Harici yazılım kullanarak tümörlerin T2* gevşeme sürelerinin ölçülmesi için standartlaştırılmış bir protokol sunuyoruz. Çoklu eko gradyan yankı görüntüleri, tümör T2 * haritaları oluşturmak ve tümör T2 * gevşeme sürelerini ölçmek için elde edilir ve yazılıma beslenir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Demir Oksit Nanopartikül Uygulamasından Sonra Tümör T2 * Gevşeme Sürelerinin Ölçülmesi
Bu makalede
Özet
Özet
T2 * relaksometri, süperparamanyetik demir oksit nanopartiküllerinin manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile tümör dokuları üzerindeki etkisini ölçmek için kurulmuş yöntemlerden biridir. Demir oksit nanopartikülleri, tümörlerin T1, T2 ve T2 * gevşeme sürelerini kısaltır. T1 etkisi, nanopartiküllerin boyutuna ve bileşimine bağlı olarak değişken olsa da, T2 ve T2 * etkileri genellikle baskındır ve T2 * ölçümleri klinik bağlamda en verimli olanlardır. Burada, çoklu yankı gradyanı yankı dizileri, harici yazılım ve tarayıcıdan bağımsız yazılımla T2* haritası oluşturmak için standartlaştırılmış bir protokol kullanarak tümör T2* gevşeme sürelerini ölçme yaklaşımımızı sunuyoruz. Bu, farklı klinik tarayıcılardan, farklı satıcılardan ve ortak klinik araştırma çalışmalarından (yani, fare modellerinde ve hastalarda elde edilen tümör T2 * verileri) görüntüleme verilerinin karşılaştırılmasını kolaylaştırır. Yazılım yüklendikten sonra, T2 Fit Map eklentisinin eklenti yöneticisinden yüklenmesi gerekir. Bu protokol, çoklu yankı gradyanı yankı dizilerinin yazılıma aktarılmasından, renk kodlu T2* haritalarının oluşturulmasına ve tümör T2* gevşeme sürelerinin ölçülmesine kadar adım adım prosedürel ayrıntılar sağlar. Protokol, vücudun herhangi bir bölümündeki katı tümörlere uygulanabilir ve klinik öncesi görüntüleme verilerine ve hastalardaki klinik verilere dayanarak doğrulanmıştır. Bu, çok merkezli klinik çalışmalar için tümör T2 * ölçümlerini kolaylaştırabilir ve ortak klinik ve çok merkezli veri analizlerinde tümör T2 * ölçümlerinin standardizasyonunu ve tekrarlanabilirliğini artırabilir.
Giriş
Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile vücudun çeşitli dokularında tümör T2* gevşeme sürelerinin noninvaziv olarak ölçülmesi yaygın olarak tespit edilmiştir1. Bu makalenin gerekçesi, Osirix2 gibi tarayıcı yazılımlarından bağımsız olarak tümör T2 * gevşeme sürelerinin ölçülmesi için bir protokol sağlamaktır. Bu, farklı merkezlerden, farklı tarayıcılardan ve farklı satıcılardan gelen görüntüleme verilerinin tek tip analizlerine izin verecektir. Gerçekten de, binlerce kullanıcı potansiyel olarak aynı yaklaşımı kullanabilir, böylece tümör T2 * ölçümlerinin standardizasyonunu artırabilir. T2* ölçümleri, diğerlerinin yanı sıra nöroradyologlar, kardiyak görüntüleme uzmanları ve abdominal görüntüleme uzmanları tarafından farklı amaçlar için kullanılır. Doku T2 * gevşeme sürelerinin ölçümleri için MRG nabız sekansları, diğerlerinin yanı sıra intrakraniyal kanama 3, hepatik demir içeriği1,4 ve kardiyak demir içeriği 5,6'nın değerlendirilmesi için uygulanmış ve optimize edilmiştir. Diğer araştırmacılar, malign tümörlerde demir oksit nanopartikül birikimlerinin kantitatif tahminlerini üretmek için T2 * ölçümlerini kullandılar 7,8. Bununla birlikte, bu önceki yaklaşımların çoğu, belirli bir kurumda veya belirli bir tarayıcıda elde edilen verilerin işlenmesiyle sınırlı olacak kurumsal yazılım veya belirli bir tarayıcı yazılımı kullanmıştır. Burada, çoklu eko gradyanı eko görüntüleri üretebilen herhangi bir tarayıcıdan alınan preklinik veya klinik MRG verilerine dayanarak tümör T2* haritaları ve tümör T2* gevşeme süreleri oluşturmak için evrensel olarak uygulanabilir bir yaklaşımı açıklıyoruz. Gerekli gradyan yankı dizisi çok kısa ilk yankı sürelerine sahip olmalı ve yankılar