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Medicine

Regolazione genica e della terapia mirata in metastasi peritoneale cancro gastrico: risultati radiologici da Dual Energy CT e PET/CT

Published: January 22, 2018 doi: 10.3791/56526

Summary

Questo protocollo descrive il valore dell'energia dual CT e metodi nella valutazione di formazione immagine e l'efficacia di tumore di imaging PET/CT. Questo articolo viene illustrato i metodi di ricerca e risultati acquisiti da CT a doppia energia e PET/CT per valutare la regolazione genica e trattamento mirato della metastasi peritoneale cancro gastrico.

Abstract

Cancro gastrico rimane quarto nell'incidenza del cancro in tutto il mondo, con una sopravvivenza di cinque anni di solo il 20% - 30%. Metastasi peritoneale è il tipo più frequente di metastasi che accompagna il cancro gastrico non resecabile ed è un determinante definitivo della prognosi. Prevenire e controllare lo sviluppo della metastasi peritoneale potrebbe giocare un ruolo nel contribuire a prolungare la sopravvivenza dei pazienti con carcinoma gastrico. Una tecnica di imaging non invasivo ed efficiente ci aiuterà a identificare l'invasione e il processo di metastasi della metastasi peritoneale e di controllare le modifiche in noduli del tumore in risposta ai trattamenti. Questo ci permetterà di ottenere una descrizione accurata del processo di sviluppo e meccanismi molecolari del cancro gastrico. Recentemente abbiamo descritto esperimento utilizzando energia dual CT (DECT) e tomografia a emissione di positroni/computato tomografia (PET/CT) piattaforme per la rilevazione e il monitoraggio delle metastasi del tumore gastrico in modelli di topi nudi. Abbiamo dimostrato che il settimanale monitoraggio continuo con DECT e PET/CT possa identificare cambiamenti dinamici nella metastasi peritoneale. La sovraespressione di sFRP1 in modelli di topi di cancro gastrico ha mostrato prestazioni radiologiche, un più alto assorbimento FDG e valorizzazione crescente e il SUVmax (valore standardizzato di assorbimento) dei noduli ha dimostrato una tendenza evidente alterazione in positiva risposta alla terapia mirata di TGF-β1 inibitore. In questo articolo, abbiamo descritto le modalità di imaging non invasivo per condurre ricerche più complesse sulla metastasi peritoneale cancro gastrico utilizzando modelli animali e fornito risultati di formazione immagine rappresentativi. L'uso di tecniche di imaging non invasivo dovrebbe permetterci di meglio comprendere i meccanismi della tumorigenesi, monitorare la crescita del tumore e valutare l'effetto degli interventi terapeutici per il cancro gastrico.

Introduction

Cancro gastrico (CG) rimane la malignità quarto più comune e la seconda causa di mortalità di cancro in tutto il mondo1. Anche se l'accuratezza nella diagnosi e nel trattamento del cancro gastrico è stata notevolmente migliorata, metastasi peritoneale è il punto più chiave della prognosi del cancro gastrico o ricorrenza ed è un determinante definitivo di morte postoperatoria2. È generalmente accettato che la diffusione peritoneale è una modalità pericolosa della metastasi, in cui la malattia diventa incontrollabile e la prognosi del paziente è povera una volta stabilita la diffusione peritoneale. Di conseguenza, la rilevazione e la valutazione di effetto terapeutico della metastasi peritoneale cancro gastrico è cruciale per la pratica clinica.

La crescente incidenza e mortalità del cancro gastrico aveva spronato ai ricercatori di identificare i meccanismi molecolari. L'alta espressione di geni come proteina secreta frizzled-correlati 1 (sFRP1) potrebbe condurre all'attivazione del pathway di segnale nelle fasi iniziali di cancro gastrico, promuovendo il processo di crescita, proliferazione, differenziazione e apoptosi di tumore3 , 4 , 5 , 6 , 7. sFRP1-sovraespressione cellule hanno mostrato un aumento nell'espressione di TGFβ, suoi obiettivi a valle e TGFβ-mediata EMT8. Precedenti studi hanno dimostrato che il livello di TGF-β1 è correlato con metastasi peritoneale e gli stadi TNM del cancro gastrico. Abbiamo descritto i cambiamenti nella proliferazione di cellula tumorale regolata dalla sovraespressione di sFRP1 e inibizione di TGF-β1, e modelli animali stabilito per metastasi peritoneale mostrare le prestazioni di imaging tumorale sotto l'effetto della regolazione genica.

Modelli animali per cancro gastrico sono strumenti indispensabili per la ricerca lo sviluppo del tumore e sperimentando varie strategie terapeutiche senza dover sacrificare animali. Modelli animali hanno dimostrato utile per studiare i meccanismi di formazione dei tumori e cellule di origine, determinare la presenza di cellule staminali tumorali ed esaminando varie strategie terapeutiche. Di conseguenza, una tecnica non-invasiva in tempo reale può fornire una descrizione accurata dello sviluppo di tumori gastrici e tumore risposta ai trattamenti, che possono identificare lo sviluppo dei noduli peritoneali metastasi in topi nudi e monitorare i cambiamenti di un tumore in risposta a vari interventi sperimentali e terapeutici.

