Wielomodalne obrazowanie angiogenezy w modelu przerzutów raka piersi do kości u szczurów nago z wykorzystaniem obrazowania rezonansem magnetycznym, wolumetrycznej tomografii komputerowej i ultradźwięków

W tym eksperymentie wykorzystano komplementarne techniki obrazowania do nieinwazyjnej oceny angiogenezy w szczurzym modelu raka piersi. W celu wywołania specyficznych dla danego miejsca osteolitycznych przerzutów do kości w tylnej kończynie szczurów nago, w pierwszym kroku wprowadzono ludzkie komórki raka piersi do powierzchownej tętnicy nadbrzuszkowej. Po 25 do 30 dniach przygotowano zwierzę do analizy obrazowej, a następnie pozyskano dane za pomocą obrazowania rezonansem magnetycznym, tomografii komputerowej i badania ultrasonograficznego.

Następnie należy wykorzystać uzupełniające się dane morfologiczne i funkcjonalne z tych modalności obrazowania, aby opisać różne aspekty unaczynienia w zmianach osteolitycznych. Uzyskane wyniki obejmują architekturę naczyń makroskopowych, lokalną objętość krwi, perfuzję i przepuszczalność, a także obrazowanie unaczynienia w przerzutach do kości w czasie rzeczywistym. Metody te mogą pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące roli angiogenezy w patogenezie przerzutów do kości, co ma istotne znaczenie dla obrazowania i leczenia złośliwych zmian kostnych.

W przypadku opisanego tutaj modelu zwierzęcego nie ma potrzeby stosowania specyficznej dla kości podlinii subkomórkowej N-D-A-M-B 2 3 1, ponieważ wskaźnik przyjęcia guza przekracza 90%. Należy rozpocząć od hodowli logarytmicznej ludzkich komórek raka piersi w pożywce RPMI 1640. Pożywka powinna być uzupełniona o 10% płodowej surowicy cielęcej. Po zebraniu subkonfluencyjnych komórek nowotworowych za pomocą trypsyny, należy policzyć komórki przy użyciu komory Neubauera i zawiesić je w RPMI 1640. Wszystkie eksperymenty zostały zatwierdzone przez właściwą Rządową Komisję Etyczną ds. Doświadczeń na Zwierzętach. Szczura w wieku od sześciu do ośmiu tygodni należy znieczulić zgodnie z procedurą chirurgiczną opisaną w załączonym tekście.

Należy użyć odpowiedniego binokularowego mikroskopu operacyjnego z 16-krotnym powiększeniem. Rozpocznij od nacięcia skóry i tkanki podskórnej w okolicy pachwinowej na długości od dwóch do trzech centymetrów. Następnie wypreparuj wszystkie tętnice odgałęziające się od tętnicy udowej, a następnie nałóż klipsy na tętnicę udową proksymalnie względem odejścia S CA, a także na DGA, PA oraz S SA, aby tymczasowo zablokować miejscowy przepływ krwi.

Następnie podwiązać SEA w jego części dystalnej, aby umożliwić otwarcie naczynia bez krwawienia. Przeciąć SEA proksymalnie od miejsca podwiązania i nanieść 1% roztwór pipenu na SEA. Teraz, nożyczkami wyciąć około połowy średnicy naczynia, a trzymając przecięty koniec naczynia pęsetą, wprowadzić igłę do światła naczynia.

Jeśli to możliwe, należy unieruchomić igłę w zewnętrznym urządzeniu, aby ograniczyć nieregularne ruchy, które mogłyby doprowadzić do perforacji ściany naczynia. Następnie do igły należy podłączyć strzykawkę. Należy zdjąć zacisk z tętnicy udowej dystalnej i założyć go na tętnicę odpiszczelową.

Następnie powoli wstrzyknij 0,2 ml komórek raka piersi MDA MD 2 31 do tętnicy brzusznej powierzchownej. Należy zauważyć, że dzięki zastosowaniu klipsów komórki są kierowane do DGA i pa. Wyjmij igłę i podwiąż tętnicę brzuszną powierzchowną, aby zapobiec krwawieniu przed zdjęciem klipsów tętniczych.

