Name: measurement of tumor t2* relaxation times after iron oxide nanoparticle administration
Uploaded: 2023-05-19T13:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Tumor T2* Relaxation Times after Iron Oxide Nanoparticle Administration at JoVE.com

이 작업은 국립 암 연구소 (National Cancer Institute)의 보조금 번호 U24CA264298로 부분적으로 지원되었습니다. 스탠포드의 Lucas Research Center에서 PET/MRI 스캔을 획득하는 데 도움을 준 PET/MRI 대사 서비스 센터의 Dawn Holley, Kim Halbert 및 Mehdi Khalighi에게 감사드립니다. 이 프로젝트에 대한 귀중한 의견과 토론을 해주신 Daldrup-Link 연구소 구성원들에게 감사드립니다.

이 프로토콜은 전향적 임상 시험 및 공동 임상 연구를 위해 생성되었습니다. 이 연구는 HIPAA(Health Insurance Portability and Accountability Act)를 준수했으며 Stanford University IRB(Institutional Review Board)의 승인을 받았습니다. 모든 환자 또는 법적 대리인은 서면 동의서에 서명했으며 7세에서 18세 사이의 모든 어린이는 동의서에 서명했습니다.
1. T2 Fit Map 플러그인 설치 및 시작
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	<li>Garbowski, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biopsy-based+calibration+of+T2*+magnetic+resonance+for+estimation+of+liver+iron+concentration+and+comparison+with+R2+Ferriscan.">Biopsy-based calibration of T2* magnetic resonance for estimation of liver iron concentration and comparison with R2 Ferriscan.</a> Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 16 (1), 40 (2014).</li><li>. OsiriXDICOM Viewer Available from: <a target="_blank" href="https://www.osirix-viewer.com/">https://www.osirix-viewer.com/</a> (2023)</li><li>Linfante, I., Llinas, R. H., Caplan, L. 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J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiovascular+T2-star+(T2*)+magnetic+resonance+for+the+early+diagnosis+of+myocardial+iron+overload.">Cardiovascular T2-star (T2*) magnetic resonance for the early diagnosis of myocardial iron overload.</a> European Heart Journal. 22 (23), 2171-2179 (2001).</li><li>Seo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+T2*+relaxation+time+of+breast+cancer:+correlation+with+clinical,+imaging+and+pathological+features.">Estimation of T2* relaxation time of breast cancer: correlation with clinical, imaging and pathological features.</a> Korean Journal of Radiology. 18 (1), 238-248 (2017).</li><li>Serkova, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle-based+magnetic+resonance+imaging+on+tumor-associated+macrophages+and+inflammation.">Nanoparticle-based magnetic resonance imaging on tumor-associated macrophages and inflammation.</a> Frontiers in Immunology. 8, 590 (2017).</li><li>Chen, X., Qiu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pilot+study+of+short+T2*+measurements+with+ultrashort+echo+time+imaging+at+0.35+T.">A pilot study of short T2* measurements with ultrashort echo time imaging at 0.35 T.</a> BioMedical Engineering OnLine. 17 (1), 70 (2018).</li><li>Yi, J., Lee, Y. H., Song, H. -. T., Suh, J. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+T2*+between+regular+echo+time+and+ultrashort+echo+time+with+3D+cones+at+3+tesla+for+knee+meniscus.">Comparison of T2* between regular echo time and ultrashort echo time with 3D cones at 3 tesla for knee meniscus.</a> Medicine. 97 (48), e13443 (2018).</li><li>Weishaupt, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> How Does MRI Work?: An Introduction to the Physics and Function of Magnetic Resonance Imaging. , (2006).</li><li>Wood, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+quantifying+iron+overload.">Guidelines for quantifying iron overload.</a> Hematology. 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당사의 프로토콜을 사용하면 다중 에코 그래디언트-에코 시퀀스, 외부 소프트웨어 및 T2* 맵 생성을 위한 플러그인을 기반으로 종양 T2* 이완 시간을 측정할 수 있습니다. 프로토콜 내에서 중요한 단계는 매우 짧은 TE를 가진 다중 에코 그래디언트-에코 시퀀스를 스캐닝 프로토콜에 포함시키고 외부 소프트웨어를 사용하여 다중 에코 그래디언트-에코 이미지의 단일 지수 피팅입니다. 입력 multi-echo gr...