arası yakın aralık 9,10 olmalıdır. Çoklu eko gradyan yankı görüntüleri daha sonra harici yazılıma beslenir, tümör T2 * haritaları hesaplanır ve tümör T2 * gevşeme süreleri ölçülür. Harici modellerin T2* bozunma eğrisindeki T2 Fit Map eklentisi, S(t) = So e-t/T2* 11'e tek üstel bir uyum olarak eğri çizer, burada S(t) belirli bir zamanda t'deki sinyal veya işlem değerini temsil eder; S 0, sinyalin veya işlemin t =0'daki başlangıç değeridir; t zamanı gösterir; Görünür enine gevşeme süresi olarak da bilinen T2 *, sinyalin veya işlemin bozulma oranını karakterize eder; ve e, doğal logaritmanın temelidir (yaklaşık olarak 2.71828'e eşittir). Denklem, sinyalin veya işlemin T2 * bozunma hızının bir fonksiyonu olarak zamanla azaldığı üstel bir bozunumu tanımlar. T2* değeri ne kadar büyük olursa, bozunma oranı o kadar yavaşlar ve bunun tersi de geçerlidir. Aynı yazılım, çoklu eko spin yankı görüntülerini girmek ve T2 bozunma eğrisini S (t) = So e-t / T2'ye sığdırarak tümör T2 değerleri oluşturmak için de kullanılabilir. Eğri uydurma, sabit bir ofset içermeden harici bir yazılım kullanılarak gerçekleştirildi. Her iki bozunma eğrisi de tek bir üstel davranış sergiler ve T2*, T2'ye kıyasla daha kısa bir süre gösterir.
Hemosideroz ve hemokromatozlu hastalarda, doku biyopsisi ile karaciğer demir içeriğinin ölçülmesi altın standarttır, oysa noninvaziv MR görüntüleme başlangıç değerlerinin belirlenmesinde ve zaman içindeki değişikliklerin noninvaziv olarak izlenmesinde bakım noktasıdır12,13. Karaciğer demir ölçümü için T2 * haritaları üretmek iyi kurulmuş olsa da4, tümör T2 * gevşeme sürelerini ölçmek için standartlaştırılmış bir protokol yoktur. T2* haritaları tarayıcı yazılımı tarafından da oluşturulabilse de, belirli bir tarayıcı ve satıcı ile sınırlıdır. Onkoloji alanında, belirli bir hastanın seri görüntüleme çalışmaları genellikle farklı tarayıcılarda gerçekleşir ve çok merkezli MRG verileri, farklı tarayıcılardan ve farklı satıcılardan gelen görüntüleme çalışmalarına dayanarak elde edilir. Ek olarak, ko-klinik görüntüleme araştırmaları giderek daha fazla uygulanmaktadır ve hastaların MRI verilerinin ve tümörlerini simüle eden fare modellerinin karşılaştırılmasını gerektirmektedir. Bu protokolün amacı, tümör T2 * gevşeme sürelerinin ölçülmesi için tarayıcı yazılımından bağımsız bir protokol sağlamaktır. Bu, farklı merkezlerden ve farklı tarayıcılardan gelen görüntüleme verilerinin tek tip analizine izin verecektir. Gerçekten de, binlerce kullanıcı potansiyel olarak aynı yaklaşımı kullanabilir, böylece tümör T2 * ölçümlerinin standardizasyonunu ve tekrarlanabilirliğini artırabilir. Protokolümüz, internetten indirilebilen harici bir yazılım kullanır. Çok yankılı gradyan yankı görüntüleri yazılıma beslenir ve tümör T2* gevşeme sürelerinin operatör tarafından tanımlanan ilgi alanları (ROI'ler) kullanılarak ölçülebildiği bir T2* haritası oluşturmak için monoüstel bozunum formülüne uyar5. Demir oksit nanopartikülleri farklı dozlarda infüze edilebilir 14, Çalışmamızda, hastaya kg vücut ağırlığı başına 5 mg elementel demir dozajında,17 mL'lik bir hacimde 510 mg elementel demir içeren bir Ferumoksitol enjeksiyonu (30 mg / mL) verildi. Daha sonra, veri toplama için ayarlanmış dizi parametreleri kullanılarak çoklu yankı gradyanı eko dizileri15 elde edildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Bu protokol, ileriye dönük bir klinik çalışma ve ortak klinik araştırma için oluşturulmuştur. Çalışma, Sağlık Sigortası Taşınabilirlik ve Sorumluluk Yasası (HIPAA) ile uyumluydu ve Stanford Üniversitesi kurumsal inceleme kurulu (IRB) tarafından onaylandı. Tüm hastalar veya yasal olarak yetkili temsilcileri yazılı bir bilgilendirilmiş onam imzaladı ve 7 ila 18 yaş arasındaki tüm çocuklar bir onay formu imzaladı.