Po zamknięciu rany i zakończeniu znieczulenia inhalacyjnego, pozostaw zwierzę na 25 do 30 dni w celu wzrostu guza. Użyj dedykowanego eksperymentalnego skanera MR lub systemu MR dla ludzi z odpowiednią cewką dla zwierząt, taką jak ta wykonana własnoręcznie cewka do wzbudzania i detekcji częstotliwości radiowych. Po znieczuleniu szczura tlenem i izofluranem, wprowadź cewnik do żyły ogonowej i przymocuj go do ogona.

Za pomocą taśmy przymocuj strzykawkę zawierającą środek kontrastowy. Następnie umieść szczura w systemie MR, utrzymując anestezię wziewną. Rozpocznij od morfologicznej sekwencji MR w celu zlokalizowania przerzutów do kości.

Następnie wyznacz przekrój przerzutu do kości o największej średnicy i po około 30 sekundach uruchom sekwencję D-C-E-M-R-I. Rozpocznij wstrzykiwanie środka kontrastowego w czasie 10 sekund. Wybierz odpowiedni system CT, korzystając ze skanera dla ludzi lub skanera eksperymentalnego.

W niniejszym doświadczeniu wykorzystujemy prototyp wolumetrycznego tomografu komputerowego wyposażonego w detektor panelowy. Po znieczuleniu szczura tlenem i izofluranem, należy wprowadzić kaniulę do żyły ogonowej i przymocować ją do ogona za pomocą taśmy. Następnie należy podłączyć strzykawkę zawierającą środek kontrastowy.

Następnie umieść szczura w skanerze pod narkozą wziewną. Ustaw parametry obrazowania dla VCT. Do tego celu można wykorzystać kilka eksperymentalnych i klinicznych systemów ultrasonograficznych.

Po znieczuleniu szczura tlenem i izofluranem, wprowadź kaniulę do żyły ogonowej i przymocuj ją do ogona za pomocą taśmy. Następnie podłącz strzykawka zawierającą kontrast mikropęcherzykowy. Przymocuj przetwornik ultradźwiękowy do odpowiedniej tylnej kończyny za pomocą statywu i nałóż żel do USG pomiędzy przetwornikiem a kończyną.

Następnie przeprowadź obrazowanie w trybie B. Aby określić największą średnicę przerzutu do kości i ustalić pozycję głowicy, na obrazach w trybie B dodaj sygnał dopplerowski w celu uzyskania informacji o ukrwieniu tkanki. Należy pamiętać, że fale ultradźwiękowe docierają jedynie do zmian naruszających strukturę kości korowej.

W przypadku dynamicznego kontrastowego USG ustaw urządzenie ultrasonograficzne w trybie cadence, sekwencjonowania impulsów kontrastowych, wstrzyknij mikropęcherzyki i zarejestruj krótką pętlę o długości 90 sekund. Przetwórz informacje morfologiczne uzyskane z M-R-I-V-C-T oraz USG, aby scharakteryzować guz tkanek miękkich i destrukcję szkieletową przerzutów do kości. Następnie określ lokalizację i objętość przerzutów do kości, korzystając z przeglądarki DICOM do angiografii.

Korzystając z przeglądarki eRx DICOM, przeanalizuj dane VCT, aby określić wzór rozgałęzień naczyń w przerzutach do kości. Zrekonstruuj obrazy 2D lub 3D, wykorzystując informacje z fazy tętniczej z zastosowaniem lub bez zastosowania technik subtrakcyjnych. W celu ilościowego określenia parametrów funkcjonalnych unaczynienia na podstawie D-C-M-R-I-D-C-E-V-C-T oraz ultradźwięków DCE, użyj narzędzi programistycznych specyficznych dla każdej z tych metod.