자기공명영상(MRI)을 통해 신체의 다양한 조직에서 종양 T2* 이완 시간을 비침습적으로 정량화하는 것이 널리 확립되어 있다1. 이 기사의 근거는 Osirix2와 같은 스캐너 소프트웨어와 독립적인 종양 T2* 이완 시간 측정을 위한 프로토콜을 제공하는 것입니다. 이를 통해 서로 다른 센터, 서로 다른 스캐너 및 서로 다른 공급업체의 이미징 데이터를 균일하게 분석할 수 있습니다. 실제로 수천 명의 사용자가 잠재적으로 동일한 접근 방식을 사용할 수 있으므로 종양 T2* 측정의 표준화가 향상될 수 있습니다. T2* 측정은 신경방사선 전문의, 심장 영상 전문가, 복부 영상 전문가 등 다양한 목적으로 사용됩니다. 조직 T2* 이완 시간 측정을 위한 MRI 펄스 시퀀스가 적용되어 두개내 출혈 3, 간 철분 함량1,4 및 심장 철 함량 5,6 등의 평가를 위해 최적화되었습니다. 다른 연구자들은 악성 종양에서 산화철 나노 입자 축적의 정량적 추정치를 생성하기 위해 T2* 측정을 사용했습니다 7,8. 그러나 이러한 이전 접근 방식 중 다수는 특정 기관에서 사용하거나 특정 스캐너에서 얻은 데이터를 처리하는 데 제한되는 기관 소프트웨어 또는 특정 스캐너 소프트웨어를 활용했습니다. 여기에서는 다중 에코 그래디언트 에코 이미지를 생성할 수 있는 모든 스캐너의 전임상 또는 임상 MRI 데이터를 기반으로 종양 T2* 맵 및 종양 T2* 이완 시간을 생성하기 위해 보편적으로 적용 가능한 접근 방식을 설명합니다. 필요한 그래디언트 에코 시퀀스는 첫 번째 에코 시간이 매우 짧고 에코 간 간격 9,10에 가까워야 합니다. 그런 다음 다중 에코 그래디언트 에코 이미지가 외부 소프트웨어에 공급되고 종양 T2* 맵이 계산되며 종양 T2* 이완 시간이 측정됩니다. 외부 모델의 T2* 감쇠 곡선에 있는 T2 Fit Map 플러그인은 S(t) = So e-t/T2* 11에 대한 단일 지수 피팅으로 표시되며, 여기서 S(t)는 주어진 시간 t의 신호 또는 프로세스 값을 나타냅니다. S0는 t=0에서의 신호 또는 과정의 초기값이고; t는 시간을 나타냅니다. 겉보기 횡방향 이완 시간이라고도 하는 T2*는 신호 또는 프로세스의 감쇠율을 특성화합니다. e는 자연 로그의 밑입니다(대략 2.71828과 같음). 이 방정식은 지수 감쇠를 설명하며, 여기서 신호 또는 프로세스는 감쇠율 T2*의 함수로 시간이 지남에 따라 감소합니다. T2*의 값이 클수록 감쇠 속도가 느려지고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 동일한 소프트웨어를 사용하여 다중 에코 스핀 에코 이미지를 입력하고 T2 붕괴 곡선을 S(t) = So e-t/T2에 맞춰 종양 T2 값을 생성할 수도 있습니다. 곡선 피팅은 일정한 오프셋을 통합하지 않고 외부 소프트웨어를 사용하여 수행되었습니다. 두 감쇠 곡선 모두 단일 지수 거동을 나타내며 T2*는 T2에 비해 더 짧은 지속 시간을 보여줍니다.
혈소판증 및 혈색소 침착증 환자의 경우 조직 생검에 의한 간 철 함량의 정량화가 황금 표준인 반면, 비침습적 MR 영상은 기준선 값을 설정하고 시간 경과에 따른 변화를 비침습적으로 모니터링하기 위한 치료 지점입니다12,13. 간 철 정량을 위한 T2* 맵 생성은 잘 확립되어 있지만4, 종양 T2* 이완 시간을 측정하기 위한 표준화된 프로토콜은 없습니다. T2* 맵은 스캐너 소프트웨어로도 생성할 수 있지만 특정 스캐너 및 공급업체로 제한됩니다. 종양학 분야에서 주어진 환자에 대한 일련의 영상 연구는 종종 다른 스캐너에서 발생하며 다기관 MRI 데이터는 다른 스캐너 및 다른 공급업체의 영상 연구를 기반으로 수집됩니다. 또한 공동 임상 영상 연구가 점점 더 많이 구현되고 있으며 환자의 MRI 데이터와 종양을 시뮬레이션하는 마우스 모델의 비교가 필요합니다. 이 프로토콜의 목적은 스캐너 소프트웨어와 독립적인 종양 T2* 이완 시간 측정을 위한 프로토콜을 제공하는 것입니다. 이를 통해 서로 다른 센터와 서로 다른 스캐너의 이미징 데이터를 균일하게 분석할 수 있습니다. 실제로 수천 명의 사용자가 잠재적으로 동일한 접근 방식을 사용하여 종양 T2* 측정의 표준화 및 재현성을 높일 수 있습니다. 당사의 프로토콜은 인터넷에서 다운로드할 수 있는 외부 소프트웨어를 사용합니다. 다중 에코 그래디언트 에코 이미지는 소프트웨어에 공급되고 단일 지수 붕괴 공식에 맞춰 T2* 맵을 생성하며, 이 맵에서 종양 T2* 이완 시간은 작업자가 정의한 관심 영역(ROI)5을 사용하여 측정할 수 있습니다. 산화철 나노입자는 상이한 용량으로 주입될 수 있다14, 본 연구에서, 환자는 체중 kg당 5mg의 철분 원소를 투여하여 17mL 부피에 510mg의 철분 원소를 함유한 페루목시톨 주사(30mg/mL)를 투여받았다. 이어서, 다중 에코 그래디언트 에코 시퀀스는 데이터 수집을 위해 설정된 시퀀스 파라미터를 사용하여15개를 얻었다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>OsiriX</td>
			<td>Pixmeo SARL</td>
			<td></td>
			<td>https://www.osirix-viewer.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3T GE MR 750</td>
			<td>GE Healthcare, Chicago, IL</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FERAHEME (ferumoxytol injection)</td>
			<td>AMAG Pharmaceuticals, Inc. 1100 Winter Street Waltham, MA 02451</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of tumor t2* relaxation times after iron oxide nanoparticle administration

