Summary
Dit protocol beschrijft de waarde van dubbele energie CT en PET/CT beeldvorming van methoden in de tumor beeldvorming en werkzaamheid evaluatie. Dit artikel demonstreert de onderzoeksmethodieken en de resultaten verkregen door dubbele energie CT en PET/CT genregulatie en gerichte behandeling van maagkanker peritoneale metastase te evalueren.
Abstract
Maagkanker blijft vierde in kankergevallen wereldwijd met een vijf jaar overleven van slechts 20% - 30%. Peritoneale metastase is het meest voorkomende type van metastase die begeleidt unresectable maagkanker en is een definitieve determinant van de prognose. Preventie en beheersing van de ontwikkeling van peritoneale metastase kon spelen een rol bij het verlengen van de overleving van patiënten met kanker van de maag. Een niet-invasieve en efficiënte beeldvormende techniek zal ons helpen de invasie en metastase proces van peritoneale metastase identificeren en controleren van de wijzigingen in de knobbeltjes van de tumor in reactie op de behandelingen. Hierdoor kunnen wij een nauwkeurige beschrijving van het ontwikkelingsproces en moleculaire mechanismen van maagkanker te verkrijgen. Wij hebben onlangs experiment met behulp van dubbele energie CT (DECT) en positron emissie tomografie/berekend tomografie (PET/CT) platforms voor de opsporing en monitoring van maag tumor metastase in naakt muizen modellen beschreven. We hebben aangetoond dat het per continu bewaking met DECT en PET/CT dynamische veranderingen in peritoneale metastase kan identificeren. De sFRP1-overexpressie in maagkanker muizen modellen toonde positieve radiologische prestaties, een hogere FDG-opname en toenemende verbetering en de SUVmax (gestandaardiseerde opname waarde) van knobbeltjes aangetoond een duidelijke wijziging trend in reactie op gerichte therapie van TGF-β1-remmer. In dit artikel, we beschreven de gedetailleerde niet-invasieve beeldvormende procedures meer complexe onderzoek op maagkanker peritoneale metastase gebruik van diermodellen en representatieve imaging resultaten opgeleverd. Het gebruik van niet-invasieve beeldvormende technieken moet kunnen we beter begrijpen van de mechanismen van tumorvorming, tumorgroei controleren en evalueren van het effect van therapeutische interventies voor maagkanker.
Introduction
Maagkanker (GC) blijft de vierde meest voorkomende maligniteit en de tweede belangrijkste oorzaak van kanker sterfte wereldwijd1. Hoewel de nauwkeurigheid in de diagnose en behandeling van maagkanker werd enorm verbeterd, peritoneale metastase is het meest belangrijke punt van maagkanker prognose of herhaling en een definitieve determinant van postoperatieve dood2. Het is algemeen aanvaard dat peritoneale verspreiding een levensbedreigende modus van metastase is, waarin de ziekte wordt oncontroleerbaar en de prognose voor de patiënt is slecht, zodra peritoneale verspreiding wordt gevestigd. Dus, de opsporing en evaluatie van het therapeutisch effect van maagkanker peritoneale metastase is van cruciaal belang voor de klinische praktijk.
De toenemende incidentie en mortaliteit van maagkanker had aangespoord onderzoekers te identificeren van de moleculaire mechanismen. De hoge expressie van genen zoals secreted Gekroesd-gerelateerde eiwitten 1 (sFRP1) kan leiden tot activering van het signaal-traject in de vroege stadia van maagkanker, bevordering van het proces van tumor groei, proliferatie, differentiatie en apoptosis3 , 4 , 5 , 6 , 7. sFRP1-overexpressie cellen sprake van een toename in de expressie van de TGFβ, de stroomafwaartse doelen en TGFβ-gemedieerde EMT8. Eerdere studies hebben aangetoond dat de TGF-β1-niveau is gecorreleerd met peritoneale metastase en de TNM stadia van maagkanker. Wij hebben de veranderingen in kanker celproliferatie geregeld sFRP1 overexpressie en TGF-β1 inhibitie beschreven en gevestigde diermodellen voor peritoneale metastase zodat de prestaties van tumor beeldvorming onder de gevolgen van de genexpressie.
Dierlijke modellen voor maagkanker zijn onmisbare tools voor het onderzoeken van de ontwikkeling van de tumor en experimenteren met verschillende therapeutische strategieën zonder te offeren van dieren. Dierlijke modellen hebben bewezen nuttig zijn bij het bestuderen van de mechanismen van de vorming van tumoren en cellen van oorsprong, het bepalen van de aanwezigheid van cellen van de stam van kanker en behandeling van diverse nieuwe therapeutische strategieën. Dus, een real-time niet-invasieve techniek vindt een nauwkeurige beschrijving van de ontwikkeling van tumoren van de maag en tumor reactie op de behandelingen, die kan de ontwikkeling van peritoneale metastase knobbeltjes in naakt muizen identificeren en controleren van de veranderingen van een tumor in reactie op verschillende experimentele en therapeutische interventies.
