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High Resolution 3D Imaging of <em>Ex-Vivo</em> Biological Samples by Micro CT

Non-destructive volume visualization can be achieved only by tomographic techniques, of which the most efficient is the x-ray micro computerized ...

Weizmann Institute of Science

Cancer du poumon est la principale cause de d&eacute;c&egrave;s parmi les cancers. Diagnostic et d&eacute;tection pr&eacute;coce pr&eacute;sentent un objectif majeur dans les efforts pour am&eacute;liorer les taux de survie des patients atteints de cancer du poumon. Changements dans l&#39;activit&eacute; angiog&eacute;nique et propri&eacute;t&eacute;s microvasculaire perfusion dans les cancers peuvent servir de marqueurs de tumeur maligne. Le but de cette &eacute;tude consistait &agrave; employer des moyens de MRI pour mesurer les param&egrave;tres de perfusion microvasculaires du cancer des cellules non orthotopique, en utilisant le mod&egrave;le exp&eacute;rimental de rat. Images anatomiques et dynamique contraste accentu&eacute; du poumon ont &eacute;t&eacute; acquis &agrave; haute r&eacute;solution spatiale et enregistr&eacute;s et analys&eacute;s, pixel par pixel et dans le monde, au moyen d&#39;un algorithme de mod&egrave;le. La sortie de MRI transmise &agrave; code de couleurs des images param&eacute;triques de l&#39;influx et l&#39;efflux transcapillaire constantes de transfert qui indiquent la perfusion rapide microvasculaire. Les constantes de transfert &eacute;taient environ un ordre de grandeur plus &eacute;lev&eacute; que ceux trouv&eacute;s dans d&#39;autres tumeurs dans le cancer du poumon nonorthotopic, avec la valeur m&eacute;diane constant afflux de 0,42 min(-1) et la valeur m&eacute;diane constante de l&#39;efflux de 1,61 min(-1). La perfusion rapide &eacute;tait d&#39;accord avec l&#39;immunomarquage des capillaires, qui a propos&eacute; l&#39;exploitation de la tumeur des vaisseaux alv&eacute;olaires existants. Les r&eacute;sultats ont montr&eacute; que haute r&eacute;solution, dynamique, renforcement du contraste de l&#39;IRM est un outil efficace pour faire des mesures quantitatives des changements spatiaux et temporels dans la perfusion de cancer du poumon et le syst&egrave;me vasculaire.

Perfusion vasculaire du cancer de poumon humain dans un mod&egrave;le de rat orthotopique renforcement du contraste dynamique imagerie par r&eacute;sonance magn&eacute;tique.

Lung cancer is the leading cause of death among cancers. Early detection and diagnosis present a major goal in the efforts to improve survival rates of lung cancer patients. Changes in angiogenic activity and microvascular perfusion properties in cancers can serve as markers of malignancy. The aim of this study was to employ MRI means to measure the microvascular perfusion parameters of orthotopic nonsmall cell lung cancer, using the experimental rat model. Anatomical and dynamic contrast-enhanced lung images were acquired at high spatial resolution, and registered and analyzed, pixel by pixel and globally, by means of a model-based algorithm. The MRI output yielded color-coded parametric images of the influx and efflux transcapillary transfer constants that indicated rapid microvascular perfusion. The transfer constants were about 1 order of magnitude higher than those found in other tumors or in nonorthotopic lung cancer, with the influx constant median value of 0.42 min(-1) and the efflux constant median value of 1.61 min(-1). The rapid perfusion was in accord with the immunostaining of the capillaries, which suggested the tumor exploitation of the existing alveolar vessels. The results showed that high resolution, dynamic, contrast-enhanced MRI is an effective tool for the quantitative measurement of spatial and temporal changes in lung cancer perfusion and vasculature.

Vascular perfusion of human lung cancer in a rat orthotopic model using dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging.

