Monitoraggio delle mammarie caratteristiche architettoniche e Rilevamento cancro al seno con risonanza magnetica del tensore di diffusione Imaging

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di tracciare la microstruttura del seno per rilevare il cancro al seno utilizzando un metodo di imaging completamente non invasivo e sicuro. Ciò si ottiene prendendo immagini MRI di entrambi i seni e misurando l'intero tessuto ghiandolare fibro mammario. Il tensore di diffusione dell'acqua per rivelare le caratteristiche microstrutturali e cellulari normali e patologiche della mammella.

Come seconda fase, i set di dati di imaging del tensore di diffusione vengono elaborati utilizzando un modello tensoriale simmetrico al fine di calcolare i coefficienti di diffusione direzionale e gli indici di anisotropia pixel per pixel. Successivamente mappe parametriche vettoriali e codificate a colori dei coefficienti di diffusione direzionale. Il loro coefficiente di diffusione apparente medio e gli indici di anti isotropia frazionari e massimi sono prodotti per identificare i migliori parametri per rilevare la malignità ed esaminare la patologia.

I risultati mostrano che i parametri del tensore di diffusione possono rivelare le caratteristiche architettoniche della mammella e rilevare la crescita maligna trovando regioni di mappa con valori di coefficiente di diffusione ridotti e valori di anisotropia massima ridotti rispetto al tessuto normale. Il nuovo metodo di imaging del tensore di diffusione ha mostrato un'accuratezza diagnostica del cancro al seno equivalente al metodo standard a tre punti temporali potenziato con contrasto dinamico. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi di risonanza magnetica esistenti come la risonanza magnetica con mezzo di contrasto dinamico è che la DTI non richiede iniezioni di un mezzo di contrasto esterno e quindi è completamente sicura e non invasiva.

È anche un metodo relativamente veloce e le sue prestazioni cliniche non sono influenzate dai cambiamenti ormonali. Questo metodo rileva l'aumento della cellularità dovuto alla proliferazione delle cellule tumorali e può aiutare a rispondere a domande chiave nell'imaging del seno, tra cui il rilevamento, la diagnosi e la terapia, il monitoraggio del cancro al seno, nonché l'imaging di altri organi con componenti ghiandolari dattili come la prostata e il rene. In generale, gli individui nuovi a questo metodo avranno difficoltà perché la DTI mammaria richiede l'ottimizzazione del protocollo di scansione attraverso la messa a punto di tutti i parametri sperimentali, nonché un software di elaborazione avanzato dei set di dati grezzi che producono chiare mappe parametriche dei parametri del tensore di diffusione. Abbiamo sentito di avere l'idea di questo metodo quando ci siamo imbattuti nel disegno del libro del sistema duttale mammario sull'anatomia della mammella dal 1840 e il resistenza recente al computer con ricostruzione dimensionale del sistema di riduttore di Mamm nelle relazioni di Atkin, colleghi del 2001 e going in fossato dal 2004.

La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto l'uso e le implicazioni di questo metodo si basano su mappe parametriche codificate a colori che consentono la valutazione del tessuto mammario e il rilevamento del cancro. La procedura sarà dimostrata dalla Dott.ssa Edna Fran, dalla Dott.ssa Mara Shapiro Feinberg, dal Dott. Noam Nisan, dal Sig. Dove Gogel, e dai nostri due eccellenti tecnici di risonanza magnetica, la Sig.ra Fania Tao e il Sig. Holster. Il nuovo metodo di imaging del tensore di diffusione mammaria viene valutato rispetto all'attuale metodo standard di risonanza magnetica mammaria con mezzo di contrasto dinamico e quindi inizia con l'inserimento di un catetere endovenoso in entrambi i bracci del paziente per erogare l'agente di contrasto, quindi posiziona il paziente per la scansione del seno.

La paziente deve essere sdraiata in posizione prona con entrambe le mammelle che pendono liberamente nelle aperture bilaterali della bobina mammaria. Il paziente dovrebbe anche appoggiare la testa e il collo su un cuscino per il massimo comfort. Ora chiedi al paziente di estendere entrambe le braccia sopra la testa e controlla il posizionamento del seno.