Attualmente, multi-rivelatore CT (MDCT) svolge un ruolo importante nella stadiazione TNM dei cancri gastrici ed è utile per prevedere la resecabilità tumore preoperatively9. Tuttavia, gli studi radiologici dei pazienti con carcinoma gastrico istologicamente provato sono stati basati principalmente sulla morfologia. DECT imaging estende i parametri per riflettere informazioni funzionali, fornendo immagini monocromatiche e può essere utile per migliorare la precisione per cancri gastrici di gestione temporanea di N. Inoltre, questa tecnica consentirà l'acquisizione di immagini di decomposizione di materiale, che può essere utile per distinguere tra carcinoma gastrico differenziato e indifferenziato e tra linfonodi metastatici e non metastatico10 . Con l'introduzione di DECT, l'aspetto funzionale di formazione immagine di CT è stato aggiunto anche alle applicazioni cliniche, contribuendo a valutazioni di efficacia terapeutica e predizione prognosi paziente11,12,13. PET/CT è una tecnica di imaging utile per l'individuazione e la stadiazione del cancro gastrico e può valutare la ricorrenza del tumore efficacemente14. Angiogenesi e la proliferazione delle cellule del tumore erano entrambe ritenute necessarie allo sviluppo di un tumore rilevabile15, noduli del tumore ha mostrato una performance positiva con superiore SUVmax su PET/CT. basato sulla loro preferenza per aerobica glicolisi, 18F-FDG, un analogo del glucosio, è stata sfruttata come un promettente tracciante nella diagnosi di malignità, combinato con PET/CT16. Questo metodo si basa sul consumo di glucosio rapida del tessuto del tumore e ha vaste applicazioni cliniche, tra cui assistere nella rilevazione, la stadiazione e la valutazione della prognosi dei tumori, nonché di controllo della risposta dei tumori a terapia17 , 18. come metodi non invasivi, DECT e PET/CT sono state utilizzate per diagnosticare tumori maligni e per valutare la risposta del tumore alle varie terapie.

Il nostro gruppo ha utilizzato questo metodo di imaging non invasivo con DECT e PET/CT scanner per rilevare e monitorare il processo di crescita del tumore e metastasi nella vita topi19. Abbiamo esplorato risultati di formazione immagine indotti dalla sFRP1-sovraespressione nel cancro gastrico cellule in vivo utilizzando topi nudi, con DECT e PET/CT e descritto la terapia di modifiche del SUVmax valore seguito mirate dall'inibitore TGF-β1 per confermare lo sviluppo dei noduli del tumore nel peritoneo dopo induzione genica e anche studiato i cambiamenti in noduli del tumore in risposta a trattamenti sperimentali. In questa carta, presentiamo le procedure dettagliate per la modellazione metastasi peritoneale del tumore gastrico in topi e la sua rilevazione e monitoraggio con DECT e PET/CT.

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Protocol

Quest'opera è stata eseguita in stretta conformità con gli standard stabiliti dalle linee guida per la cura e l'uso di laboratorio animali di Shanghai Jiao Tong University ed è stata approvata dal laboratorio Animal etica Comitato di Ruijin Hospital.

1. cancro gastrico metastasi peritoneale modello animale

  1. Dividere una linea di cellule di cancro gastrico umano SGC-7901 moderatamente differenziata in SGC-7901/vettore e un un gruppo di SGC-7901/sFRP1. Gruppi di cultura due delle cellule separatamente in RPMI 1640 completati con 10% siero bovino fetale, 100 unità/mL di streptomicina e 100 µ g/mL di penicillina a 37 ° C in atmosfera umidificata con 5% CO2.
  2. Utilizzare 4-6 settimana-vecchio BALB/c athymic femminili con peso corporeo degli animali di 25-30 g. posto sotto specifiche condizioni esenti da patogeni in una struttura di animali.
  3. Dividere topi casualmente nel gruppo di sovraespressione di sFPR1 e il gruppo di carico vuoto sFPR1.
    Nota: Ogni gruppo ha avuto dieci topi nudi; Venti topi sono stati divisi a caso nel gruppo di trattamento di TGF-β1 e gruppo di controllo di TGF-β1, con fino a 5 topi nudi per gabbia animale.
  4. Istituire il gruppo di modelli di sFPR1-sovraespressione metastasi peritoneale dello xenotrapianto somministrando 150 sospensioni µ l (2 x 106 cellule/mL) delle cellule di SGC-7901/sFRP1 attraverso la cavità addominale; SGC-7901/vector cellule sono somministrate per istituire il gruppo di caricamento vuota.
    Nota: Utilizzare un emocitometro metodo di conteggio per determinare la concentrazione di cellule20.
  5. Istituire il gruppo di modelli di xenotrapianto metastasi peritoneale attraverso la somministrazione di sospensioni di (2 x 106 cellule/mL) 150 µ l di SGC-7901 cellule attraverso la cavità addominale. Somministrare la terapia target di TGF-β1 inibitore SB431542 dopo un periodo di due settimane di crescita mediante iniezione intraperitoneale ad una dose di 100 µ l/10 g di peso corporeo ogni giorno ai topi nel gruppo del trattamento.
    1. Amministrare salino normale alla stessa dose ai topi nel gruppo di controllo.
  6. Eseguire il DECT e PET/CT scansione 1 giorno prima del trattamento e 1 giorno, 7 giorni, 14 giorni e 21 giorni dopo il trattamento.

2. DECT per modello animale metastasi peritoneale

Nota: L'animale esperimento di imaging è stata realizzata sull'energia dual CT scanner (Vedi Tabella materiali). Abbiamo creato il relativo protocollo di imaging DECT secondo gli studi precedenti.

