascular pancreatic cancers.</a> M Mol Imaging Biol. 16 (1), 85-94 (2014).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual+combination+therapy+targeting+DR5+and+EMMPRIN+in+pancreatic+adenocarcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cancer+Ther%22%5BJournal%5D)">Dual combination therapy targeting DR5 and EMMPRIN in pancreatic adenocarcinoma.</a> Mol Cancer Ther. 11 (2), 405-415 (2012).</li>
<li>Moyher, S. E., Vigneron, D. B., Nelson, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+coil+MR+imaging+of+the+human+brain+with+an+analytic+reception+profile+correction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Surface coil MR imaging of the human brain with an analytic reception profile correction.</a> J Magn Reson Imaging. 5 (2), 139-144 (1995).</li>
<li>Voigt, T., Nehrke, K., Doessel, O., Katscher, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((T1+corrected+B1+mapping+using+multi-TR+gradient+echo+sequences%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">T1 corrected B1 mapping using multi-TR gradient echo sequences.</a> Magn Reson Med. 64 (3), 725-733 (2010).</li>
<li>Liu, H., Liu, Y., Zhao, Z., Zhang, L., Qiu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+background+distribution-based+active+contour+model+for+three-dimensional+lesion+segmentation+in+breast+DCE-MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+physics%22%5BJournal%5D)">A new background distribution-based active contour model for three-dimensional lesion segmentation in breast DCE-MRI.</a> Medical physics. 41 (8), 082303(2014).</li>
<li>Sarkar, S., Das, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multilevel+image+thresholding+based+on+2D+histogram+and+maximum+Tsallis+entropy--a+differential+evolution+approach%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Image+Process%22%5BJournal%5D)">Multilevel image thresholding based on 2D histogram and maximum Tsallis entropy--a differential evolution approach.</a> IEEE Trans Image Process. 22 (12), 4788-4797 (2013).</li>
<li>Yankeelov, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+pharmacokinetic+analysis+of+DCE-MRI+data+without+an+arterial+input+function%3A+a+reference+region+model%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Quantitative pharmacokinetic analysis of DCE-MRI data without an arterial input function: a reference region model.</a> Magn Reson Imaging. 23 (4), 519-529 (2005).</li>
<li>Cardenas-Rodriguez, J., Howison, C. M., Pagel, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+linear+algorithm+of+the+reference+region+model+for+DCE-MRI+is+robust+and+relaxes+requirements+for+temporal+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">A linear algorithm of the reference region model for DCE-MRI is robust and relaxes requirements for temporal resolution.</a> Magn Reson Imaging. 31 (4), 497-507 (2013).</li>
<li>Tofts, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+kinetic+parameters+from+dynamic+contrast-enhanced+T%281%29-weighted+MRI+of+a+diffusable+tracer%3A+standardized+quantities+and+symbols%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T(1)-weighted MRI of a diffusable tracer: standardized quantities and symbols.</a> J Magn Reson Imaging. 10 (3), 223-232 (1999).</li>
<li>Yankeelov, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+a+reference+region+model+with+direct+measurement+of+an+AIF+in+the+analysis+of+DCE-MRI+data%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Comparison of a reference region model with direct measurement of an AIF in the analysis of DCE-MRI data.</a> Magn Reson Med. 57 (2), 353-361 (2007).</li>
<li>Cao, R. Y., Amand, T., Ford, M. D., Piomelli, U., Funk, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Murine+Angiotensin+II-Induced+Abdominal+Aortic+Aneurysm+Model%3A+Rupture+Risk+and+Inflammatory+Progression+Patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">The Murine Angiotensin II-Induced Abdominal Aortic Aneurysm Model: Rupture Risk and Inflammatory Progression Patterns.</a> Front Pharmacol. 1 (9), (2010).</li>
<li>Parker, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimentally-derived+functional+form+for+a+population-averaged+high-temporal-resolution+arterial+input+function+for+dynamic+contrast-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Experimentally-derived functional form for a population-averaged high-temporal-resolution arterial input function for dynamic contrast-enhanced MRI.</a> Magn Reson Med. 56 (5), 993-1000 (2006).</li>
<li>Tseng, W., Leong, X., Engleman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthotopic+mouse+model+of+colorectal+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Orthotopic mouse model of colorectal cancer.</a> J Vis Exp. (10), 484(2007).</li>
<li>Bhullar, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+true+orthotopic+gastric+cancer+murine+model+using+electrocoagulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Coll+Surg%22%5BJournal%5D)">A true orthotopic gastric cancer murine model using electrocoagulation.</a> J Am Coll Surg. 217 (1), 64-70 (2013).</li>
</ol>