1. T2 Fit Map eklentisini yükleme ve başlatma
- Osirix yazılımını başlatın. Eklenti yöneticisinden T2 Fit Map eklentisini yükleyin ve yazılımı yeniden başlatın.
- Menü çubuğunda, Eklentiler düğmesini tıklayın. Açılır menüye tıklayın ve Bir eklenti paketi yükle'yi seçin (Şekil 1).
- Eklenti yöneticisi yüklendikten sonra, açılır menüden mevcut eklentileri ve ardından T2 Fit Map'i seçin (Şekil 2).
- İndir ve yükle'ye tıklayın. Eklenti yöneticisini kapatın ve yazılımı yeniden başlatın.
- Çoklu yankı gradyanı yankı dizisi görüntülerini yazılıma DICOM dosyaları olarak yükleyin.
- Bir İlgi Alanı (ROI) çizmek için fare düğmesi işlevini değiştirin (Şekil 3).
- Bu fare düğmesi işlevini kullanarak, gerekli YG için bir şekil tanımlayın: Oval veya Kapalı Poligon'u ya da açılır menüden istediğiniz şekli seçin (Şekil 4).
- Farklı yankı sürelerine (TE'ler) sahip gerekli görüntülerde YG'ler çizin.
- T2* eşlemesinin gerekli olduğu farklı TE'lere sahip tüm görüntülerdeki YG'leri seçin.
- Eklentiler düğmesine tıklayın, açılır menüden Görüntü filtreleri'ni seçin ve ardından T2 Fit Map'i seçin.
- T2 Fit Map'e tıklayın. Bir iletişim kutusu açılır; Harita Oluştur'a tıklayın (iletişim kutusunun altında bulunur) (Şekil 5).
NOT: Çeşitli TE'lere (ms) sahip seçilen ROI'ler için minimum, ortalama ve maksimum T2* değerleriyle bir uygulama eğrisi oluşturulur. Ortalama T2* değeri hesaplanır ve eğrinin altında görüntülenir (Şekil 6).
Şekil 1: Açılır menüden 'Bir eklenti paketi yükle'yi seçmek. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Mevcut eklentilerden 'T2 Fit Map' seçimi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Bir ilgi alanı (ROI) çizmek için fare düğmesi işlevinin nasıl değiştirileceğini gösteren ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: YG için farklı şekillerin nasıl seçileceğini gösteren ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: 'T2 Fit Map'i seçtikten sonra 'Harita Oluştur'un nasıl seçileceğini gösteren ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: T2* değerleri için bir uyum eğrisinin oluşturulmasını gösteren ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
2. Maske tanımını kullanarak gürültünün dışlanması
NOT: Parametrik haritaları hesaplamak için kullanılan T2map_MSME verilerinin ilk yankısında bir maske tanımlamak için, T2* değer hesaplaması için daha düşük bir ilk yankı sinyali eşiği ayarlayın (T2* harita hacmi artık ilk çok dönüşlü çoklu yankı (MSME) yankısında doğru hesaplama için sinyalleri çok düşük olan pikselleri hariç tutacaktır. Eşik, daha fazla pikseli hariç tutmak için artırılabilir veya daha fazla piksel içerecek şekilde azaltılabilir).
- Parametrik verilerin dışındaki bir görüntü serisinde maske YG'sini tanımlamak için, istediğiniz seriyi açın (örneğin, TE = 15 ile T2map_MSME ilk yankısı) ve bir dilim seçin.
- YG açılır menüsünün alt kısmında, Büyüme Bölgesi...'ni seçin.
- 3B Büyüme Bölgesi...'ni seçin... radyo düğmesi (Şekil 7).