  1. Installazione per imaging protocollo DECT
    1. L'imaging computer console, selezionare l'icona "gestione protocollo" per accedere all'interfaccia successiva, quindi fare clic sull'opzione "gestione protocollo" per visualizzare la schermata di gestione del protocollo.
    2. Nell'interfaccia 'User protocol', selezionare l'area dell'addome per accedere all'elenco di protocolli di addome.
    3. Fare clic sullo spazio vuoto nell'elenco protocollo e selezionare il pulsante "Nuovo" digitare il nome di un nuovo protocollo: "Animale DECT Scan". Premere il tasto "Invio" sulla tastiera e selezionare il pulsante "Scout" nella finestra a comparsa, fare clic su "OK" per l'installazione della serie scout (prima serie).
    4. Selezionare la modalità di "XY" per "Punto di riferimento anatomico" e "posizione supina a capofitto" per 'Orientamento del paziente'. Fare clic sull'opzione "trasferimento automatico" e selezionare il percorso di workstation dove verrà caricata la serie di immagini. Nome "Scout fase" nella descrizione di serie.
    5. Nella schermata 'Visualizzazione Edit', assicurarsi che i parametri di scansione rilevanti sono impostati come segue: "Posizione iniziale" e "End posizione" opzioni sono impostate a "S50" e "I50" rispettivamente, "KV" a "100", "mA" a "80", "90°" per "Posizione di scout laterale", "0°" per "scout di posizione AP "e il" WW/WL scout"presso"400/40".
    6. Successivamente, creare la seconda serie per la scansione non potenziate. Fare clic su "Crea nuova serie", nella finestra a comparsa per selezionare le icone "Assiale" e "Creare dopo".
    7. Nome della serie come "-fase C" nella serie Descrizione e Disabilita "Visualizza localizzatore". Nell'interfaccia del tipo di scansione, selezionare il tipo di scansione "elicoidale" e 0,5 s per "Tempo di rotazione", fare clic sull'opzione "Spessore velocità" per impostare i parametri (copertura del rivelatore a 40 mm, spessore elicoidale a 0,625 mm, Pitch e velocità alle 0.516:1/20.62, tempo di rotazione a 0,5 s) nella finestra a comparsa finestra, intervallo a 0,625 mm, Gantry Tit a 0, SFOV selezionare corpo piccolo, kV a 100, fare clic su "mA", quindi digitare 600 per manuale mA.
    8. Fare clic sull'icona "Recon parametri" e aprire la finestra di pop-up "Recon opzione". Selezionare "Plus" in modalità di ricognizione; fare clic sull'icona "Fetta" per selezionare la modalità "ss50 fetta 50%" nella schermata ASiR Setup. Impostare i parametri rimanenti come segue: DFOV a 25 cm, R/L e A / P Center a 0 cm, tipo Recon selezionare "Stnd", dimensione della matrice a 512.
    9. Creare la terza serie di scansione per una maggiore scansione ripetendo il passaggio 2.1.8, il nome come "fase C QC +" e attivare "Visualizza localizzatore"; il primo gruppo è il setup della serie fase arteriosa.
    10. Nell'interfaccia 'Tipo di scansione', clicca su "GSI (pietra preziosa Imaging spettrale)" e selezionare il tipo di scansione "elicoidale", selezionare il protocollo "GSI-52" nella finestra 'Addome GSI Preset selezione'. Insieme di posizione di inizio e fine posizione secondo la scansione non potenziate.
      1. Fare clic sull'icona "Recon parametri" e aprire la finestra di pop-up "Recon opzione". In modalità Recon, selezionare "Plus" e nel 'Opzione GSI', fare clic su "QC"; i restanti parametri sono lo stesso come descritto al punto 2.1.8.
    11. Fare clic sull'icona "R2" e selezionare "Sì" nella scheda "Recon abilitato" Select "spessore" a 0.625 e digitare 0.625 per "Intervallo". Aprire la finestra di pop-up "Recon opzione", in modalità Recon selezionare "Plus"; in opzioni di GSI, fare clic su "Mono" e impostare il keV a 70 keV; nella finestra di Setup di ASiR, selezionare il "GS40 40%" modalità per l'installazione di GSI ASiR. I rimanenti parametri sono impostati con passo 2.1.8. Questo passaggio come il nome "+ C 70keV fase".
    12. Fare clic sull'icona "R3" e selezionare "Sì" nella scheda "Recon abilitato" Set "spessore" alle 1.25 e tipo 0.625 per "Intervallo". Aprire la finestra di pop-up "Recon opzione", in modalità Recon selezionare "Plus" e "IQ migliorata"; nelle opzioni di GSI, fare clic su "Mono", impostare il keV a 70 keV e fare clic su "File di dati di GSI"; garantire che l'installazione di ASiR GSI è secondo passaggio 13. I rimanenti parametri sono impostati come descritto al punto 2.1.8. Assegnare il nome come "+ C Mono fase".
    13. Fare clic su "Aggiungi gruppo" per creare due gruppi per rappresentare la fase portale e la fase di ritardo, rispettivamente di scansione. Assicurarsi che gli intervalli di "Locazione di partenza" e "End posizione" di ogni fase di scansione sono coerenti e i restanti parametri sono gli stessi come fase arteriosa. Digitare il tempo di ritardo di"preparazione": il primo gruppo (fase arteriosa) a 0 s, il secondo gruppo (fase portale) a 8 s e il terzo gruppo (fase di ritardo) alle 16 s.
    14. Fare clic sull'opzione "Accetto" per salvare il protocollo dopo tutte le impostazioni vengono effettuate.
  2. Processo di imaging DECT
    1. Selezionare casualmente i topi nudi dai gruppi di trattamento e di controllo prima di ogni scansione. Sistemare gli animali selezionati nella nuove gabbie e contrassegnarli separatamente.
    2. Veloce i topi per 4 h con acqua ma senza cibo o biancheria da letto.