T2* 이완 측정법은 자기공명영상(MRI)을 통해 종양 조직에 대한 초상자성 산화철 나노입자의 효과를 측정하는 확립된 방법 중 하나입니다. 산화철 나노 입자는 종양의 T1, T2 및 T2 * 이완 시간을 단축시킵니다. T1 효과는 나노 입자의 크기와 구성에 따라 가변적이지만 T2 및 T2* 효과는 일반적으로 우세하며 T2* 측정은 임상 맥락에서 가장 시간 효율적입니다. 여기에서는 다중 에코 그래디언트 에코 시퀀스, 외부 소프트웨어 및 스캐너 독립적 소프트웨어로 T2* 맵을 생성하기 위한 표준화된 프로토콜을 사용하여 종양 T2* 이완 시간을 측정하는 접근 방식을 제시합니다. 이를 통해 서로 다른 임상 스캐너, 서로 다른 공급업체 및 공동 임상 연구 작업(즉, 마우스 모델 및 환자에서 얻은 종양 T2* 데이터)의 이미징 데이터를 쉽게 비교할 수 있습니다. 소프트웨어가 설치되면 플러그인 관리자에서 T2 Fit Map 플러그인을 설치해야 합니다. 이 프로토콜은 다중 에코 그래디언트 에코 시퀀스를 소프트웨어로 가져오는 것부터 색상으로 구분된 T2* 맵 생성 및 종양 T2* 이완 시간 측정에 이르기까지 단계별 절차 세부 정보를 제공합니다. 이 프로토콜은 모든 신체 부위의 고형 종양에 적용할 수 있으며 환자의 전임상 영상 데이터 및 임상 데이터를 기반으로 검증되었습니다. 이는 다기관 임상 시험을 위한 종양 T2* 측정을 용이하게 하고 공동 임상 및 다기관 데이터 분석에서 종양 T2* 측정의 표준화 및 재현성을 향상시킬 수 있습니다.