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&#x4EBA;&#x7C7B;&#x80BA;&#x764C;&#x7684;&#x52A8;&#x6001;&#x5BF9;&#x6BD4;&#x589E;&#x5F3A;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF;&#x7684;&#x5927;&#x9F20;&#x539F;&#x4F4D;&#x6A21;&#x578B;&#x7684;&#x8840;&#x7BA1;&#x704C;&#x6CE8;&#x3002;

Lungenkrebs ist die h&auml;ufigste Todesursache bei Krebserkrankungen. Fr&uuml;herkennung und Diagnose stellen ein wesentliches Ziel in die Bem&uuml;hungen zur Verbesserung der &Uuml;berlebensraten von Patienten mit Lungenkrebs. &Auml;nderungen bei Aktivit&auml;ten der Angiogenese und mikrovaskul&auml;re Perfusion Eigenschaften Krebsarten k&ouml;nnen als Marker Hyperkalz&auml;mie dienen. Ziel dieser Studie war, MRI-Mittel, um die mikrovaskul&auml;re Perfusion-Parameter von Orthotopic squam&ouml;sen Lungenkrebs, mit dem experimentellen Rattenmodell messen zu besch&auml;ftigen. Anatomische und dynamischen Kontrast-verst&auml;rkte Lunge Bilder bei hoher r&auml;umlicher Aufl&ouml;sung, erworben und registriert und analysiert, Pixel f&uuml;r Pixel und der ganzen Welt mittels einer Modell-basierten Algorithmus. Die MRI-Ausgabe ergab farbcodierte parametrische Bilder von den Zustrom und Efflux-Transcapillary Transfer-Konstanten, die schnelle mikrovaskul&auml;re Perfusion angegeben. Die Transfer-Konstanten waren etwa 1 Gr&ouml;&szlig;enordnung h&ouml;her als jene in anderen Tumoren oder Nonorthotopic Lungenkrebs, mit den Zustrom Konstante Median 0,42 min(-1) und den Efflux Konstante Median 1.61 min(-1). Die schnelle Perfusion wurde in &Uuml;bereinstimmung mit den Paraffinschnitten die Kapillaren, die die Tumor-Nutzung der vorhandenen alveol&auml;ren Schiffe vorgeschlagen. Die Ergebnisse zeigten, dass hohen Aufl&ouml;sung, dynamisch, Kontrast-verst&auml;rkte MRI ist ein wirksames Instrument zur quantitativen Messung der r&auml;umlichen und zeitlichen Ver&auml;nderungen in der Lunge-Krebs-Perfusion und Gef&auml;&szlig;system.

Vaskul&auml;re Perfusion von menschlichen Lungenkrebs in einem Rattenmodell Orthotopic mit dynamischen Kontrast-verst&auml;rkte Magnetresonanz-Bildgebung.

Il cancro del polmone &egrave; la principale causa di morte tra i tumori. La diagnosi e la diagnosi precoce presentano un obiettivo importante negli sforzi per migliorare i tassi di sopravvivenza dei pazienti con cancro del polmone. Cambiamenti nell&#39;attivit&agrave; angiogenica e propriet&agrave; di perfusione microvascolare in tumori pu&ograve; servire come indicatori di malignit&agrave;. Lo scopo di questo studio era di impiegare mezzi di MRI per misurare i parametri di perfusione microvascolare del ortotopico polmonare non a piccole cellule del polmone, utilizzando il modello sperimentale di ratto. Immagini anatomiche e dinamico contrasto migliorato del polmone sono state acquisite ad alta risoluzione spaziale e registrati e analizzati, pixel per pixel e a livello globale, mediante un algoritmo basato su modello. L&#39;output di MRI ha reso color-coded immagini parametriche dell&#39;afflusso e l&#39;efflusso transcapillary costanti di trasferimento che indicato rapida perfusione microvascolare. Le costanti di trasferimento sono stati circa 1 ordine di grandezza superiore a quelli trovati in altri tumori o nonorthotopic del polmone, con il valore mediano costante afflusso di 0.42 min(-1) e il valore mediano di efflusso costante di 1,61 min(-1). La perfusione rapida era in accordo con l&#39;immunocolorazione dei capillari, che ha suggerito lo sfruttamento di tumore dei vasi alveolari esistenti. I risultati hanno mostrato che ad alta risoluzione, che RM dinamica, contrasto-enhanced &egrave; un efficace strumento per la misurazione quantitativa delle variazioni spaziali e temporali della perfusione di cancro ai polmoni e sistema vascolare.

Perfusione vascolare del polmone umano in un modello di ratto ortotopico utilizzando dinamica contrasto-enhanced risonanza magnetica.