作者声明无任何利益冲突。

我们介绍了使用免疫缺陷小鼠建立原位胰腺肿瘤模型、对小鼠腹部肿瘤进行动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）以及其动力学参数定量分析的详细方法。在建立原位胰腺肿瘤模型时，将针头插入胰腺尾部需格外小心。若操作成功，细胞将被输送至胰腺头部并形成一个小泡。应用正交弯曲的塑料板时，必须确认肿瘤位于该板上端下方。由于胰腺肿瘤靠近膈肌，塑料板可能无法牢固固定肿瘤，特别是当肿瘤直径小于5 mm时。成像结束后，应轻柔按摩腹部区域，直至动物恢复意识。为避免腹痛，建议每只动物的总成像及准备时间不超过90分钟。
塑料板的尺寸可能需要根据肿瘤或动物的大小重新调整。如果肿瘤直径小于5 mm，则正交弯曲且深度为4 mm的挡板可能无法牢固固定肿瘤，从而导致磁共振图像中出现运动伪影。此外，如果动物体重超过20 g，4 mm的深度可能不足以固定肿瘤。然而，对腹部施加过大的压力可能会损伤腹腔神经系统，导致动物下半身瘫痪。&#160;
使用标准的人源胰腺癌细胞系在小鼠体内建立原位胰腺肿瘤模型，已被用于研究胰腺肿瘤对治疗的反应。然而，肿瘤成瘤率（植入后动物出现可触及肿...

本方法的总体目标是将动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）应用于小鼠原位胰腺肿瘤异种移植模型。DCE-MRI 是一种无创性方法，通过在注射对比剂后的一段时间内监测磁共振信号的变化，评估目标组织中的微血管结构。DCE-MRI 已被用于恶性肿瘤的诊断以及评估肿瘤对各种治疗的反应1-4。定量 DCE-MRI 具有较高的可重复性5。为了定量分析目标组织中磁共振对比剂的药代动力学参数，必须对不同时间点采集的所有 DCE-MR 图像以及对比剂注射前获得的 T1 图进行图像配准6。然而，由于腹部区域存在呼吸和肠蠕动运动，定量 DCE-MRI 在胃肠道肿瘤中的应用受到一定限制。
原位胰腺肿瘤模型已被用于评估胰腺肿瘤在接受生物治疗和化疗后的反应7,8。由于原位肿瘤模型能够反映原始肿瘤部位的微环境，因而相较于传统的皮下移植模型更具优势，可更准确地预测人类肿瘤对治疗的反应。然而，小鼠胰腺位于腹腔左上象限，因此对小鼠原位胰腺肿瘤异种移植模型进行定量动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）尚未得到广泛应用。
我们已建立了一种小鼠腹部肿瘤的DCE-MRI检测方案，通过使用正交弯曲的塑料板固定肿瘤，以防止胸部运动传递至腹部区域9。该塑料板施加的压力局限于腹部区域，且未引起呼吸困难。尽管已有研究验证了在自由呼吸模式下对腹部器官进行DCE-MRI的自动图像共配准技术，但该技术仅在目标区域移动缓慢且规律时才有效10。由于动物在成像过程中的呼吸频率存在波动，因此在原位胰腺肿瘤小鼠模型中，有必要对腹部进行物理固定，以获得可靠的药代动力学参数。我们已成功利用正交弯曲塑料板，在DCE-MRI中定量分析了原位胰腺肿瘤异种移植模型中MR对比剂的药代动力学参数11-13。本文将详细介绍原位胰腺肿瘤建模、小鼠异种移植肿瘤的DCE-MRI检测以及药代动力学参数定量分析的具体操作步骤。