    3. Rimuovere i topi sperimentali dal centro esperimento sugli animali 1 h prima della scansione e assicurarsi che i topi sono collocati in un nuovo ambiente caldo fino a quando inizia la scansione.
    4. Anestetizzare tutti topi sperimentali con un'iniezione intraperitoneale di 2,5%-sodio pentobarbital (1,0 mL/kg di peso corporeo) prima DECT scansione imaging e confermare la profondità dell'anestesia dal riflesso del pizzico di punta. Usare pomata per gli occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia.
      Nota: Assicurarsi che la testa di ogni topo nudo è nella posizione inferiore quando si inietta la droga, riducendo così i danni agli organi interni. Prestare attenzione al sito di iniezione e la profondità dell'iniezione. Posizionare la punta della siringa in un angolo di 45° verso l'interno dell'addome inferiore destro/sinistro e assicurarsi che la profondità dell'ago sia tale da evitata l'iniezione nell'intestino e altri organi.
    5. Fare clic sull'icona "Nuovo paziente", inserire le informazioni di base sul mouse compresa la sua paziente ID e nome. Nel 'utente protocollo', selezionare il "protocollo di addome" e selezionare il protocollo "Animale DECT Scan" per accedere all'interfaccia di funzionamento.
    6. Una volta che l'anestesia è indotta, spostare ogni mouse su una piattaforma di animale apparecchio in posizione supina e fissare la coda con del nastro per assicurarsi che non si piega. Sterilizzare la coda con alcool per l'iniezione di contrasto successivo agente nella coda-vena.
    7. Spostare il letto di esplorazione di CT in modo che il posizionamento esterno linea laser è sopra l'addome inferiore dell'animale. Quando il posizionamento è completato, fare clic sul pulsante "reset".
      Nota: Il posizionamento delle linee esterne posizionamento sopra il basso addome dell'animale assicura che gli animali si trovano per quanto possibile all'esterno della macchina per l'amministrazione dell'agente di contrasto facile nella vena della coda.
    8. Fare clic sull'icona "Conferma" e seguire l'ordine lampeggia dei tasti sulla tastiera per completare la scansione di scout. Selezionare la "serie successiva" icona dopo l'esploratore di scansione è completata e inserire l'interfaccia per la scansione non potenziate.
    9. Nella schermata a destra, impostare la "Locazione di partenza" e "End posizione" sul scout visualizzazioni per definire l'intervallo di scansione. Mantenere la stessa fascia in 'Scout laterale' e 'AP scout' e coprire il volume di tutto il corpo dell'animale.
    10. Fare clic sull'icona "Conferma" e seguire l'ordine lampeggia dei tasti sulla tastiera per completare la scansione di scout.
    11. Iniettare ogni mouse con iopamidolo ad un dosaggio di 0,2 mL/100 g, tramite la vena della coda.
      Nota: Abbiamo scelto di amministrare il mezzo di contrasto manualmente e mantenere il tasso di iniezione più stabile possibile. È più favorevole per catturare l'aumento iniziale del tumore durante la formazione immagine.
    12. Fare clic su "serie successiva" per eseguire la scansione avanzata. Impostare "Locazione di partenza" e "End posizione" come per la scansione non potenziate. Fare clic sull'icona "conferma" e seguire l'ordine lampeggia dei tasti sulla tastiera per completare la dinamiche avanzate scansioni, includingarterial fase, fase portale e fase in ritardo.
      Nota: Fare clic sull'icona "Conferma" immediatamente per avviare la scansione dopo l'agente di contrasto viene iniettato. Questo è essenziale e determinante per la scansione avanzata garantire che la migliore immagine della fase arteriosa è catturata. Tuttavia, alcuni tempo dopo facendo clic sull'icona di "confermare" può garantire che il personale sperimentale ha ritirato in modo sicuro dalla scansione camera di ritardo.
    13. Fare clic su "Esame di fine" per uscire dall'interfaccia di scansione dopo la scansione è completa; la serie di immagini verranno caricata automaticamente alla workstation.
    14. Luogo l'animale in una gabbia vuota dopo il completamento della scansione con tutti i topi e osservarle fino a quando essi hanno ripreso conoscenza. Non lasciare incustodito un animale fino a quando ha riacquistato coscienza sufficiente per mantenere decubito sternale. Poi trasferire i topi in una camera pulita animale.
  3. Post DECT analisi di imaging
    1. Individuare la serie di topi sul workstationinterface DECT (Vedi Tabella materiali) e selezionare la "fase Mono C +" liste di serie. Aprire "GSI Volume Viewer" e selezionare il protocollo "GSI VV generale" dall'interfaccia ' GSI Protocol Manager'.
    2. Fare clic sull'annotazione attivo "Tipo di visualizzazione" nell'angolo superiore sinistro delle finestre immagine e selezionare l'orientamento "corona" dal menu a discesa.
    3. Per un'immagine finestra, fare clic sull'annotazione attivo "Volume 1" nell'angolo superiore sinistro e selezionare i volumi del "Mono" dal menu a discesa. Allo stesso modo, un'altra finestra di immagine, selezionare i volumi di "Iodio (acqua)". Fare clic e tenere premuto il pulsante sinistro del mouse, trascinare l'immagine dalla finestra di "Iodio (acqua)" a "Mono" e la casella "mescolare i panorami" per ottenere le immagini a colori fusi.
    4. Fare clic e trascinare dal centro dell'icona "Scorrimento" per osservare immagini. Salvare le immagini che mostrano risultati positivi come immagini a colori fusi.