Ancora una volta, assicurati che ogni seno sia posizionato centralmente, appeso allentato e il più profondamente possibile all'interno dell'apertura della bobina. A questo punto, collegare la pompa di iniezione automatica al catetere endovenoso, spostare il paziente nello scanner e procedere con la scansione. Utilizzando un'immagine pilota, localizzare entrambi i seni e determinare il campo visivo seguito dal numero di fette necessarie e dallo spessore della fetta necessari per coprire completamente entrambi i seni con l'estensione all'ascella e alla parete toracica.

Mantenere questi tre parametri sperimentali coerenti in tutte le sequenze di scansione. Successivamente, utilizzando il computer di interfaccia dello scanner, individuare una regione che includa sia il seno che l'ascella per definire una scatola di spessori. Quindi applicare una strategia di spessoramento iterativo per ottimizzare il campo magnetico mentre si osserva il segnale nello spettro dei protoni.

Regolare lo spessore centrando la frequenza sulla risonanza dell'acqua e poi sulla risonanza del grasso. Separando i segnali del grasso e dell'acqua, ottimizzando l'intensità e la forma del segnale, la frequenza di irradiazione deve essere centrata sulla frequenza di risonanza dell'acqua. Affinché ciò funzioni, applicare una sequenza di slice multis 2D trasversale T a due turbo spin pesata ad alta risoluzione spaziale senza saturazione di grasso utilizzando grappa con un fattore di accelerazione di due.

Impostare i parametri della variabile in base alla tabella uno. Successivamente, eseguire l'eco di spin con soppressione del grasso DTI. Utilizzando la sequenza di imaging planare dell'eco rifocalizzata due volte, applicare nuovamente il grpa con un fattore di accelerazione di due.

Per lo spin echo DTI utilizzare i seguenti parametri, i più critici sono evidenziati in viola. Includono il tempo di eco te, la risoluzione spaziale, il numero di direzioni del gradiente di diffusione e i valori B dei gradienti. Ora applica una sequenza di mappatura dei campi per correggere le distorsioni geometriche nell'imaging echo planer.

Ottenere immagini differenziali di fase come descritto da desert e balaban, assicurarsi che la sequenza di imaging includa immagini di eco a gradiente trasversale 2D con due diversi tempi di eco di fase e assicurarsi che la fase e la direzione di codifica siano le stesse della sequenza DTI. La prima tabella elenca i valori da utilizzare anche per questa sequenza di immagini. Il passo successivo consiste nell'applicare un protocollo potenziato a contrasto dinamico utilizzando una sequenza di eco a gradiente veloce 3D senza soppressione del grasso e con parametri ottimizzati secondo il metodo dei tre punti temporali.

Anche in questo caso, consultare la tabella uno per i valori dei parametri. 15 secondi prima della fine della seconda acquisizione dell'immagine con precontrasto. Iniettare con l'iniettore automatico controllato dal computer, l'agente di contrasto a due millilitri al secondo.

Seguire questa iniezione con iniezione automatica di 20 millilitri di soluzione fisiologica come lavaggio erogato alla stessa velocità. Ora continua a registrare sette set di dati 3D sequenziali in sette punti temporali fissi dopo l'iniezione. Successivamente, creare una sequenza di slice multis 2D trasversale T due ponderata con soppressione del grasso turbo utilizzando dettagli sperimentali simili a quelli utilizzati per l'imaging pesato T due.

Il tempo complessivo di esame è di 30,5 minuti con una durata della sequenza DTI di sei minuti, iniziare a elaborare le immagini trasferendo prima l'intero set di dati su una workstation remota o un personal computer. Quindi apri i dati con programmi dedicati all'analisi della diffusione mammaria, all'imaging tensoriale e al D-C-E-M-R-I. Qui viene utilizzato un pacchetto software costruito internamente con tutti i passaggi per l'elaborazione delle immagini DTI.

Innanzitutto, valutare il livello di rumore al di fuori del seno e il tessuto rimanente in tre o quattro regioni di interesse. Ciascuno di circa 100 pixel. Trova il livello di disturbo massimo per i pixel al di sopra del livello di disturbo.

Utilizzare le 30 direzioni del gradiente per calcolare i sei coefficienti di diffusione del tensore simmetrico D in tutte le 60 sezioni. Utilizzare l'equazione di Staal Tanner e un programma di adattamento di regressione non lineare. Quindi diagonalizza il tensore di diffusione simmetrico in ciascun pixel utilizzando l'analisi dei componenti principali.