&#x80BA;&#x304C;&#x3093;&#x306F;&#x3001;&#x304C;&#x3093;&#x306E;&#x4E2D;&#x3067;&#x6B7B;&#x306E;&#x4E3B;&#x8981;&#x306A;&#x539F;&#x56E0;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x65E9;&#x671F;&#x767A;&#x898B;&#x3068;&#x8A3A;&#x65AD;&#x4E3B;&#x8981;&#x306A;&#x76EE;&#x6A19;&#x306F;&#x80BA;&#x764C;&#x60A3;&#x8005;&#x306E;&#x751F;&#x5B58;&#x7387;&#x3092;&#x5411;&#x4E0A;&#x3055;&#x305B;&#x308B;&#x52AA;&#x529B;&#x3067;&#x63D0;&#x793A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x8840;&#x7BA1;&#x5F62;&#x6210;&#x6D3B;&#x6027;&#x306E;&#x5909;&#x5316;&#x3068;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x8840;&#x7BA1;&#x306E;&#x6F45;&#x6D41;&#x30D7;&#x30ED;&#x30D1;&#x30C6;&#x30A3;&#x304C;&#x3093;&#x306E;&#x60AA;&#x6027;&#x816B;&#x760D;&#x306E;&#x30DE;&#x30FC;&#x30AB;&#x30FC;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x304C;&#x5F79;&#x7ACB;&#x3064;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x540C;&#x6240;&#x6027;&#x540C;&#x7A2E;&#x975E;&#x5C0F;&#x578B;&#x7D30;&#x80DE;&#x80BA;&#x30AC;&#x30F3;&#x3001;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x5B9F;&#x9A13;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x8840;&#x7BA1;&#x704C;&#x6D41;&#x30D1;&#x30E9;&#x30E1;&#x30FC;&#x30BF;&#x30FC;&#x3092;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3059;&#x308B; MRI &#x624B;&#x6BB5;&#x3092;&#x63A1;&#x7528;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x9020;&#x5F71;&#x80BA;&#x306E;&#x89E3;&#x5256;&#x5B66;&#x7684;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x52D5;&#x7684;&#x753B;&#x50CF;&#x304C;&#x9AD8;&#x7A7A;&#x9593;&#x89E3;&#x50CF;&#x5EA6;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x8CB7;&#x53CE;&#x3057;&#x767B;&#x9332;&#x3055;&#x308C;&#x3001;&#x30D4;&#x30AF;&#x30BB;&#x30EB;&#x5358;&#x4F4D;&#x3067;&#x3001;&#x4E16;&#x754C;&#x7684;&#x306B;&#x3001;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306B;&#x57FA;&#x3065;&#x304F;&#x30A2;&#x30EB;&#x30B4;&#x30EA;&#x30BA;&#x30E0;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x5206;&#x6790;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;MRI &#x51FA;&#x529B; hdra &#x6F0F;&#x51FA;&#x306E;&#x8272;&#x5206;&#x3051;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x30D1;&#x30E9;&#x30E1;&#x30C8;&#x30EA;&#x30C3;&#x30AF;&#x753B;&#x50CF;&#x6025;&#x901F;&#x306A;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x8840;&#x7BA1;&#x704C;&#x6D41;&#x793A;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x8EE2;&#x9001;&#x5B9A;&#x6570;&#x304C;&#x5F97;&#x3089;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x8EE2;&#x9001;&#x5B9A;&#x6570;&#x304C;&#x898B;&#x3064;&#x304B;&#x308A;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x4ED6;&#x306E;&#x816B;&#x760D;&#x3084; nonorthotopic &#x80BA;&#x764C; 0.42 min(-1) &#x306E;&#x6D41;&#x5165;&#x306E;&#x4E00;&#x5B9A;&#x306E;&#x4E2D;&#x592E;&#x5024;&#x3068; 1.61 min(-1) &#x306E;&#x30D5;&#x30E9;&#x30C3;&#x30AF;&#x30B9;&#x306E;&#x4E00;&#x5B9A;&#x306E;&#x4E2D;&#x592E;&#x5024;&#x306B;&#x6BD4;&#x3079;&#x3066;&#x7D04; 1 &#x6841;&#x3060;&#x3063;&#x305F;&#x3002;&#x6025;&#x901F;&#x306A;&#x704C;&#x6D41;&#x306F;&#x65E2;&#x5B58;&#x306E;&#x80BA;&#x80DE;&#x8840;&#x7BA1;&#x306E;&#x816B;&#x760D;&#x643E;&#x53D6;&#x3092;&#x793A;&#x5506;&#x6BDB;&#x7D30;&#x8840;&#x7BA1;&#x306E;&#x514D;&#x75AB;&#x67D3;&#x8272;&#x3068;&#x4E00;&#x81F4;&#x3060;&#x3063;&#x305F;&#x3002;&#x7D50;&#x679C;&#x306F;&#x3001;&#x52D5;&#x7684;&#x3001;&#x9020;&#x5F71; MRI &#x80BA;&#x304C;&#x3093;&#x8840;&#x6D41;&#x3068;&#x8840;&#x7BA1;&#x7CFB;&#x306E;&#x6642;&#x7A7A;&#x9593;&#x5909;&#x5316;&#x306E;&#x5B9A;&#x91CF;&#x7684;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x52B9;&#x679C;&#x7684;&#x306A;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x3067;&#x3059;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x9AD8;&#x89E3;&#x50CF;&#x5EA6;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x305F;&#x3002;