Op dit moment meerdere detector CT (MDCT) speelt een belangrijke rol in de TNM-enscenering van kanker van de maag en is handig voor het voorspellen van tumor resectability preoperatively9. Röntgenonderzoek van patiënten met een Histologisch bewezen maag carcinoom zijn echter voornamelijk gebaseerd op de morfologie. DECT beeldvorming breidt de parameters om te reflecteren functionele informatie doordat monochromatisch beelden en nuttig voor de verbetering van de nauwkeurigheid voor maag kanker enscenering N kan zijn. Bovendien, deze techniek zal in staat stellen de aankoop van materiaal-ontleding beelden, die nuttig zijn kunnen voor het onderscheid tussen gesplitste en niet-gedifferentieerdeproductie maag carcinoom en tussen metastatische en niet-metastatische lymfklieren10 . Met de introductie van DECT, is er ook de functionele beeldvorming aspect van CT toegevoegd aan klinische toepassingen, die bijdragen aan evaluaties van therapeutische werking en voorspellende patiënt prognoses11,-12,13. PET/CT is een nuttige beeldvormende techniek voor de detectie en de enscenering van maagkanker en kunnen de herhaling van de tumor effectief evalueren14. Celproliferatie van de tumor en angiogenese waren beiden beschouwd als nodig is in de ontwikkeling van een aantoonbaar tumor15, tumor knobbeltjes toonde een positieve resultaten met hogere SUVmax PET/CT. gebaseerd op hun voorkeur voor aërobe glycolyse, 18F-FDG, een glucose-analoog, heeft benut als een veelbelovende tracer in de diagnose van maligniteiten, gecombineerd met PET/CT16. Deze methode is gebaseerd op de snelle glucose consumptie van tumor weefsel en heeft brede klinische toepassingen, met inbegrip van assisteren bij de opsporing, de fasering en de evaluatie van de prognose van tumoren, alsmede het toezicht op de tumoren reactie op therapie17 , 18. als niet-invasieve methoden, DECT en PET/CT hebben gebruikt voor de diagnose van tumoren en te beoordelen tumor reactie op verschillende therapieën.
Onze fractie heeft gebruikt deze niet-invasieve beeldvormende methode met DECT en PET/CT-scanners detecteren en controleren van het proces van tumorgroei en uitzaaiing in levende muizen19. Verkenden we imaging bevindingen te bevestigen door de sFRP1-overexpressie in maagkanker cellen in vivo naakt muizen, met DECT en PET/CT, en de wijzigingen van de SUVmax waarde na gerichte therapie beschreven door de TGF-β1-remmer geïnduceerde de ontwikkeling van tumor knobbeltjes in de buikvlies na gene inductie, en bestudeerde ook de veranderingen in de knobbeltjes van de tumor in reactie op experimentele behandelingen. In deze paper presenteren we gedetailleerde procedures voor het modelleren, en opsporing van kanker maag tumor peritoneale metastase in muizen en bewaking met DECT en PET/CT.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Dit werk werd uitgevoerd in strikte overeenstemming met de normen die zijn vastgesteld in de richtsnoeren voor de zorg en het gebruik van laboratorium dieren van Shanghai Jiao Tong Universiteit en werd goedgekeurd door het laboratorium Animal ethiek Commissie van Ruijin Hospital.
1. maagkanker peritoneale metastase diermodel
- Verdeel een matig gedifferentieerd SGC-7901 menselijke maagkanker cellijn in een groep SGC-7901/sFRP1 en een SGC-7901/vector-groep. De twee cultuurgroepen van cellen afzonderlijk in RPMI 1640 aangevuld met 10% foetale runderserum, 100 eenheden/mL streptomycine en 100 µg/mL penicilline bij 37 ° C in een bevochtigde sfeer met 5% CO2.
- Gebruik 4-6 week-oude vrouwelijke athymic BALB/c naakt muizen met lichaam gewichten van 25 tot 30 g. plaats dieren onder specifieke pathogenen vrije voorwaarden in een dier faciliteit.
- Verdeel muizen willekeurig in de sFPR1 overexpressie groep en de groep van de sFPR1 leeg laden.
Opmerking: Elke groep had tien naakt muizen; twintig muizen werden willekeurig verdeeld in TGF-β1 behandelde groep en de controlegroep TGF-β1, met maximaal 5 naakt muizen per dier kooi. - Oprichting van de sFPR1-overexpressie peritoneale metastase xenograft modellen door het toedienen van 150 µL (2 x 106 cellen/mL) schorsingen van SGC-7901/sFRP1 cellen via de buikholte; SGC-7901/vector cellen worden beheerd om de lege laden-groep.
Opmerking: Gebruik een hemocytometer tellen methode om te bepalen van de concentratie van cellen20. -
Oprichting van de peritoneale metastase xenograft modellen door het toedienen van 150 µL schorsingen van SGC-7901 cellen via de buikholte (2 x 106 cellen/mL). Beheren van de therapie van de doelstelling van TGF-β1-remmer SB431542 na een periode van twee weken van de groei door intraperitoneale injectie bij een dosis van 100 µL/10 g van het lichaamsgewicht om de andere dag aan muizen in de behandelde groep.
- Normale zout bij de dezelfde dosis toedienen aan muizen in de controlegroep.
- Het uitvoeren van de DECT en PET/CT scan 1 dag vóór de behandeling en 1 dag, 7 dagen, 14 dagen, en 21 dagen na de behandeling.
2. DECT voor peritoneale metastase diermodel
Opmerking: Het dier imaging experiment werd bereikt op de dubbele energie CT scanner (Zie Tabel van materialen). Wij het verwante DECT imaging protocol volgens de vorige studies gemaakt.
- Setup voor DECT imaging protocol
- Op de imaging console computer, selecteer het "beheer van het protocol" pictogram te voeren de volgende interface en vervolgens op de optie "protocol management" naar het protocol beheer scherm.
- Selecteer het gebied van de buik in te voeren van de lijst van de protocollen van de buik in de 'User protocol'-interface.
- Klik op de lege ruimte in de lijsten van het protocol en selecteer de knop "Nieuw" typt de naam van een nieuw protocol: "Dier DECT Scan". Druk op de "Enter" toets op het toetsenbord en klik op de knop "Scout" in het pop-up venster, klik op "OK" om de setup de scout-serie (de eerste).
- Selecteer de 'XY'-modus voor "Anatomisch referentiepunt" en de "head-first liggende positie" voor "Patiënt oriëntatie". Klik op de optie "Automatische overschrijving" en selecteer de werkstation-locatie waar de afbeelding-serie zal worden geüpload. Naam "Scout fase" in de beschrijving van de serie.
- Zorg ervoor dat de relevante scan-parameters worden ingesteld als de volgende in het scherm 'Weergave bewerken': 'Startlocatie' en 'Einde locatie' opties zijn ingesteld op "S50" en "I50" respectievelijk "KV" bij "100", "mA" bij "80", "90°" voor "Laterale scout positie", "0°" voor "AP scout positie ", en de"scout WW/WL"op"400/40".