- Algoritma açılır menüsünde Eşik (alt/üst sınırlar) seçeneğini belirleyin.
- Alt ve üst eşikleri sırasıyla kontralateral baldır kası sinyalinin %0 ve X'ine ayarlayın (örneğin; eşiği, tümör ROI'sindeki en fazla lekeyi maskeleyecek ve en değerli tümör T2 (*)s'yi bırakacak değere ayarlayın).
- YG adını istediğiniz gibi ayarlayın.
- ROI büyümesi için bir tohum yerleştirmek üzere resmin üzerine tıklayın.
- Hesaplama düğmesine tıklayın.
- ROI menüsünde, Save All ROIs of this Series... (Şekil 8) seçeneğini belirleyin.
NOT: Şimdi, parametrik haritalardan maskelenecek alanı tanımlayan YG kaydedilmiştir ve parametrik verilere uygulanabilir. - Parametrik veri kümesini 4B görüntüleyicide açın.
- ROI menüsünde Yatırım Getiri(ler)ini İçe Aktar...'ı seçin.
NOT: Maske yatırım getirisi artık ilk parametrik seridedir. - YG'lerin 4B değil ilk 3B birimde olup olmadığını kontrol edin.
- Verileri eşlemek için maske uygulayın. Bunu yapmak için, YG açılır menüsünün alt kısmında Piksel Değerlerini Ayarla'yı seçin. Ardından, şuraya uygula'yı seçin: Aynı ada sahip YG'ler... (Şekil 9).
- 4B serisine yay kutusunu işaretleyin.
- YG'lerin İçinde olan pikselleri ayarlayın.
- Bu yeni değere ayarlayın: 0 olarak.
Şekil 7: Segmentasyon parametrelerini gösteren ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 8: "Bu Serinin Tüm Yatırım Getirilerini Kaydet..." seçeneğinin nasıl seçileceğini gösteren ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 9: "Piksel Değerlerini Ayarla" bölümüne girilecek değerleri gösteren ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Şekil 10: Ortalama ve standart sapma T2* değerini gösteren metastatik osteosarkom lezyonu üzerine bindirilmiş ROI içeren T2* haritası. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Protokolümüz, çoklu yankı gradyan-yankı dizilerine, harici bir yazılıma ve T2 * haritaları oluşturmak için bir eklentiye dayanarak tümör T2 * gevşeme sürelerini ölçmemizi sağlar. Protokol içindeki kritik adımlar, çok kısa TE'lere sahip çoklu yankı gradyan-yankı dizisinin tarama protokolüne dahil edilmesi ve harici yazılım kullanılarak çoklu yankı gradyan-yankı görüntülerinin tek üstel uyumudur. Giriş çoklu yankı gradyanı-yankı görüntülerinin edinme sürelerine göre düzenlenmesi önemlidir. Bu, görüntüleme veri serilerinin ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Teşekkürler
Bu çalışma kısmen Ulusal Kanser Enstitüsü'nden bir hibe ile desteklendi, hibe numarası U24CA264298. PET/MRI Metabolik Servis Merkezi'nden Dawn Holley, Kim Halbert ve Mehdi Khalighi'ye, Stanford'daki Lucas Araştırma Merkezi'nde PET/MRI taramalarının satın alınmasındaki yardımları için teşekkür ederiz. Daldrup-Link laboratuvarı üyelerine bu projeyle ilgili değerli katkıları ve tartışmaları için teşekkür ederiz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| OsiriX | Pixmeo SARL | ||
| https://www.osirix-viewer.com/ 3T GE MR 750 | GE Healthcare, Chicago, IL | ||
| FERAHEME (ferumoksitol enjeksiyonu) | AMAG Pharmaceuticals, Inc. 1100 Winter Street Waltham, MA 02451 |
Kaynaklar
- Garbowski, M. W., et al. Biopsy-based calibration of T2* magnetic resonance for estimation of liver iron concentration and comparison with R2 Ferriscan. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 16 (1), 40(2014).
- OsiriXDICOM Viewer. , Available from: https://www.osirix-viewer.com/ (2023).
- Linfante, I., Llinas, R. H., Caplan, L. R., Warach, S. MRI features of intracerebral hemorrhage within 2 hours from symptom onset. Stroke. 30 (11), 2263-2267 (1999).
- Labranche, R., et al. Liver iron quantification with MR imaging: a primer for radiologists. Radiographics. 38 (2), 392-412 (2018).