W przypadku D-C-E-M-R wykorzystuję oprogramowanie Dyna Lab do określenia parametrów naczyniowych związanych z objętością krwi oraz stałej szybkości wymiany związanej z perfuzją i przepuszczalnością naczyń w przerzutach do kości. Aby ilościowo ocenić dane z D-C-E-V-C-T, należy przeprowadzić analizę opisową danych w celu obliczenia parametrów, takich jak pole pod krzywą lub maksymalne wzmocnienie. Należy również ilościowo ocenić informacje z ultrasonografii DCE w czasie rzeczywistym, korzystając z oprogramowania do analizy ilościowej poprzez analizę pętli cine. Zgodnie z zastosowanym modelem wstrzyknięcia bolusa, należy umieścić obszar zainteresowania (ROI) nad przerzutem do kości, a następnie określić czynniki opisowe, takie jak pole pod krzywą, lub parametry ilościowe z map kodowanych kolorystycznie.

Do wywołania specyficznych dla danej lokalizacji przerzutów do kości w odpowiedniej tylnej kończynie szczura nago zastosowano domięśniowy wtrysk komórek M-D-A-M-B 2 31 do SEA. Obraz ten przedstawia wzorzec rozgałęzień tętnicy udowej, w tym powierzchowną tętnicę brzuszną, tętnicę zstępującą, tętnicę podkolanową oraz tętnicę odbytową. Zaciski tętnicze umieszczono na sa, PA i proksymalnej fa, a także wykonano podwiązanie SEA.

Następnie tętnicę SEA przecięto proksymalnie od miejsca podwiązania, a po dodaniu papainy rozluźniono mięśnie ściany naczynia za pomocą pęsety. Wykonano nacięcie tętnicy SEA i za pomocą zewnętrznego urządzenia stabilizującego igłę wprowadzono igłę do naczynia. Komórki nowotworu raka piersi człowieka wstrzyknięto poprzez SEA, kierując je do DGA oraz pa.

Dzięki zastosowaniu clipse, osteolityczne zmiany ograniczoną do kości udowej, piszczelowej i strzałkowej można obrazować nieinwazyjnie za pomocą M-R-I-V-C-T oraz ultradźwięków, zaczynając w przybliżeniu od 25 do 30 dni po wstrzyknięciu i kontynuując obserwacje przez kilka tygodni. Wszystkie trzy metody obrazowania mogą być stosowane sekwencyjnie u tego samego szczura. MRI obrazuje morfologię tkanek miękkich przerzutów do kości, które początkowo ograniczają się do jamy szpiku kostnego, a następnie w miarę rozwoju przekraczają kość korową.

Na tych przekrojach osiowych obraz MR ważony T2 pokazuje część tkanek miękkich przerzutu do kości, a kolorowe mapy D-C-E-M-R-I wyświetlają wartości amplitudy A oraz stałej szybkości wymiany w obrębie struktury kostnej zmiany; w szczególności zmiany osteolityczne w przerzutach są oceniane w wysokiej rozdzielczości za pomocą VCT jako uzupełnienie wyników MRI, a zmiany OSTEOLITYCZNE znajdują się w sąsiedztwie śródszpikowego wzrostu guza. Angiografia VCT ujawnia zmienioną architekturę makronaczyń w przerzutach kostnych, a D-C-E-V-C-T obrazuje odpowiednie aspekty mikrokrążenia wynikające z miejscowej destrukcji kości korowej w zmianach przerzutowych. Ultradźwięki znajdują zastosowanie w ocenie cech morfologicznych i funkcjonalnych guza tkanek miękkich z wykorzystaniem techniki B-mode oraz dopplerowskiej.

Po zastosowaniu mikropęcherzyków, ultrasonografia DCE umożliwia obrazowanie unaczynienia przerzutów do kości w czasie rzeczywistym. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze rozumieć, jak przeprowadzić inokulację komórek nowotworowych w celu wywołania specyficznych dla danego miejsca przerzutów raka piersi do kości, aby w sposób nieinwazyjny zobrazować morfologiczne i funkcjonalne aspekty angiogenezy w tych zmianach.