- Maak vervolgens de tweede serie voor het scannen van niet-verbeterde. Klik op "Maak nieuwe reeks", in het pop-upvenster om te kiezen van de pictogrammen "Axiale" en "Maken After".
- Naam van de serie als "-fase C" in de beschrijving van de serie en zet "Show localizer" op. In de Scan type interface, selecteer het type "helische" scan en 0,5 s voor "Rotatietijd", optie "Dikke snelheid" stelt de parameters (Detector dekking op 40 mm, spiraalvormige dikte bij 0.625 mm, toonhoogte en tempo 0.516:1/20.62, rotatietijd op 0,5 s) in de pop-up venster, Interval op 0.625 mm, Gantry Tit bij 0, SFOV Selecteer klein lichaam, kV bij 100, klik op "mA" en typ vervolgens 600 voor handmatige mA.
- Klik op het pictogram "Recon Parameters" en het "Recon optie" pop-upvenster te openen. Selecteer "Plus" in de Recon modus; Klik op het pictogram van de "Slice" Schakel "ss50 slice 50%" modus in het 'ASiR Setup-scherm'. De overige parameters als volgt instellen: DFOV 25 cm, R/L en A / P Center op 0 cm, Recon type selecteert u "Stnd", de grootte van de Matrix op 512.
- De derde scan-serie maken voor enhanced scannen door de stap 2.1.8 te herhalen, als de naam "+ C QC fase" en schakel "Toon localizer"; de eerste groep is de setup van arteriële fase serie.
- In de 'Scantype' interface, klik op "GSI (Gemstone spectrale Imaging)" en selecteer "helische" scantype, selecteer het protocol "GSI-52" in het venster 'Buik GSI voorinstelling Selection'. Reeks locatie begin- en eind locatie volgens het niet-verbeterde scannen.
- Klik op het pictogram "Recon Parameters" en het "Recon optie" pop-upvenster te openen. Selecteer "Plus" en in 'GSI optie' in de Recon modus, klik op "QC"; de overige parameters zijn hetzelfde als in stap 2.1.8.
- Klik op het pictogram "R2" en selecteer "YES" in het "Recon ingeschakeld" tab. Selecteer "dikte" op 0.625 en typ 0.625 voor 'Interval'. Open het pop-upvenster van "Recon optie", in de Recon modus Selecteer "Plus"; in GSI opties, klik op "Mono" en stel de keV tot 70 keV; Selecteer in het instellingenvenster van ASiR, de "GS40 40%" modus voor de GSI ASiR-setup. De overige parameters worden ingesteld met stap 2.1.8. Naam van deze stap als "+ C 70keV fase".
- Klik op het pictogram "R3" en selecteer "YES" in het "Recon ingeschakeld" tab. Set "dikte" op 1,25 en type 0.625 voor 'Interval'. Open het pop-upvenster van "Recon optie", in de Recon modus Selecteer "Plus" en "IQ verbeterd"; in de GSI-opties, klikt u op "Mono", stelt u de keV tot 70 keV en klik op "GSI gegevensbestand"; Zorg ervoor dat de GSI ASiR setup is in overeenstemming met stap 13. De overige parameters worden ingesteld zoals in stap 2.1.8. Naam als "+ C Mono fase".
- Klik op "Add group" maken twee scannen groepen te vertegenwoordigen de portal fase en de fase van de vertraging, respectievelijk. Zorg ervoor dat de 'Start locatie' en 'Einde locatie' bereiken van elke scan fase stroken en de overige parameters hetzelfde als de arteriële fase zijn. Typt u de vertragingstijd in "Voorbereiding groep": de eerste groep (arteriële fase) bij 0 s, de tweede groep (portal fase) bij 8 s, en de derde groep (vertraging fase) bij 16 s.
- Klik op de optie 'Accepteren' om op te slaan van het protocol nadat alle instellingen zijn gedaan.
- DECT imaging proces
- Selecteer de naakt muizen willekeurig in de behandeling en controlegroepen vóór elke scan. Plaatst u de geselecteerde dieren in nieuwe kooien en hen afzonderlijk markeren.
- Snel de muizen gedurende 4 uur met water maar zonder voedsel of beddengoed.
- De experimentele muizen verwijderen uit het midden van de dierlijke experiment 1 uur voor de scan, en ervoor te zorgen dat de muizen in een nieuwe warme omgeving staan totdat de scan begint.
- Anesthetize alle de experimentele muizen met een intraperitoneale injectie van 2,5% pentobarbital natrium (1,0 mL/kg lichaamsgewicht) voor DECT scan imaging en bevestig de diepte van de verdoving door de teen snuifje reflex. Gebruik maken van zalf op de ogen om te voorkomen dat droogte terwijl onder verdoving.
Opmerking: Zorg ervoor dat het hoofd van elke naakt muis in de onderste positie is bij het injecteren van de drugs, waardoor schade aan de inwendige organen. Let op de injectieplaats en de diepte van de injectie. Plaats het uiteinde van de spuit op een hoek van 45° aan de binnenkant van de onderbuik rechts/links, en ervoor te zorgen dat de naald diepte is zodanig dat de injectie in de darm en andere organen wordt vermeden. - Klik op het pictogram "Nieuwe patiënt", het invoeren van de basisgegevens over de muis, met inbegrip van haar patiënt ID en naam. In de 'User protocol', klik op het "protocol van de buik" en selecteer het "Animal DECT scannen" protocol bij het invoeren van de interface van de operatie.
- Zodra de verdoving wordt geïnduceerd, beweeg elke muis op een platform van dierlijke klemmen in de liggende positie, en zijn staart vast met tape om ervoor te zorgen dat het niet buigt. Het steriliseren van de staart met alcohol voor latere contrast agent injectie in de staart-ader.
- Verplaats het bed van de CT-scan, zodat de externe plaatsing lijn laser over de onderbuik van het dier is. Klik op de "reset" knop wanneer de positionering is voltooid.