Questo processo produce tre vettori iGen per pixel, che definiscono la direzione di diffusione nei tre AE ortogonali di una forma ellissoide. Questi valori coincidono con il frame di diffusione del tessuto e i corrispondenti valori degli autogeni di diffusione che determinano i coefficienti di diffusione direzionale. Successivamente, per ogni pixel, calcola il coefficiente di diffusione apparente, che è la media dei tre valori egen.

Quindi calcola l'indice assoluto di anti isotropia massimale, che è la differenza tra i valori egen di Lambda uno e Lambda tre. Ora determina l'indice di anti isotropia frazionario. Per ogni pixel.

I valori vanno da zero che indica la diffusione isotropa a uno che indica la diffusione libera in una direzione. Con tutti questi calcoli eseguiti, utilizzare le capacità grafiche del software per creare una mappa vettoriale del vettore primo o primo vettore V uno. Crea anche una mappa con tre colori che mostrano le direzioni principali di V uno e sovrapponili su un'immagine pesata T due della stessa fetta nel software DTI costruisci l'imaging del tensore di diffusione, mappe parametriche che visualizzano i valori di tutti i parametri del tensore di diffusione per ogni pixel in ogni fetta.

Quindi sovrapponi quei valori all'immagine pesata T due della stessa sezione. Il metodo è stato testato e dimostrato da un giovane volontario sano. La frazione relativamente alta di tessuto fibroghiandolare può essere chiaramente vista nell'immagine pesata T 2 come aree grigie.

Le zone luminose sono grasse. La direzione del coefficiente di diffusione primo Lambda one mostra una grande frazione di pixel che puntano verso il capezzolo. Come previsto, i valori dei coefficienti del tensore di diffusione sono diminuiti da Lambda uno a Lambda due a Lambda tre.

L'utilizzo di questi tre coefficienti di diffusione ha permesso di calcolare la diffusività media, A DC, l'anti atropia frazionaria e l'anti atropia massima, con la quale l'anti atropia frazionaria era altamente congruente. 68 pazienti con neoplasie maligne della mammella sono state scansionate utilizzando il protocollo DTI. Le mappe parametriche del coefficiente di diffusione più alto, Lambda uno e dell'anisotropia massima Lambda uno meno Lambda tre sono risultate significativamente più basse nel tessuto tumorale rispetto al tessuto mammario normale e le più efficaci per la rilevazione del cancro al seno.

In questi pazienti, le regioni di bassi valori di Lambda uno e Lambda uno meno Lambda tre che indicano possono essere parallele alle regioni che sono state identificate come cancro con risonanza magnetica potenziata con contrasto dinamico visualizzate dalla codifica a colori del metodo a tre punti temporali, la seconda coppia di Lambda uno e Lambda uno meno Lambda tre immagini mostra un cancro in un paziente che successivamente è stato sottoposto a trattamento chemioterapico neoadiuvante. Dopo il successo della chemioterapia neoadiuvante prima dell'intervento chirurgico, il DTI è stato in grado di caratterizzare la risposta del tessuto. Si è verificato un aumento significativo dei coefficienti di diffusione, che riflettono la presenza di tessuto connettivo riparativo che sostituisce le cellule tumorali. Una volta padroneggiato, il sequenziamento e l'elaborazione dell'imaging dei set di dati di imaging del tensore di diffusione possono essere eseguiti in pochi minuti, producendo mappe parametriche di diffusione in tutto il tessuto mammario, che consentono il rilevamento della malignità con un'elevata sensibilità.

Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di ottimizzare lo scanner MRI, l'omogeneità del campo e aderire al protocollo DTI e alle specifiche di elaborazione delle immagini. Dopo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi di risonanza magnetica come l'aumento del contrasto dinamico al fine di verificare i risultati DTI e aumentare l'accuratezza della diagnosi di cancro al seno dopo il suo sviluppo. Questa tecnica può aprire la strada ai ricercatori nell'esplorazione degli aspetti dello sviluppo e della regolazione ormonale del tessuto mammario normale e nella caratterizzazione dei primi cambiamenti nel seno che portano allo sviluppo di malignità.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come adattare e implementare al tuo scanner MRI avanzato, gli strumenti di acquisizione ed elaborazione delle immagini che abbiamo descritto, nonché per valutare le mappe parametriche tenali diffuse al seno e identificare la malignità della mammella.