<table><tbody><tr><td>DMEM</td><td>Invitrogen</td><td>11965-118</td><td></td></tr><tr><td>胎牛血清</td><td>Harlan Laboratories</td><td>BT-9501</td><td></td></tr><tr><td>聚维酮碘</td><td>Purdue Products</td><td>67618-153-01</td><td></td></tr><tr><td>5-0 Prolene 缝线</td><td>Ethicon</td><td>8720H</td><td></td></tr><tr><td>9.4T 磁共振成像仪</td><td>Bruker Biospin Corporation</td><td>BioSpec 94/20 USR</td><td></td></tr><tr><td>钆特醇</td><td>Bracco Diagnostics Inc</td><td>NDC 0270-1111-03</td><td></td></tr><tr><td>微型聚乙烯管</td><td>Strategic Applications, Inc</td><td>#PE-10-25</td><td></td></tr><tr><td>30 G 钝头针</td><td>Strategic Applications, Inc</td><td>89134-194</td><td></td></tr><tr><td>监测与门控系统</td><td>SA Instruments, Inc</td><td>Model 1030</td><td>该系统可兼容磁共振成像，用于同时测量小动物的呼吸频率和体温。</td></tr><tr><td>注射泵</td><td>New Era Pump Systems, Inc.</td><td>NE-1600</td><td></td></tr></tbody></table>

正位胰腺癌小鼠模型的动态对比增强磁共振成像

Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging of an Orthotopic Pancreatic Cancer Mouse Model

由于腹部区域严重的呼吸运动伪影，动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）在原位胰腺肿瘤异种移植模型中的应用受到限制。与皮下移植模型相比，原位肿瘤模型具有优势，因为其能够更好地反映影响血液供应、新生血管形成以及肿瘤细胞侵袭的原发性肿瘤微环境。我们近期建立了一种在小鼠模型中原位胰腺肿瘤异种移植的DCE-MRI检测方案，通过使用正交弯曲的塑料板固定肿瘤，防止成像过程中胸部运动传递至肿瘤区域。该塑料板施加的压力局限于腹部区域，未引起动物呼吸困难。本文详细展示了利用小型动物建立原位胰腺肿瘤模型以及对肿瘤异种移植体进行DCE-MRI检测的具体操作步骤。同时介绍了DCE-MRI中药代动力学参数的定量分析方法。本文所述方法将有助于研究人员将DCE-MRI技术应用于原位胃肠道肿瘤小鼠模型的研究。

人胰腺肿瘤细胞可在小鼠胰腺内成功生长，形成实体瘤。图1展示了（A）注射肿瘤细胞悬液的正常胰腺，以及（B）携带原位胰腺肿瘤异种移植瘤（MIA PaCa-2）的代表性小鼠的照片。肿瘤位于腹部左上象限，紧邻脾脏。细胞植入后，肿瘤通常需要2至4周生长至直径5至7 mm。
原位胰腺肿瘤异种移植模型的运动被显著抑制，尽管磁共振图像中仍存在一定程度的运动伪影。在T2加权磁共振图像中，当胰腺肿瘤细胞被原位植入时，肿瘤区域上方空气中的磁共振信号标准差约为使用皮下肿瘤模型时的2.5倍。图2A展示了对原位胰腺肿瘤异种移植模型进行动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）的实验装置示意图。橙色圆圈代表肿瘤，由一块正交弯曲的塑料板上端固定住。图2B展示了该塑料板的结构示意图及其尺寸。板的宽度（30 mm）设计为与小鼠动物床的宽度一致；板的长度设计为足够长，以便牢固地粘贴胶带；板尖端的深度（4 mm）则针对20 g小鼠进行设计。图2C显示了一只携带原位胰腺肿瘤异种移植模型（MI...