Opmerking: De plaatsing van externe plaatsing lijnen over de onderbuik van het dier zorgt ervoor dat de dieren zich zoveel mogelijk aan de buitenkant van de machine gemakkelijk contrast agent beheer in de ader van de staart bevinden. - Klik op het pictogram "Confirm" en volg de knipperende volgorde van de knoppen op het toetsenbord om te voltooien de scout scannen. Selecteer de "volgende serie" pictogram na de scout scannen is voltooid, en voer de interface voor het scannen van niet-verbeterde.
- In het juiste scherm de 'Start locatie' en 'Einde locatie' op de scout weergaven instellen om te definiëren het scanbereik. Handhaven van hetzelfde bereik in 'Laterale scout' en 'AP scout' en dekking van het volume van het hele lichaam van het dier.
- Klik op het pictogram "Confirm" en volg de knipperende volgorde van de knoppen op het toetsenbord om te voltooien de scout scannen.
- Injecteer elke muis met iopamidol bij een dosering van 0,2 mL/100 g via de ader van de staart.
Opmerking: Wij kozen voor het beheren van het contrast medium handmatig en de injectie tarief zo stabiel mogelijk te houden. Het is het meest bevorderlijk voor het vastleggen van de vroege uitbreiding van de tumor tijdens imaging. - Klik op "volgende reeks" uit te voeren verbeterde scannen. Stel "Start locatie" en "Eind locatie" volgens de niet-verbeterde scan. Klik op het pictogram "bevestigen" en volg de knipperende volgorde van de knoppen op het toetsenbord om te voltooien de dynamische verbeterde scans, includingarterial fase portal fase en vertraagde fase.
Opmerking: Klik op het pictogram van de "Confirm" onmiddellijk te starten met het scannen nadat de contrast-agent wordt geïnjecteerd. Dit is essentieel en cruciaal voor het scannen van de verbeterde om ervoor te zorgen dat het beste beeld van de arteriële fase wordt vastgelegd. Echter vertraging enige na te klikken op de "bevestigen" pictogram kan ervoor zorgen dat de experimentele personeel veilig heeft uit de scannen kamer teruggetrokken zich. - Klik op "End examen" af te sluiten de scaninterface nadat het scannen voltooid is; de reeks van de afbeelding worden automatisch geüpload naar het werkstation.
- Plaats het dier in een lege kooi na afloop van de scan met alle muizen en ziet ze totdat ze hebben herwonnen bewustzijn. Laat niet een dier zonder toezicht totdat het voldoende bewustzijn te handhaven sternale lighouding heeft herwonnen. Breng de muizen in een schone dieren kamer.
- Post DECT imaging analyse
- Zoek de muizen-serie op de DECT-workstationinterface (Zie Tabel van materialen) en selecteer de "+ C Mono fase" serie lijsten. Open "GSI Volume Viewer" en selecteer "GSI VV algemene" protocol van de interface ' GSI Protocol Manager'.
- Klik op de "View" actieve typeannotatie op de linkerbovenhoek van de afbeelding viewports en selecteer "coronale" oriëntatie van de drop-down menu.
- Voor één afbeelding viewport, klik op de "Volume 1" actieve aantekening op de upper-left hoek en selecteer "Mono" volumes in het drop-down menu. Ook in een andere afbeelding viewport, selecteer "Jodium (Water)" volumes. Klik en houd de linker muisknop ingedrukt, Sleep de afbeelding van de viewport "Jodium (Water)" naar "Mono" en vink het vakje "Meng de standpunten" om de kleurenafbeeldingen gesmolten.
- Klik en sleep vanaf het midden van het "Afbeelding Scroll" pictogram te observeren van beelden. Sla de beelden die positieve resultaten als gesmolten kleurenafbeeldingen tonen.
3. PET/CT voor peritoneale metastase diermodel
Opmerking: Zie de tabel van materialen voor de PET/CT imager gebruikt. We hebben de verwante PET/CT imaging protocol overeenkomstig dit artikel21.
-
Micro-PET/CT Imaging Protocol instellen
- Voor een gehele lichaam CT-scan, vastgesteldop huidige 500 µA, spanning bij 80 kV, belichtingstijd bij 200 ms en 240 stappen voor 240° rotatie. Voor x-stralen detector, resolutie bij "vergroting van de lage systeem" met 78 mm axiale imaging veld en eenpersoonsbed-modus te selecteren. Gebruik de methode van de "Gemeenschappelijke Cone-Beam wederopbouw" en de optie "real time wederopbouw", zodat de host-PC met de speciale real-time wederopbouw computer (Cobra verbinden kan) te starten van de taak.
- Voor huisdier acquisitie, in de "verwerven door tijd" optie "vaste scannen tijd" ingesteld op 600 s (10 min). Stel "isotoop studie" F-18 en "energie-niveau" tot 350-650 keV.
- Instellen voor de productie van het huisdier-Histogram, het "dynamische frame" als "zwart" om gegevens te verwerken als een frame voor de gehele duur om statische scan. Histogram type naar "3D" instellen en selecteer de optie 'geen scatter correction'.
- Voor de wederopbouw van het huisdier, reconstrueren beelden met behulp van een algoritme van de OSEM3D gevolgd door kaart of snelle kaart22 geboden door PET/CT workstationsoftware (Zie Tabel van materialen).
-
Voorbereiding voor PET/CT beeldvorming
- Snel de muizen die hebben ondergaan DECT experimenten voor 4 h en overdracht van de muizen naar nieuwe dierlijke kooien 30 min vóór imaging.
- Weeg de muizen en opnemen van hun gewicht.
- Volg het Vredesinstituut veiligheidsprocedures te verwerven en uitvoeren van het pakket met radioactieve stoffen (RAM). Gebruiken van een beschermend schild om te voeren de 18F-FDG (5 mCi), en het meten van de radioactiviteit van de totale 18F-FDG met een dosis kalibrator.
- Verdun de 18F-FDG met normale zout aan de juiste radioactiviteit van muizen injectie.