<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64773/64773fig10.jpg"> 그림 10: 전이성 골육종 병변에 ROI가 오버레이된 T2* 맵은 평균 및 표준 편차 T2* 값을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64773/64773fig10large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<p class="jove_content biglegend" fo:keep-together.w...

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Measurement of Tumor T2* Relaxation Times after Iron Oxide Nanoparticle Administration

우리는 외부 소프트웨어를 사용하여 종양의 T2* 이완 시간을 정량화하기 위한 표준화된 프로토콜을 제시합니다. 다중 에코 그래디언트 에코 이미지를 획득하여 소프트웨어에 공급하여 종양 T2* 맵을 생성하고 종양 T2* 이완 시간을 측정합니다.

산화철 나노입자 투여 후 종양 T2* 이완 시간 측정

T2* relaxometry is one of the established methods to measure the effect of superparamagnetic iron oxide nanoparticles on tumor tissues with magnetic ...

당사의 프로토콜은 다양한 스캐너, 제조업체 및 기관에서 표준화된 종양 T2* 측정을 가능하게 합니다. 이 프로토콜은 프로그래밍 언어 없이도 품질 보증 개선 및 광범위한 임상 능력을 가능하게 합니다. 이 기술의 주요 장점은 다양한 MRI 스캐너에서 신뢰할 수 있고 일관된 종양 T2*측정을 용이하게 할 수 있다는 것입니다.또한 접근 가능하고 사용자 친화적인 접근 방식을 제공하여 채택 장벽을 낮춥니다. NOI는 적절한 시퀀스 설정 및 ROI 선택에 어려움을 겪을 수 있습니다. 조언은 프로토콜 단계를 따르고, 올바른 T 배열을 보장하고, 정확한 T2*맵 생성 및 피팅을 위해 ROI 그리기를 연습하는 것입니다.먼저 OsiriX 소프트웨어를 시작하여 T2 Fit Map 플러그인을 설치합니다. 메뉴 바에서 Plugins 버튼을 클릭한 다음 드롭다운 메뉴에서 Plugins Manager 를 선택합니다. Plugin Manager가 로드되면 사용 가능한 플러그인에서 T2 Fit Map을 선택합니다.Download Install(다운로드 설치)을 클릭합니다. 그런 다음 플러그인 관리자를 닫습니다. 소프트웨어가 다시 시작되면 다중 에코 그라데이션 데코 시퀀스 이미지를 DICOM 파일로 소프트웨어에 로드합니다.마우스 버튼 기능을 변경하여 관심 영역 또는 ROI를 그립니다. 그런 다음 드롭다운 메뉴에서 타원형 또는 닫힌 다각형 또는 원하는 모양을 선택하고 에코 시간이 다른 필요한 이미지에 ROI를 그립니다. 에코 시간이 다른 이미지에서 T2*맵이 필요한 ROI를 선택합니다.드롭다운 메뉴에서 플러그인(Plugins) 버튼을 클릭하고 이미지 필터(Image Filters) 를 선택한 다음 T2 Fit Map을 선택합니다. T2 Fit Map을 클릭하면 대화 상자가 열립니다. 그런 다음 지도 생성을 클릭합니다.데이터 외부의 이미지 시리즈에 대한 마스크 ROI를 정의하려면 원하는 시리즈를 열고 슬라이스를 선택합니다. ROI 드롭다운 메뉴에서 성장 영역 및 3D 성장 영역 라디오 버튼을 선택합니다. 알고리즘 드롭다운 메뉴에서 임계값을 선택합니다. 하한 및 상한 임계값을 반대쪽 근육 신호의 0 및 X %로 설정합니다.ROI의 이름을 원하는 대로 지정합니다. 그런 다음 이미지를 클릭하여 ROI 성장을 위한 시드를 배치하고 계산을 클릭합니다. ROI 메뉴에서 이 계열의 모든 ROI 저장을 선택합니다.그런 다음 4D 뷰어에서 데이터 세트를 엽니다. ROI가 첫 번째 3D 볼륨에 있는지 확인한 후 ROI 메뉴에서 [Import ROI(s)Apply mask]를 선택하여 픽셀 값 설정을 선택하여 데이터를 매핑합니다.그런 다음 동일한 이름의 ROI에 적용을 선택합니다. 4D 시리즈로 전파 상자를 선택하고 내부 ROI인 픽셀을 설정하고 이 새 값으로 설정을 0으로 설정합니다.이 연구는 전이성 골육종 환자의 T2*이완 시간의 정량화를 보여줍니다. 이 환자에 대한 다양한 에코 시간과 함께 선택한 ROI에 대한 최소, 평균 및 최대 T2*값으로 피팅 곡선이 생성됩니다. 색상으로 인코딩된 T2*맵은 해부학적 방향을 위해 대비가 강화된 T1 강조 그라디언트 데코 이미지와 병합되었습니다.입력 다중 에코 그라데이션 데코 이미지를 획득 시간에 따라 정렬하는 것이 중요합니다. 이는 기본 설정 데이터베이스 드롭다운 메뉴의 외부 소프트웨어에서 획득 시간별로 이미징 데이터 시리즈를 정렬하여 수행할 수 있습니다. 당사의 프로토콜은 반복성과 재현성을 크게 향상시켜 다양한 암 연구에서 일관된 T2*이완 시간을 제공합니다.