&#x30C0;&#x30A4;&#x30CA;&#x30DF;&#x30C3;&#x30AF;&#x9020;&#x5F71; mri &#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x5B9F;&#x9A13;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x3072;&#x3068;&#x80BA;&#x764C;&#x306E;&#x8840;&#x7BA1;&#x306E;&#x8840;&#x6D41;&#x3002;

&#xD3D0;&#xC554;&#xC740; &#xC554; &#xC911;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC0AC;&#xB9DD;&#xC758; &#xC8FC;&#xC694; &#xC6D0;&#xC778;. &#xC870;&#xAE30; &#xBC1C;&#xACAC; &#xBC0F; &#xC9C4;&#xB2E8; &#xD3D0; &#xC554; &#xD658;&#xC790;&#xC758; &#xC0DD;&#xC874; &#xC728;&#xC744; &#xAC1C;&#xC120; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xB178;&#xB825;&#xC5D0; &#xC8FC;&#xC694; &#xBAA9;&#xD45C;&#xB97C; &#xC81C;&#xC2DC;. Angiogenic &#xD65C;&#xB3D9; &#xBCC0;&#xD654;&#xC640; &#xC554; &#xBC1C;&#xC0DD;&#xC5D0;&#xC11C; microvascular &#xAD00;&#xB958; &#xC18D;&#xC131; &#xAC15;&#xD55C; &#xC545;&#xC758;&#xC758; &#xD45C;&#xC2DC;&#xAC00; &#xB420; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC758; &#xBAA9;&#xD45C;&#xB294; orthotopic nonsmall &#xC138;&#xD3EC; &#xD3D0;&#xC554;, &#xC2E4;&#xD5D8; &#xC950; &#xBAA8;&#xB378;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; microvascular &#xAD00;&#xB958; &#xB9E4;&#xAC1C; &#xBCC0;&#xC218;&#xB97C; &#xCE21;&#xC815; &#xD558;&#xB294; MRI &#xC218;&#xB2E8;&#xC744; &#xCC44;&#xC6A9; &#xD588;&#xB2E4;. &#xD574; &#xBD80; &#xBC0F; &#xB3D9;&#xC801; &#xB300;&#xBE44; &#xD5A5;&#xC0C1; &#xB41C; &#xD3D0; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9C0; &#xB4F1;&#xB85D; &#xBC0F; &#xBD84;&#xC11D;, &#xD53D;&#xC140; &#xB2E8;&#xC704;&#xB85C; &#xD558; &#xACE0; &#xC138;&#xACC4;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C;, &#xBAA8;&#xB378;-&#xAE30;&#xBC18; &#xC54C;&#xACE0;&#xB9AC;&#xC998;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xB192;&#xC740; &#xACF5;&#xAC04; &#xD574;&#xC0C1;&#xB3C4; &#xC778;&#xC218; &#xD588;&#xB2E4;. MRI &#xCD9C;&#xB825; &#xB098;&#xC654;&#xACE0; &#xC720;&#xC785; &#xBC0F; &#xACBD;&#xACFC; transcapillary&#xC758; &#xCEEC;&#xB7EC; &#xD30C;&#xB77C; &#xBA54; &#xD2B8;&#xB9AD; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9C0; &#xD45C;&#xC2DC; &#xD558;&#xB294; &#xAE09;&#xC18D; &#xD55C; microvascular &#xAD00;&#xB958; &#xC804;&#xC1A1; &#xC0C1;&#xC218;. &#xC804;&#xC1A1; &#xC0C1;&#xC218; &#xC57D; 1&#xC758; &#xCC28;&#xC218; &#xADF8; &#xB2E4;&#xB978; &#xC885;&#xC591; &#xC774;&#xB098; &#xC911;&#xAC04; &#xAC12; 0.42 min(-1)&#xC758; &#xC9C0;&#xC18D;&#xC801;&#xC778; &#xC720;&#xC785; &#xBC0F; 1.61 min(-1)&#xC758; &#xACBD;&#xACFC; &#xC77C;&#xC815; &#xC911;&#xAC04; &#xAC12; nonorthotopic &#xD3D0;&#xC554; &#xBC1C;&#xACAC; &#xD588;&#xB2E4;. &#xAE09;&#xC18D; &#xD55C; &#xAD00;&#xB958; &#xAE30;&#xC874; &#xCE58;&#xACBD; &#xD608;&#xAD00; &#xC885;&#xC591; &#xCC29;&#xCDE8;&#xB97C; &#xC81C;&#xC548; &#xD558;&#xB294; &#xBAA8;&#xC138; &#xD608;&#xAD00;&#xC758; immunostaining&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; &#xD588;&#xB2E4;. &#xACB0;&#xACFC; &#xB3D9;&#xC801;, &#xB300;&#xBE44; &#xAC15;&#xD654; &#xB41C; MRI &#xD3D0; &#xC554; &#xAD00;&#xB958; &#xBC0F; &#xD608;&#xAD00;&#xC5D0; &#xACF5;&#xAC04; &#xBC0F; &#xC2DC;&#xAC04;&#xC801; &#xBCC0;&#xD654;&#xC758; &#xC815;&#xB7C9;&#xC801; &#xCE21;&#xC815;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xD6A8;&#xACFC;&#xC801;&#xC778; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xADF8; &#xB192;&#xC740; &#xD574;&#xC0C1;&#xB3C4; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC8FC;&#xC5C8;&#xB2E4;.