3. PET/CT per modello animale metastasi peritoneale

Nota: Vedere la tabella dei materiali per il dispositivo di imaging PET/CT utilizzato. Abbiamo creato l'imaging protocollo secondo questo articolo21di PET/CT correlate.

  1. Installazione di Micro-PET/CT Imaging Protocol
    1. Per un corpo intero l'esplorazione di CT, impostato come corrente a 500 µA, tensione a 80 kV, tempo di esposizione alle ms 200 e 240 passi per rotazione di 240°. Per il rilevatore di raggi x, selezionare risoluzione a "ingrandimento basso sistema" con letto singolo modalità e campo di formazione immagine assiale di 78 mm. Utilizzare il metodo "Cone-Beam questa ricostruzione" e selezionare l'opzione "tempo reale ricostruzione", in modo che il PC host può collegarsi con il computer di ricostruzione dedicato tempo reale (Cobra) per avviare l'attività.
    2. Per animale domestico acquisizione, nell'opzione "acquisire da tempo" impostata "tempo di scansione fissa" a 600 s (10 min). Impostare "studio isotopo" F-18 e "livello di energia" a 350-650 keV.
    3. Per produrre l'istogramma di PET, è necessario impostare il "frame dinamico" come "nero" per elaborare i dati come un fotogramma per tutta la durata raggiungere scansione statica. Impostare tipo di istogramma a "3D" e selezionare l'opzione "nessuna correzione di dispersione".
    4. Per la ricostruzione di PET, ricostruire le immagini utilizzando un algoritmo di OSEM3D seguito da mappa o veloce mappa22 fornito da PET/CT workstationsoftware (Vedi Tabella materiali).
  2. Preparazione prima di formazione immagine di PET/CT
    1. Veloce i topi che sono stati sottoposti a esperimenti DECT per 4h e trasferire i topi a gabbie per animali nuove 30 min prima di formazione immagine.
    2. Pesare i topi e registrare il loro peso.
    3. Attenersi alle procedure di sicurezza dell'Istituto per acquisire ed eseguire il pacchetto contenente materiali radioattivi (RAM). Utilizzare uno scudo protettivo per trasportare il 18F-FDG (5 mCi), e misurare la radioattività del totale 18F-FDG con un calibratore di dose.
    4. Diluire il 18F-FDG con soluzione salina normale per la radioattività appropriata dell'iniezione di topi.
      Nota: L'attività diluito di 18F-FDG dovrebbe essere disponibile a 100-200 µ Ci/100 µ l per ogni mouse.
      1. Aspirare 200 µ l 18soluzione di F-FDG in una siringa da 1 mL. Misurare la radioattività della intera siringa con un calibratore di dose e registrare il tempo di preparazione di 18F-FDG.
    5. Iniettare ogni mouse con 200 µ l 18soluzione di F-FDG per via endovenosa coda e registrare il tempo di iniezione di 18F-FDG. Dopo l'iniezione di tutti i topi, misurare la radioattività residua della siringa con il calibratore di dose immediatamente e registrare il tempo che le misure sono state prese dopo il completamento dell'iniezione.
    6. La seguente formula per calcolare l'attività iniettata 18F-FDG per ogni mouse: iniettato attività (µ ci) = attività nella siringa prima dell'iniezione - attività in siringa dopo l'iniezione.
  3. Processo di Imaging PET/CT
    1. Mettere l'animale in una camera di induzione di anestesia; anestetizzare mouse utilizzando inalato 3% Isoflurane in ossigeno dopo il completamento dell'iniezione di 18F-FDG.
      Nota: Seguire tutte le linee guida sul benessere degli animali appropriate per il funzionamento; tenere in caldo i topi utilizzando il dissipatore di calore. Usare pomata sugli occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia.
    2. Una volta che l'anestesia è indotta, spostare il mouse sul piano di scansione di micro-CT mantenendo l'anestesia continua e riscaldamento. Posizionare la testa del mouse all'interno di una maschera di cono che continuamente offre isoflurano (2%) in ossigeno ad un flusso di 2 L/min posto il mouse nella posizione supina per garantire che la postura è coerenza con quello in scansioni DECT.
    3. Spostare l'animale all'entrata dello scanner PET/CT, fare clic sull'icona "laser" dal Visualizzatore sulla barra degli strumenti e utilizzare l'interfaccia di controllo touchpad per spostare il letto in modo che l'addome del mouse si trova al centro della PET e CT campo di vista (FOV) durante la scansione. Nella finestra "Laser allineare", selezionare "prima scansione del tipo" come "TAC" e "PET acquisizione incluso nel flusso di lavoro" come opzione.
    4. Aprire la finestra "Scout" e acquisire uno scout view radiografia a raggi x. Regolare la posizione del letto animale in modo che al centro del campo di vista del CT si trova al centro del corpo del mouse.
    5. Selezionare il protocollo stabilito in precedenza (al punto 3.1). Immettere il numero di topi per essere imaged (successivamente) nella finestra a comparsa e fare clic sull'opzione "Setup", quindi immettere il peso. Selezionare nuovamente l'opzione "Setup", quindi seguire le istruzioni della finestra pop-up per completare l'installazione.
    6. Fare clic sull'icona "Avvia flusso di lavoro" per avviare la scansione.
    7. Valutare la qualità delle immagini TC e PET acquisite dopo tutte le scansioni sono state completate. Trasferire i dati attraverso la rete al post analisi per ulteriori studi di imaging.
      Nota: Regolare la larghezza della finestra e il livello di finestra dell'immagine per assicurarsi che il contrasto degli organi è visualizzato correttamente. Controllare la risoluzione degli organi nelle immagini per confermare la qualità delle immagini.
    8. Rimuovere l'animale dal dispositivo di imaging e immediatamente eutanasia di dislocazione cervicale. Utilizzare il sistema di imaging per il prossimo animale successivamente.
  4. Post analisi di imaging PET/CT
    1. Aprire il software della workstation di PET/CT, importare i dati di serie di immagini CT e PET nel software. Nella finestra "Registrazione", fare clic sull'opzione "Analisi generale" per registrare immagini CT e PET insieme e scegliere il modello di "Sky" sotto la finestra "Modifica" per mostrare un perfetto allineamento tra le immagini di CT e PET.
    2. Identificare i noduli peritoneali con riferimenti forniti dalle immagini co-registrate nella finestra di "Regione di interesse (ROI) quantificazione".
    3. Nella finestra "Regione di interesse (ROI) quantificazione", disegnare ROI con strumenti sopra le immagini fuse, modificare la dimensione e la forma del ROI, registrare il valoremax di SUV, poi uscita e salvare le immagini unite selezionate.