- Triadyaksa, P., Oudkerk, M., Sijens, P. E. Cardiac T2* mapping: Techniques and clinical applications. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 52 (5), 1340-1351 (2020).
- Anderson, L. J., et al. Cardiovascular T2-star (T2*) magnetic resonance for the early diagnosis of myocardial iron overload. European Heart Journal. 22 (23), 2171-2179 (2001).
- Seo, M., et al. Estimation of T2* relaxation time of breast cancer: correlation with clinical, imaging and pathological features. Korean Journal of Radiology. 18 (1), 238-248 (2017).
- Serkova, N. J. Nanoparticle-based magnetic resonance imaging on tumor-associated macrophages and inflammation. Frontiers in Immunology. 8, 590(2017).
- Chen, X., Qiu, B. A pilot study of short T2* measurements with ultrashort echo time imaging at 0.35 T. BioMedical Engineering OnLine. 17 (1), 70(2018).
- Yi, J., Lee, Y. H., Song, H. -T., Suh, J. -S. Comparison of T2* between regular echo time and ultrashort echo time with 3D cones at 3 tesla for knee meniscus. Medicine. 97 (48), e13443(2018).
- Weishaupt, D., et al. How Does MRI Work?: An Introduction to the Physics and Function of Magnetic Resonance Imaging. , Springer. Berlin, Heidelberg. (2006).
- Wood, J. C. Guidelines for quantifying iron overload. Hematology. American Society of Hematology. 2014 (1), 210-215 (2014).
- Branisso, P. P. F., et al. Non-invasive methods for iron overload evaluation in dysmetabolic patients. Annals of Hepatology. 27 (4), 100707(2022).
- Schaefer, B., Meindl, E., Wagner, S., Tilg, H., Zoller, H. Intravenous iron supplementation therapy. Molecular Aspects of Medicine. 75, 100862(2020).
- Haacke, E. M., Mittal, S., Wu, Z., Neelavalli, J., Cheng, Y. -C. N. Susceptibility-weighted imaging: technical aspects and clinical applications, part 1. AJNR: American Journal of Neuroradiology. 30 (1), 19-30 (2009).
- T2 Mapping Slicer Extension. , Available from: https://github.com/gattia/Slicer-T2mapping (2021).
- 3D Slicer image computing platform. 3D Slicer. , Available from: https://slicer.org/ (2023).
- Messroghli, D. R., et al. An open-source software tool for the generation of relaxation time maps in magnetic resonance imaging. BMC Medical Imaging. 10, 16(2010).
- GNU Octave. , Available from: https://octave.org/ (2023).
- Chavhan, G. B., Babyn, P., Thomas, B., Shroff, M., Haacke, E. M. Principles, techniques, and applications of T2*-based MR imaging and its special applications. Radiographics. 29 (5), 1433-1449 (2009).
- Aghighi, M., et al. Magnetic resonance imaging of tumor associated macrophages: clinical translation. Clinical Cancer Research. 24 (17), 4110-4118 (2018).
- Trujillo-Alonso, V., et al. FDA-approved ferumoxytol displays anti-leukaemia efficacy against cells with low ferroportin levels. Nature Nanotechnology. 14 (6), 616-622 (2019).
- Ishiyama, K., et al. Tumor-liver contrast and subjective tumor conspicuity of respiratory-triggered T2-weighted fast spin-echo sequence compared with T2*-weighted gradient recalled-echo sequence for ferucarbotran-enhanced magnetic resonance imaging of hepatic malignant tumors. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 27 (6), 1322-1326 (2008).
- Hirokawa, Y., et al. Hepatic lesions: improved image quality and detection with the periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction technique-evaluation of SPIO-enhanced T2-weighted MR images. Radiology. 251 (2), 388-397 (2009).
- Tonan, T., et al. Evaluation of small (≤2cm) dysplastic nodules and well-differentiated hepatocellular carcinomas with ferucarbotran-enhanced MRI in a 1.0-T MRI unit: Utility of T2*-weighted gradient echo sequences with an intermediate-echo time. European Journal of Radiology. 64 (1), 133-139 (2007).
- Rief, M., et al. Detection of focal liver lesions in unenhanced and ferucarbotran-enhanced magnetic resonance imaging: a comparison of T2-weighted breath-hold and respiratory-triggered sequences. Magnetic Resonance Imaging. 27 (9), 1223-1229 (2009).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