Opmerking: De verdunde activiteit van 18F-FDG moet beschikbaar zijn op 100-200 µCi/100 µL voor elke muis.- Teken 200 µL 18F-FDG oplossing in een 1 mL spuit. Meten van de radioactiviteit van de hele spuit met een dosis kalibrator en neem de voorbereidingstijd 18F-FDG.
- Injecteer elke muis met 200 µL 18F-FDG oplossing via de route van de intraveneuze injectie staart en registreren de tijd van de injectie 18F-FDG. Na de injectie van alle muizen, meten de residuele radioactiviteit van de spuit met de dosis kalibrator onmiddellijk en neem de tijd die de metingen werden genomen na voltooiing van de injectie.
- De geïnjecteerde 18F-FDG-activiteit voor elke muis berekenen door de volgende formule: geïnjecteerd activiteit (µCi) = activiteit in de spuit vóór injectie - activiteit in de injectiespuit na injectie.
-
PET/CT beeldvorming proces
- Zet het dier in een verdoving inductie kamer; anesthetize muis met behulp van de geïnhaleerde 3% Isofluraan in zuurstof na de voltooiing van 18F-FDG injectie.
Opmerking: Houd u aan alle dierenwelzijn richtlijnen geschikt voor werking; Houd de muizen warm met behulp van de verwarming pad. Gebruik maken van zalf op ogen om te voorkomen dat droogte terwijl onder verdoving. - Zodra de verdoving wordt geïnduceerd, verplaats de muis op het micro-CT scan bed behoud van continue verdoving en opwarming van de aarde. Positie van het hoofd van de muis in een kegel gezichtsmasker die voortdurend levert Isofluraan (2%) in zuurstof op een debiet van 2 L/min. plaats de muis in liggende positie om ervoor te zorgen dat de houding strookt met die in DECT scans.
- Zet het dier naar de ingang van de PET/CT-scanner, klik op het pictogram "laser" van de toolbar-kijker, en gebruiken van de touchpad-besturingsinterface te verplaatsen van het bed zodat de buik van de muis gelegen in het midden van de PET- en CT veld-of-view (FOV) tijdens het scannen is. In het venster "Laser uitlijning" kiest u "eerst scantype" als "CT-scan", en "PET overname opgenomen in workflow" als de optie.
- Open het venster "Scout View" en het verwerven van een scout weergave X-ray radiografie. Pas de positie van het dierlijke bed zodat het center gebied van zicht op de CT gelegen in het midden van het lichaam van de muis is.
- Selecteer het protocol dat eerder (in stap 3.1) opgericht. Ingang van het aantal muizen image (achtereenvolgens) worden gemaakt in het pop-upvenster en klik op de "Setup"-optie, dan geef het gewicht. Vervolgens klikt u op de "Setup"-optie opnieuw en volg de instructies van de pop-upvenster de installatie te voltooien.
- Klik op het pictogram "Werkstroom starten" start het scannen.
- Het evalueren van de kwaliteit van de verworven CT en huisdier beelden nadat alle de scans zijn voltooid. De gegevensoverdracht via het netwerk naar de post imaging analyse voor verdere studie.
Opmerking: Pas de vensterbreedte en Vensterniveau van de afbeelding om ervoor te zorgen dat het contrast van de organen wordt correct weergegeven. De resolutie van de orgels in de beelden om te bevestigen de imaging kwaliteit controleren. - Verwijder het dier uit de imager en onmiddellijk euthanaseren door cervicale dislocatie. Gebruik het imaging systeem achtereenvolgens voor het volgende dier.
- Zet het dier in een verdoving inductie kamer; anesthetize muis met behulp van de geïnhaleerde 3% Isofluraan in zuurstof na de voltooiing van 18F-FDG injectie.
-
Post PET/CT imaging analyse
- De PET/CT werkstation software niet openen, de CT en PET serie afbeeldingsgegevens in de software importeren. In het "Registration" venster, klik op de "Algemene analyse" optie te registreren CT en huisdier beelden samen en kies het model van de "Hemel" onder het "Review" venster te tonen van een perfecte uitlijning tussen CT en huisdier beelden.
- De peritoneale knobbeltjes inleven verwijzingen geboden door de mede geregistreerde beelden in het venster "Regio van belang (ROI) Quantification".
- In het venster "Regio van belang (ROI) Quantification" teken ROI met tools over de gesmolten beelden, bewerken de grootte en vorm van ROI, record de SUVmax waarde, dan output en de geselecteerde samengevoegde afbeeldingen opslaan.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
DECT en PET/CT scanning werden uitgevoerd op naakt muizen na twee weken cel lijn injecties. GSI beelden uitstekende resultaten voor het weergeven van subcutane metastase buiten de omtrek van de buik voor de sFRP1 overexpressie groep opgeleverd en metastase met perifere verhoging werd bevestigd door kleur-schaal afbeelding (Figuur 1a-c). PET/CT-beelden afgebeeld focally abnormale FDG opname van metastase, met inbegrip van in het buikvlies en onderhuidse metastasen (Figuur 1d). De peritoneale metastase en grote onderhuidse metastase getoond op de DECT en PET/CT-beelden werden verder geïllustreerd door bruto specimen en histologische sectie (Figuur 1e-f). Vergeleken met de positieve expressie groep, waren er geen zichtbare laesies, duidelijk abnormale verbeteringen, of hoge FDG opname in de buikholte in de sFRP1 leeg laden groep van DECT en PET/CT-beelden (Figuur 2a-b). Hoewel de beelden van de bruto specimen en histologische resultaten bevestigd de succesvolle inplanting voor deze groep (Figuur 2c-d).