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Representative Results

DECT e scansione PET/CT sono stati effettuati su topi nudi dopo due settimane di iniezioni di linea di cellule. Immagini GSI ha dato ottimi risultati per la visualizzazione di metastasi sottocutanea oltre il contorno dell'addome per il gruppo di sovraespressione di sFRP1 e metastasi con aumento periferico è stata confermata dall'immagine in scala di colore (Figura 1a-c). Immagini PET/CT raffigurato focale anormale assorbimento di FDG di metastasi, compreso nelle metastasi peritoneali e sottocutanee (Figura 1d). La metastasi peritoneale e metastasi sottocutanea grande sulle immagini PET/CT e DECT sono ulteriormente illustrati dal esemplare lordo e sezioni istologiche (Figura 1e-f). Rispetto al gruppo di espressione positiva, ci erano lesioni visibili, evidenti miglioramenti anormali o alto assorbimento di FDG nella cavità addominale nel gruppo di carico vuoto sFRP1 da immagini PET/CT e DECT (Figura 2a-b). Anche se le immagini del campione di lordo e risultati istologici hanno confermato il riuscito impianto per questo gruppo (Figura 2c-d).

Il trattamento di intervento di TGF-β1 inibitore e placebowere eseguito su topi nudi dopo due settimane di iniezioni di linea di cellule, e DECT e scansione PET-CT sono stati effettuati su topi nudi dopo due settimane di trattamento. Per confermare il processo di formazione di noduli di metastasi peritoneali in topi dall'inizio della terapia di destinazione, sono state eseguite scansioni PET/CT e DECT follow-up. Scansioni di immagini non invasiva sono stati effettuati per valutare l'effetto del trattamento di TGF-β1 mirati. Le immagini per i topi nel gruppo del trattamento di TGF-β1 raffigurato dei miglioramenti più evidenti e assorbimento FDG anormale focale delle metastasi nelle immagini coronale fuse di DECT e PET/CT (Figura 3a-b). Lordi esemplari illustrato solo 8 noduli di metastasi peritoneali (Figura 3c) con distribuzione diffusa nella cavità addominale. Quantitativamente, Figura 3 ha mostrato moderato aumento periferico il DECT e ridotto assorbimento di FDG, con un SUVmax vicino 0,83. D'altra parte, i topi nel gruppo di controllo che sono stati dati salino normale inoltre hanno mostrato lesioni visibili e l'assorbimento focale anormale delle metastasi nelle immagini coronale fuse di DECT e PET/CT (Figura 4a-b). Lordi esemplari illustrato 22 noduli di metastasi peritoneali (Figura 4c), e i noduli di metastasi locali erano aderenti alla cavità addominale. I valori di SUVmax nei tumori non sono stati cambiati (at 1,26) per topi nel gruppo di controllo che sono stati dati salino normale.

È interessante nota che a volte il tratto intestinale causerà ingestione mite FDG e la regione luminosa nelle immagini produrrà risultati falsi positivi. Il cuore e la vescica anche raccogliere un sacco di FDG, che potrebbe essere visualizzata come un punto luminoso nelle immagini. È necessario evitare le immagini di livello rilevante per determinare l'area di captazione FDG reale del tumore.