本实验方案的目的是在小鼠原位胰腺肿瘤异种移植模型中应用动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）。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。

动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）在原位胰腺肿瘤异种移植模型中的应用受到严重限制，原因在于……

本实验的总体目标是将动态对比增强磁共振成像（D-C-E-M-R-I）技术应用于小鼠原位胰腺肿瘤异种移植模型。该过程首先从小鼠腹腔中取出胰腺，随后将人源胰腺癌细胞缓慢注入胰腺尾部。之后将胰腺放回腹腔内，待肿瘤生长至直径5至7毫米时，在组织区域上方放置一块塑料板和一个表面线圈。最终，可通过D-C-E-M-R-I技术对肿瘤异种移植模型的微血管进行可视化观察。与皮下肿瘤异种移植常用的D-C-M-R-I等传统方法相比，该技术的主要优势在于原位胰腺肿瘤模型能够评估原发性肿瘤微环境，包括新生血管的血液供应以及肿瘤细胞的侵袭情况。本实验操作将由本实验室的研究助理Sharon Samuel和研究技术员Marie Warren进行演示。首先，在通过脚趾夹捏确认麻醉深度适当后，将一只8周龄的雌性滑阀海鼠仰卧于加热垫上。接着，去除动物腹部左上象限的毛发，并使用直虹膜剪在皮肤上给予镇痛药物。在皮肤和腹膜上做一厘米长的切口，轻轻将胰腺通过切口提起。然后使用一支0.5毫升的胰岛素注射器，配以28号针头，将30微升DMEM培养基中的250万个胰腺癌细胞缓慢注入胰腺尾部。通过观察溶液是否在胰腺头部形成一个小水泡来确认注射成功。随后将胰腺轻柔地放回腹腔内，并使用两针间断的5-0普鲁林缝线将腹膜和皮肤一层缝合关闭。每天用两指触诊手术区域以检查肿瘤大小。肿瘤通常比周围组织和器官更致密、表面更凹凸不平。同时每天监测动物是否有疾病迹象。当肿瘤直径达到五到七毫米时，将一根锋利的30号针头插入一根微型聚乙烯管的一端，另一端插入钝头的30号针头。将装有新鲜配制的MRI对比剂的一毫升注射器连接到钝头针头上，缓慢推动推杆，使整个管道完全充满。然后在加热灯下扩张动物的尾静脉，用Kelly镊夹住锋利30号针头的针杆。小心地将针头插入一条扩张的尾静脉中，并用胶带将尾巴和导管固定在一块 10 × 100 毫米的塑料板上，以保持尾巴伸直。接着，将小鼠仰卧放置于带有循环温水的动物保温床中，以在成像过程中调节动物体温。此时也插入直肠温度探头。将动物固定在指定位置后，将一块呈直角弯曲的塑料板插入腹部区域，确保肿瘤位于塑料板上端后方，然后将塑料板向下拉动约两毫米，以确保肿瘤被牢固固定，再用胶带将塑料板固定在动物载物台上。随后，将呼吸监测垫传感器贴附于胸部区域，以在成像过程中监测动物的呼吸情况。最后，将表面线圈稳妥放置于肿瘤区域上方，并用胶带将其固定在动物载物台上。然后将动物床推入磁共振扫描仪，使肿瘤区域位于容积线圈的中心。采用T2加权磁共振成像定位肿瘤，随后使用不同翻转角度的T1加权磁共振成像进行T1 mapping。接着进行DCE-MRI成像，在注射钆基磁共振对比剂之前、期间和之后，持续采用固定翻转角度的T1加权磁共振成像。在成像过程中持续监测动物的呼吸和体温；成像结束后，移除针头和其他探针，将动物置于加热灯下，并轻柔按摩其下腹部区域，直至动物完全苏醒。D-C-E-M-R-I 可成功应用于原位胰腺肿瘤异种移植模型。例如，使用参考区域模型，这些对比图在注射 MR 对比剂前一分钟以彩色标度显示肿瘤区域，并在注射后五分钟和四十分钟时与灰度的 T2 加权 MR 图像叠加显示。本实验中的小鼠携带一个原位人源胰腺肿瘤异种移植模型。这些对比增强曲线是从肿瘤区域和椎旁肌区域取平均值得到的。肿瘤的Ktrans和Kep图显示了磁共振对比剂的流入和流出速率。在进行该TCMI操作时，需确保肿瘤位于板子上端后方。