&#xC950; orthotopic &#xBAA8;&#xB378; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xB3D9;&#xC801; &#xB300;&#xBE44; &#xD5A5;&#xC0C1; &#xB41C; &#xC790;&#xAE30; &#xACF5;&#xBA85; &#xC601;&#xC0C1;&#xC5D0;&#xC11C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xD3D0;&#xC554;&#xC758; &#xD608;&#xAD00; &#xAD00;&#xB958;.

C&aacute;ncer de pulm&oacute;n es la causa principal de muerte entre los c&aacute;nceres. Diagn&oacute;stico y detecci&oacute;n temprana presentan una meta importante en los esfuerzos para mejorar las tasas de supervivencia de pacientes con c&aacute;ncer de pulm&oacute;n. Cambios en la actividad angiog&eacute;nica y propiedades de perfusi&oacute;n microvascular en c&aacute;nceres pueden servir como marcadores de la malignidad. El objetivo de este estudio fue emplear medios de MRI para medir los par&aacute;metros de perfusi&oacute;n microvascular de c&aacute;ncer de pulm&oacute;n de c&eacute;lulas ortot&oacute;pico, utilizando el modelo experimental de rata. Im&aacute;genes pulm&oacute;n contraste anat&oacute;mica y din&aacute;mica adquiridas en alta resoluci&oacute;n espacial y registrados y analizados, p&iacute;xel por p&iacute;xel y todo el mundo, por medio de un algoritmo basado en el modelo. La salida de MRI rindieron color-coded im&aacute;genes param&eacute;tricas de la afluencia y la emanaci&oacute;n transcapilar constantes de transferencia que indicaron r&aacute;pida perfusi&oacute;n microvascular. Las constantes de transferencia eran aproximadamente 1 orden de magnitud superior a las que se encuentran en otros tumores o c&aacute;ncer de pulm&oacute;n de nonorthotopic, con el valor promedio constante afluencia de minuto 0.42 y el valor promedio constante emanaci&oacute;n de 1.61 minuto. La perfusi&oacute;n r&aacute;pida fue de acuerdo con la inmunotinci&oacute;n de los capilares, lo que sugiere la explotaci&oacute;n de tumor de los vasos alveolares existentes. Los resultados mostraron que la alta resoluci&oacute;n, din&aacute;mico, contraste MRI es una herramienta eficaz para la medici&oacute;n cuantitativa de los cambios espaciales y temporales en perfusi&oacute;n de c&aacute;ncer de pulm&oacute;n y de la vasculatura.

Perfusi&oacute;n vascular del c&aacute;ncer de pulm&oacute;n humano en un modelo ortot&oacute;pico de rata utilizando din&aacute;mica contraste resonancia magn&eacute;tica.

Gregory Ramniceanu

Department of Biological Regulation

Weizmann Institute of Science

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

Gregory Ramniceanu

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Weizmann Institute of Science

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

Department of Biological Regulation