Figure 1
Figura 1 : Tomogramma del modello di sFRP1 sovraespressione gruppo metastasi peritoneale da DECT, PET/CT e corrispondente ha colorazione. (unc) Immagini monocromatiche GSI in fase portale: (un) trasversale immagine monocromatica, (b) trasversale fusi con colore immagine, immagine a scala di colore della corona (c); (d) coronale fuso immagini di PET/CT, esemplare lordo (e), sezione istologica (f). Le frecce indicano i noduli metastatici peritoneali, mentre le frecce indicano la metastasi sottocutanea. Figura 1 f è il risultato di colorazione patologico di un nodulo del tumore; l'immagine mostra la morfologia e la distribuzione delle cellule del tumore; Barra della scala = 100 µm. Questa figura è stata modificata da riferimento19. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 : Tomogramma di vuoto caricamento modello gruppo metastasi peritoneale da DECT, PET/CT e l'analisi istologica di sFRP1. (un) GSI-scala colori fusi con immagini ottenute in fase portale, (b) fusa immagine PET/CT, esemplare lordo (c) e (d) preparato istologico. Nessuna lesione visibile, evidente aumento anormale o alto assorbimento di FDG è stato indicato nella cavità addominale. (c) e (d) ha confermato il successo dell'impianto. Le teste di freccia in Figura 2c hanno sottolineato i noduli metastatici peritoneali causati da linee cellulari SGC-7901/vector. Il cuore e la vescica ha mostrato evidenti FDG altezza in Figura 2b. Figura 2 d è il risultato di colorazione patologico di un nodulo del tumore; l'immagine mostra la morfologia e la distribuzione delle cellule del tumore; Barra della scala = 100 µm. Questa figura è stata modificata da riferimento19. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 : Tomogramma del modello di TGF-β1 trattamento gruppo metastasi peritoneale da DECT e PET/CT e corrispondente campione lordo. (un) il coronale fuse l'immagine di DECT, (b) le immagini fuse di esemplare lordo di PET/CT. (c). Il cuore e la vescica risultati evidenti elevazione di FDG nella Figura 3b. Lordo esemplare illustrato 8 noduli di metastasi peritoneali. Le frecce hanno sottolineato i noduli metastatici corrispondente l'individuazione radiografica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 : Tomogramma del modello di metastasi peritoneale di TGF-β1 controllo gruppo di DECT e PET/CT e corrispondente campione lordo. (un) la corona fusa immagine di DECT, (b) il fuso immagini di PET/CT ed esemplare lordo (c). Lordo esemplare illustrato 22 noduli di metastasi peritoneali. Le frecce hanno sottolineato i noduli metastatici corrispondente l'individuazione radiografica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Supplementary Figure 1
Complementare Figura 1: immagine di fusi con colore trasversale campione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Supplementary Figure 2
Complementare Figura 2: immagine coronale di fusi con colore campione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Modelli animali sono stati utilizzati ampiamente nello studio dei meccanismi molecolari alla base di cancro gastrico e di sperimentare con varie strategie terapeutiche23,24,25. In questo studio, abbiamo descritto un protocollo dettagliato per topi nudi di metastasi peritoneale cancro gastrico modellazione, utilizzando DECT e PET/CT per i tumori gastrici di immagine per l'identificazione di proliferazione delle cellule tumorali in metastasi peritoneale in tempo reale e monitoraggio e risposte agli interventi terapeutici in modelli animali di cancro gastrico. Questo metodo potrebbe consentire ai ricercatori che sono coinvolti nello studio dei meccanismi molecolari di cancro gastrico, o esperimenti i tumori, per stabilire più integrati e precisi piani di imaging. Inoltre, abbiamo descritto l'utilizzo di dispositivi DECT e PET/CT che può fungere da piattaforme per scoprire tumore imaging prestazioni con la terapia genica di regolamento e di destinazione. Pertanto, il metodo può essere utilizzato dagli scienziati per capire ed esplorare i processi biologici di recidiva del tumore e la progressione. Abbiamo dimostrato che la modalità di imaging non invasivo potrebbe rilevare tumorigenesi aumentata dalla sovraespressione di geni con risultati positivi sulla DECT e PET/CT. contemporaneamente, metastasi peritoneale dopo intervento terapeutico con mirati inibitore ha mostrato negativi sulle prestazioni di assorbimento FDG PET/CT. Il SUVmax dei noduli del tumore ha presentato una tendenza al ribasso di estensione del ciclo di trattamento.

Nel nostro studio, abbiamo usato il cambiamento nell'assorbimento FDG come un indicatore di valutazione degli effetti terapeutici per la metastasi peritoneale. Grande sforzo è stato messo indietro per mostrare che la captazione di FDG sia associata a tumore aggressività26. Progressivi carcinomi gastrici, rappresentati dalla profondità dell'invasione, permeazione linfatica, invasione vascolare e dimensioni del tumore, mostrano maggiore captazione FDG27. In termini di valutazione quantitativa, gli studi hanno suggerito che il SUVmax ha una correlazione positiva con proliferazione in varie malignità15,28. I nostri risultati hanno dimostrato che, rispetto al gruppo di controllo, la sovraespressione di sFRP1 positivamente hanno indotto visibilmente più grandi noduli con aumento significativo miglioramento e maggiore assorbimento di FDG in tumori peritoneali, come è stato evidenziato in Figura 1. Inoltre, il SUVmax ha mostrato una tendenza evidente alterazione i gruppi di destinatari trattati, in contrasto con nessun cambiamento nel gruppo di controllo. Questi risultati sono stati dimostrati nella Figura 3 con un assorbimento FDG in diminuzione, con un SUVmax vicino 0,83 per il gruppo di trattamento, in contrasto con un valore di SUVmax invariato di vicino 1.26 per topi nel gruppo di controllo che sono stati dati salino normale (Figura 4 ). I nostri risultati hanno indicato che le tecniche di imaging non invasivo, come DECT e PET/CT, forniscono la possibilità di utilizzare la tecnologia di immagine di valutare le informazioni a livello molecolare in cellule del tumore e ha dimostrato la validità di combinare le applicazioni di DECT e PET/CT per fornire una strategia praticabile, riproducibile e non invasive imaging per monitorare i noduli del tumore indotto da modulazione del gene per la ricerca sul cancro gastrico. Poiché l'assorbimento di FDG è associato con tumore aggressività26, l'utilizzo della PET/CT imaging per valutare il grado di invasione del tumore e il trattamento è fattibile.