De behandeling van de interventie van TGF-β1-remmer en placebowere uitgevoerd op naakt muizen na twee weken cel lijn injecties en DECT en PET-CT scanning werden uitgevoerd op naakt muizen na twee weken van de behandeling. Om te bevestigen het proces van de vorming van peritoneale metastase knobbeltjes in muizen na de opening van doel therapie, werden follow-up DECT en PET/CT scans uitgevoerd. Niet-invasieve beeldvormende scans werden uitgevoerd voor de beoordeling van het effect van TGF-β1 gerichte behandeling. De beelden voor de muizen in de TGF-β1 behandelde groep afgebeeld duidelijk verbetering en focale abnormale FDG opname van metastasen in de coronale gesmolten beelden van DECT en PET/CT (Figuur 3a-b). Bruto specimens geïllustreerd slechts 8 knobbeltjes van peritoneale metastasen (Figuur 3c) met diffuus distributie in de buikholte. Figuur 3 toonde kwantitatief, gematigde verhoging van de perifere DECT en verminderde FDG opname, met een SUVmax dichtbij 0,83. Aan de andere kant, muizen in de controlegroep die normale zout kregen bleek ook zichtbare laesies en focally abnormale opname van metastasen in de coronale gesmolten beelden van DECT en PET/CT (Figuur 4a-b). Bruto specimens geïllustreerd 22 knobbeltjes van peritoneale metastasen (Figuur 4c), en de lokale metastase knobbeltjes waren aanhangend naar de buikholte. De waarden van de SUVmax in de tumoren werden niet veranderd (bij 1,26) voor muizen in de controlegroep die normale zout kregen.
Het is opmerkelijk dat soms het darmkanaal FDG milde inname veroorzaken zal en de heldere regio in de beelden vals-positieve resultaten zal opleveren. Het hart en de blaas zal ook een heleboel FDG, die kan worden weergegeven als een lichtpuntje in de beelden verzamelen. Het is noodzakelijk om te voorkomen dat de relevante niveau beelden om te bepalen van de echte FDG opname ruimte van tumor.
Figuur 1 : Tomogram van sFRP1 overexpressie groep peritoneale metastase model van DECT, PET/CT en hij kleuring overeenkomt. (een-c) GSI monochromatisch beelden in portal fase: (een) dwarse monochromatic image, (b) dwarse kleur-gesmolten image, (c) coronale kleur-schaal afbeelding; (d) coronale gesmolten beelden van PET/CT, bruto specimen (e), (f) histologische sectie. Pijlen geven de peritoneale metastatische knobbeltjes, terwijl de pijlpunten geven de subcutane metastase. Figuur 1 f is de pathologische kleuring gevolg van een tumor knobbeltje; de afbeelding toont de morfologie en de distributie van tumorcellen; Schaal bar = 100 µm. Dit cijfer is gewijzigd van referentie19. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2 : Tomogram van lege groep peritoneale metastase model laden van DECT, PET/CT en histologische analyse sFRP1. (een) GSI-kleurenschaal gesmolten beelden verkregen in portal fase, (b) geanelleerd PET/CT beeld bruto specimen (c) en (d) histologische sectie. Geen zichtbare laesie, duidelijk abnormale verhoging of hoge FDG opname werd getoond in de buikholte. (c) en (d) de succesvolle implantatie bevestigd. De hoofden van de pijl in Figuur 2c op de peritoneale metastatische knobbeltjes, veroorzaakt door de cellijnen SGC-7901/vector gewezen. Het hart en de blaas toonde duidelijk FDG hoogte in Figuur 2b. Figuur 2 d is de pathologische kleuring gevolg van een tumor knobbeltje; de afbeelding toont de morfologie en de distributie van tumorcellen; Schaal bar = 100 µm. Dit cijfer is gewijzigd van referentie19. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3 : Tomogram van TGF-β1 behandeling groep peritoneale metastase model door DECT en PET/CT en bijbehorende bruto specimen. (een) de coronale gesmolten beeld van DECT, (b) de gesmolten beelden van PET/CT. (c) bruto specimen. Het hart en de blaas tonen duidelijk FDG hoogte in de Figuur 3b. Bruto specimen geïllustreerd 8 knobbeltjes van peritoneale metastasen. Pijlen op de metastatische knobbeltjes die overeenkomt met de radiografische bevindingen gewezen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4 : Tomogram van TGF-β1 controle groep peritoneale metastase model door DECT en PET/CT en bijbehorende bruto specimen. (een) de coronale gesmolten image van DECT, (b) de gesmolten beelden van PET/CT, en (c) bruto specimen. Bruto specimen geïllustreerd 22 knobbeltjes van peritoneale metastasen. Pijlen op de metastatische knobbeltjes die overeenkomt met de radiografische bevindingen gewezen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Aanvullende Figuur 1: dwarse kleur-gesmolten voorbeeldafbeelding. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Aanvullende Figuur 2: coronale kleur-gesmolten voorbeeldafbeelding. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dierlijke modellen zijn wijd gebruikt in de studie van moleculaire mechanismen ten grondslag liggen aan maagkanker, en om te experimenteren met verschillende therapeutische strategieën23,24,25. In deze studie hebben we een gedetailleerd protocol voor maagkanker peritoneale metastase naakt muizen modellering, met behulp van DECT en PET/CT aan maag tumors van de afbeelding voor het identificeren van de tumor celproliferatie in real-time, en toezicht peritoneale metastase beschreven en Reacties op therapeutische interventies in diermodellen van maagkanker. Deze methode kunnen onderzoekers die betrokken zijn bij het bestuderen van de moleculaire mechanismen van maagkanker of experimenten imaging tumoren, om meer geïntegreerde en nauwkeurig plannen op te stellen. Bovendien beschreef we het gebruik van DECT en PET/CT apparaten die als platforms dienen kan voor het ontdekken van de tumor imaging prestaties met gentherapie verordening- en het doeldomein. Dus kan de methode worden gebruikt door wetenschappers te begrijpen en het verkennen van de biologische processen van kanker herhaling en progressie. We hebben aangetoond dat de niet-invasieve beeldvormende modaliteit toegenomen tumorvorming door de overexpressie van genen met positieve resultaten voor DECT en PET/CT. gelijktijdig, peritoneale metastase detecteren kon na therapeutische interventie met gerichte remmer bleek negatief FDG opname prestaties op PET/CT. De SUVmax van tumor knobbeltjes gepresenteerd een neerwaartse trend door uitbreiding van de cyclus van de behandeling.