dynamic-contrast-enhanced-magnetic-resonance-imaging-an-orthotopic

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

原位胰腺癌小鼠模型的动态对比增强磁共振成像

该视频介绍了一种逐步手术方法，用于将癌性供体小鼠的肿瘤组织片段原位移植到无癌受体小鼠的胰腺中，以建立胰腺癌模型。与传统的皮下（SC）模型相比，原位移植的胰腺导管腺癌（PDAC）模型能更准确地模拟人类胰腺癌的组织微环境。...

原位同系移植瘤模型构建：一种建立胰腺肿瘤小鼠模型的技术

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。...

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

本视频展示了一种利用Matrigel进行局部细胞递送以及 in...

生物发光正位胰腺癌小鼠模型：一种用于无创监测小鼠癌症进展的技术

迫切需要更深入地了解胰腺癌的生物学特性，以推动开发更有效的治疗方案来应对胰腺癌。为满足这一需求，我们展示了一种胰腺癌的原位模型，该模型允许通过非侵入性手段监测癌症进展 体内...

胰腺癌进展的生物发光原位模型

本文介绍了一种将表达绿色荧光蛋白的胰腺癌细胞（PANC-1 GFP）原位植入Balb-c Ola...

胰腺癌荧光原位小鼠模型

本文介绍了在基因工程胰腺癌小鼠模型中应用高分辨率超声成像的方法。主要目的是提供检测和评估内源性胰腺肿瘤的详细操作指南。...

利用高分辨率超声监测基因工程胰腺癌模型中的肿瘤发生与生长

我们描述了一种在超声引导下将小鼠来源的胰腺导管腺癌细胞系直接植入原位肿瘤部位的实验方案。该方法在注射后2至4周内即可通过超声扫描检测到胰腺肿瘤，且与手术原位植入相比，显著减少了肿瘤细胞在腹膜壁上的种植比例。...

超声引导下小鼠胰腺导管腺癌原位移植

在临床背景下，局限性胰腺癌患者将接受胰腺切除术，随后进行辅助治疗。本方案旨在通过在裸鼠中进行原位胰腺癌移植，继而实施远端胰腺切除术和脾切除术，建立一种模拟该临床情景的安全且有效的方法。...

一种胰腺癌的原位切除小鼠模型

我们提出了一种通过超声引导下注射人胰腺癌细胞建立微创原位胰腺癌模型并随后监测肿瘤生长的实验方案。 体内...

通过超声引导注射建立胰腺癌细胞原位异种移植模型

胰腺导管腺癌（PDAC）的同系小鼠原位异种移植模型能够重现疾病亚型的生物学特性、表型特征及治疗反应。由于其肿瘤进展迅速且可重复性高，这类模型被广泛应用于临床前研究。本文介绍了构建此类模型的常用方法，即将同系小鼠来源的PDAC细胞系接种至胰腺中。...

同基因小鼠原位异体移植模型构建胰腺癌模型

本方案采用多腔床对多达四只动物进行并行磁共振成像（MRI），以检测基因工程小鼠模型中的胰腺导管腺癌肿瘤。该多动物MRI方案快速且经济高效，有助于临床前研究中的动物筛选以及肿瘤生长的纵向监测。...

用于胰腺癌小鼠模型中肿瘤测量的多动物磁共振成像

学习动态对比增强磁共振成像技术在小鼠原位胰腺癌模型中的应用，通过可视化肿瘤微血管结构评估新疗法的血管反应。该方法为研究肿瘤微环境和疗效评估提供了重要的非侵入性工具。

正位胰腺癌小鼠模型的动态对比增强磁共振成像

探索更多视频