Nei nostri studi precedenti, che abbiamo trovato il tempo di iniezione e metodo potrebbe influenzare i risultati di formazione immagine di scansione DECT. Come la circolazione chanages rapidamente nei topi e il potenziamento della metastasi peritoneale avviene principalmente nella fase arteriosa, i noduli di metastasi peritoneali non essere visualizzati completamente se la scansione comincia significativamente entro il tempo di iniezione. I topi nudi devono essere posizionati in un ambiente caldo e pulito dopo l'esame, lasciando che i topi riposare per 12 h prima di imaging per evitare gli effetti sull'assorbimento dei noduli di 18F-FDG nell'imaging PET/CT con agente di contrasto eccessivo residuo in PET/CT il corpo. Dovrebbe prestare attenzione al tempo di iniezione e attività nella preparazione e iniezione di FDG. La concentrazione di attività ottimale di 18F-FDG PET/CT era circa 100-200µCi/100 µ l per ogni iniezione. Troppo alto di una concentrazione potrebbe aumentare il carico del sistema circolatorio e risultato nella morte di topi, mentre una concentrazione troppo bassa potrebbe interferire con l'imaging di captazione tumorale. Quindi, è fondamentale per garantire l'efficienza e la precisione della configurazione 18F-FDG. Assicurarsi che il posizione dei topi nudi di imaging PET/CT è coerente con quello del DECT di imaging per facilitare l'abbinamento di immagini del tumore.

Esistono numerose limitazioni al nostro studio. La risoluzione limitata di DECT può contribuire per la performance negativa per la visibilità come alcuni tumori peritoneali possono esibire insufficientemente aumento dimensioni. È stato conosciuto che PET/CT ha specificità bassa e una mancanza di localizzazione anatomica, e l'apoptosi e la necrosi delle cellule del tumore indotto dagli interventi di droga chemioterapeutica potrebbe influenzare il 18F-FDG uptake29,30 . Inoltre, la normale attività fisiologica in cicli delle viscere e 18ritenzione di F-FDG in ureteri e vescica può contribuire a falsi positivi emergendo in PET/CT immagini31. Il processo di metastasi peritoneale in modelli di topi nudi è difficile da rilevare e monitorare, quindi la scelta del momento opportuno intervento terapeutico e gli esperimenti di imaging è particolarmente importante. Di conseguenza, la diagnosi precoce di tumori di piccole dimensioni è ancora un problema da risolvere.

In conclusione, abbiamo descritto un metodo che sfrutta DECT e tecnologia per la rilevazione accurata e la valutazione dell'efficacia della terapia mirata di imaging PET/CT. I nostri risultati dimostrano che l'imaging non-invasivo utilizzando i protocolli descritti consente per il monitoraggio e la valutazione della progressione di metastasi peritoneale utilizzando modelli animali. Applicazioni di questo metodo saranno facilmente adattate per ricerca preclinica, con l'obiettivo di scoprire metastasi peritoneali di cancro gastrico, che può essere utile per valutare le modalità diagnostiche o terapeutiche di malattia.

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Disclosures

Gli autori non hanno conflitti di interesse di dichiarare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato supportato da NSFC (No. U1532107) e progetto ingegneria biomedica Università di Shanghai Jiao Tong (No. YG2014MS53). Gli autori desidera ringraziare Jianying Li e Yan Shen per i loro utili commenti e supporto tecnico sforzi nello sviluppo DECT e metodo di imaging PET/CT.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Iohexol BEJING BEILU PHARMACEUTICAL CO,LTD NMPN:H20053800 non-ionic contrast medium for DECT scan
normal saline HUNAN KELUN PHARMACEUTICAL CO,LTD NMPN:H43020455 placebo of control group
BALB/c nude mice  SLAC LABORATORY ANIMAL BALB/cASlac-nu animal model
SGC-7901  cells Library of typical culture of Chinese academy of sciences TCHu 46 gastric cancer cell 
SB431542 Selleck No.S1067 TGF-β1 inhibitor
GE Discovery CT750 HD GE Healthcare dual-energy spectral CT scanner 
AW Volumeshare5 GE Healthcare dual-energy spectral CT workstation
Siemens Inveon micro-PET/CT Siemens Preclinical Solution positron emission tomography/
computed tomography scanner 
Inveon Acquisition Workplace Siemens Preclinical Solution PET-CT workstation

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Regolazione genica e della terapia mirata in metastasi peritoneale cancro gastrico: risultati radiologici da Dual Energy CT e PET/CT
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Shi, B., Lin, H., Zhang, M., Lu, W., Qu, Y., Zhang, H. Gene Regulation and Targeted Therapy in Gastric Cancer Peritoneal Metastasis: Radiological Findings from Dual Energy CT and PET/CT. J. Vis. Exp. (131), e56526, doi:10.3791/56526 (2018).

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