In onze studie gebruikten we de verandering op in FDG opname als een indicator van de beoordeling van de therapeutische effecten voor peritoneale metastase. Grote inspanning gezet weer te laten zien dat FDG opname geassocieerd met tumor agressiviteit26. Progressieve maag carcinomen, vertegenwoordigd door de diepte van de invasie, lymfatische permeatie, vasculaire invasie en de grootte van de tumor, Toon hoger FDG opname27. In termen van kwantitatieve evaluatie voorgesteld studies dat de SUV-max een positieve correlatie met proliferatie in verschillende maligniteiten15,28 heeft. Onze resultaten aangetoond dat in vergelijking met de controlegroep, sFRP1 overexpressie positief geïnduceerde zichtbaar groter knobbeltjes met aanzienlijk stijgende verbetering en hogere FDG opname in peritoneale tumoren, zoals werd aangetoond in Figuur 1. Bovendien, toonde de SUVmax een duidelijke wijziging trend in de behandeld doelgroepen, in tegenstelling tot geen verandering in de controlegroep. Deze resultaten werden aangetoond in Figuur 3 met een verminderde opname van FDG, met een SUVmax dichtbij 0.83 voor de behandelde groep, in tegenstelling tot een ongewijzigd SUVmax waarde van dichtbij 1.26 voor muizen in de controlegroep die normale zout (Figuur 4 kregen ). Onze resultaten aangegeven dat niet-invasieve beeldvormende technieken, zoals DECT en PET/CT, de mogelijkheid bieden van het gebruik van technologie van het beeld te beoordelen van informatie op moleculair niveau in tumorcellen en aangetoond de geldigheid dat van het combineren van de toepassingen van DECT en PET/CT te bieden van een levensvatbare, reproduceerbaar zijn, en niet-invasieve beeldvormende strategie voor het controleren van de tumor knobbeltjes geïnduceerd door gene modulatie voor maagkanker onderzoek. Omdat de opname van FDG geassocieerd met tumor agressiviteit26 wordt, is het gebruik van PET/CT beeldvorming voor de beoordeling van de mate van invasie van de tumor en behandeling mogelijk.
In onze eerdere studies, we hebben geconstateerd dat de injectie tijd en methode de imaging resultaten van DECT scannen kan beïnvloeden. Als het verkeer chanages snel in muizen, en de versterking van peritoneale metastase voornamelijk treedt op in de arteriële fase, de knobbeltjes peritoneale metastasen mogelijk niet volledig weergegeven als de scan begint aanzienlijk hoger dan de injectie tijd. De naakte muizen moeten worden geplaatst in een warm en schoon milieu na het onderzoek, laten de muizen rusten voor 12u voor PET/CT beeldvorming ter vermijding van de effecten op de knobbeltjes opname van 18F-FDG PET/CT beeldvorming met buitensporige residuele contrast agent in de lichaam. Aandacht moet worden besteed aan de injectie tijd en de activiteit in de voorbereiding en de injectie van FDG. De concentratie van de optimale activiteit van 18F-FDG voor PET/CT betrof 100-200µCi/100µL voor elke injectie. Te hoge concentratie kan verhogen de last van de bloedsomloop en resulteren in de dood van muizen, terwijl te laag van een concentratie kan interfereren met tumor opname beeldvorming. Dus, is het essentieel om de efficiëntie en nauwkeurigheid van de 18F-FDG-configuratie. Zorg ervoor dat de PET/CT beeldvorming van de positie van naakt muizen consistent met die is van de DECT-imaging om te vergemakkelijken de onderlinge afstemming van de beelden van de tumor.
Er zijn verschillende beperkingen aan onze studie. De beperkte resolutie van DECT kan bijdragen aan de negatieve prestaties voor zichtbaarheid, zoals sommige peritoneale tumoren kunnen vertonen onvoldoende te vergroten. Het is al bekend dat PET/CT lage specificiteit en een gebrek aan anatomische lokalisatie heeft en de apoptosis en de necrose van tumorcellen geïnduceerd door chemotherapeutische drug interventies de 18F-FDG opname29,30 beïnvloeden kunnen . De normale fysiologische activiteit in de darm loops en 18F-FDG retentie in de urineleiders en de blaas kan bovendien bijdragen aan valse positieven opkomende in PET/CT afbeeldingen31. Het proces van peritoneale metastase in naakt muizen modellen is moeilijk te detecteren en te controleren, dus de keuze van geschikte tijd in therapeutische interventie en imaging experimenten bijzonder belangrijk is. Daarom, de vroege diagnose van kleine tumoren is nog steeds een probleem moet worden opgelost.
Kortom, hebben wij beschreven een methode die gebruik maakt van DECT en PET/CT imaging technologie voor de nauwkeurige detectie en de evaluatie van de doeltreffendheid van gerichte therapie. Onze resultaten tonen aan dat niet-invasieve geschikt zijn met behulp van de beschreven protocollen zorgt voor de monitoring en de evaluatie van peritoneale metastase progressie met behulp van diermodellen. Toepassingen van deze methode zal gemakkelijk worden aangepast voor preklinische onderzoek gericht op het ontdekken van maagkanker peritoneale metastasen, die nuttig kunnen zijn voor de ziekte diagnostische of therapeutische modaliteiten te evalueren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben geen conflicten van belang te verklaren.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund door het NSFC (nr. U1532107) en Shanghai Jiao Tong Universiteit Biomedical Engineering project (nr. YG2014MS53). De auteurs wil Jianying Li en Yan Shen erkennen voor hun nuttige opmerkingen en de inspanningen van de technische ondersteuning bij de ontwikkeling van het DECT en PET/CT beeldvorming methode.
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 |
References
- Ferlay, J., et al. Cancer incidence and mortality worldwide: sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. Int J Cancer. 136 (5), 359-386 (2015).
- Kobayashi, D., Kodera, Y. Intraperitoneal chemotherapy for gastric cancer with peritoneal metastasis. Gastric Cancer. 20, (Suppl 1) 111-121 (2017).
- Gu, W., Li, X., Wang, J. miR-139 regulates the proliferation and invasion of hepatocellular carcinoma through the WNT/TCF-4 pathway. Oncol Rep. 31 (1), 397-404 (2014).
- Sugai, T., et al. Molecular analysis of gastric differentiated-type intramucosal and submucosal cancers. Int J Cancer. 127 (11), 2500-2509 (2010).
- Shi, Y., He, B., You, L., Jablons, D. M. Roles of secreted frizzled-related proteins in cancer. Acta Pharmacol Sin. 28 (9), 1499-1504 (2007).
- Amin, N., Vincan, E. The Wnt signaling pathways and cell adhesion. Front Biosci (Landmark Ed). 17, 784-804 (2012).
- Jones, S. E., Jomary, C. Secreted Frizzled-related proteins: searching for relationships and patterns. Bioessays. 24 (9), 811-820 (2002).
- Qu, Y., et al. High levels of secreted frizzled-related protein 1 correlate with poor prognosis and promote tumourigenesis in gastric cancer. Eur J Cancer. 49 (17), 3718-3728 (2013).
- Pan, Z., et al. Determining gastric cancer resectability by dynamic MDCT. Eur Radiol. 20 (3), 613-620 (2010).
- Pan, Z., et al. Gastric cancer staging with dual energy spectral CT imaging. PLoS One. 8 (2), 53651 (2013).
- Kim, M. J., Hong, J. H., Park, E. S., Byun, J. H. Gastric metastasis from primary lung adenocarcinoma mimicking primary gastric cancer. World J Gastrointest Oncol. 7 (3), 12-16 (2015).
- Maeda, H., Kobayashi, M., Sakamoto, J. Evaluation and treatment of malignant ascites secondary to gastric cancer. World J Gastroenterol. 21 (39), 10936-10947 (2015).
- Bensinger, S. J., Christofk, H. R. New aspects of the Warburg effect in cancer cell biology. Semin Cell Dev Biol. 23 (4), 352-361 (2012).
- Smyth, E., et al. A prospective evaluation of the utility of 2-deoxy-2-[(18) F]fluoro-D-glucose positron emission tomography and computed tomography in staging locally advanced gastric cancer. Cancer. 118 (22), 5481-5488 (2012).
- Oka, S., Uramoto, H., Shimokawa, H., Iwanami, T., Tanaka, F. The expression of Ki-67, but not proliferating cell nuclear antigen, predicts poor disease free survival in patients with adenocarcinoma of the lung. Anticancer Res. 31 (12), 4277-4282 (2011).
- Zhao, C. H., Bu, X. M., Zhang, N. Hypermethylation and aberrant expression of Wnt antagonist secreted frizzled-related protein 1 in gastric cancer. World J Gastroenterol. 13 (15), 2214-2217 (2007).
- Cheson, B. D. Role of functional imaging in the management of lymphoma. J Clin Oncol. 29 (14), 1844-1854 (2011).
- Fuster, D., et al. Preoperative staging of large primary breast cancer with [18F]fluorodeoxyglucose positron emission tomography/computed tomography compared with conventional imaging procedures. J Clin Oncol. 26 (29), 4746-4751 (2008).
- Lin, H., et al. Secreted frizzled-related protein 1 overexpression in gastric cancer: Relationship with radiological findings of dual-energy spectral CT and PET-CT. Scientific Reports. 7, 42020 (2017).
- Cadena-Herrera, D., et al. Validation of three viable-cell counting methods: Manual, semi-automated, andautomated. Biotechnol Rep (Amst). 7, 9-16 (2015).
- Wang, X., Minze, L. J., Shi, Z. Z. Functional imaging of brown fat in mice with 18F-FDG micro-PET/CT. J Vis Exp. (69), (2012).
- Grootjans, W., et al. Performance of 3DOSEM and MAP algorithms for reconstructing low count SPECT acquisitions. Z Med Phys. 26 (4), 311-322 (2016).
- Chang, H. R., et al. Improving gastric cancer preclinical studies using diverse in vitro and in vivo model systems. BMC Cancer. 16, 200 (2016).
- Chang, H. R., et al. HNF4alpha is a therapeutic target that links AMPK to WNT signalling in early-stage gastric cancer. Gut. 65 (1), 19-32 (2016).
- Zheng, H. C., et al. BTG1 expression correlates with pathogenesis, aggressive behaviors and prognosis of gastric cancer: a potential target for gene therapy. Oncotarget. 6 (23), 19685-19705 (2015).
- Yamada, A., Oguchi, K., Fukushima, M., Imai, Y., Kadoya, M. Evaluation of 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose positron emission tomography in gastric carcinoma: relation to histological subtypes depth of tumor invasion, and glucose transporter-1 expression. Ann Nucl Med. 20 (9), 597-604 (2006).
- Hirose, Y., et al. Relationship between 2-deoxy-2-[(18)F]-fluoro-d-glucose uptake and clinicopathological factors in patients with diffuse large B-cell lymphoma. Leuk Lymphoma. 55 (3), 520-525 (2014).
- Tchou, J., et al. Degree of tumor FDG uptake correlates with proliferation index in triple negative breast cancer. Mol Imaging Biol. 12 (6), 657-662 (2010).
- Coleman, R. E., et al. Concurrent PET/CT with an integrated imaging system: intersociety dialogue from the Joint Working Group of the American College of Radiology the Society of Nuclear Medicine, and the Society of Computed Body Tomography and Magnetic Resonance. J Am Coll Radiol. 2 (7), 568-584 (2005).
- Brepoels, L., et al. Effect of corticosteroids on 18F-FDG uptake in tumor lesions after chemotherapy. J Nucl Med. 48 (3), 390-397 (2007).
- Spaepen, K., et al. [18)F]FDG PET monitoring of tumour response to chemotherapy: does [(18)F]FDG uptake correlate with the viable tumour cell fraction. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 30 (5), 682-688 (2003).