Research

JoVE Journal

Medicine

Mesenteric Artery Contraction and Relaxation Studies Using Automated Wire Myography

자동 와이어 Myography를 사용 Mesenteric 동맥 수축과 휴식 연구

Proximal resistance vessels, such as the mesenteric arteries, contribute substantially to the peripheral resistance. These small vessels of between ...

연구

의학

Labeling Stem Cells with Ferumoxytol, an FDA-Approved Iron Oxide Nanoparticle

Ferumoxytol, FDA 승인 철 산화물 Nanoparticle과 함께 줄기 세포를 라벨링

Stem cell based therapies offer significant potential for the field of regenerative medicine. However, much remains to be understood regarding the in vivo ...

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Synthesis, Characterization, and Application of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoprobes for Extrapulmonary Tuberculosis Detection

초초파라마그네틱 산화질소 나노프로브의 합성, 특성화 및 적용

A molecular imaging probe comprising superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles and Mycobacterium tuberculosis surface antibody (MtbsAb) was ...

Polyethyleneimine-coated Iron Oxide Nanoparticles as a Vehicle for the Delivery of Small Interfering RNA to Macrophages In Vitro and In Vivo

Polyethyleneimine-coated Iron Oxide Nanoparticles as a Vehicle for the Delivery of Small Interfering RNA to Macrophages In Vitro and In Vivo

Polyethyleneimine 코팅 된 산화 철 나노 입자 작은 간섭 RNA의 세포에 배달 하는 수단으로 생체 외에서 그리고 Vivo에서

Because of their critical role in regulating immune responses, macrophages have continuously been the subject of intensive research and represent a ...

Tracking Superparamagnetic Iron Oxide-labeled Mesenchymal Stem Cells using MRI after Intranasal Delivery in a Traumatic Brain Injury Murine Model

외상성 뇌 손상 뮤린 모델에서 비강 내 전달 후 MRI를 사용하여 수퍼 파라마그네틱 철 산화물 표지 메젠키말 줄기 세포 추적

Stem cell-based therapies for brain injuries, such as traumatic brain injury (TBI), are a promising approach for clinical trials. However, technical ...

Measurement of Natural Killer Cell-Mediated Cytotoxicity and Migration in the Context of Hepatic Tumor Cells

간 종양 세포의 맥락에서 자연 킬러 세포 매개 세포 독성 및 이동의 측정

Natural killer (NK) cells are a subset of the cytotoxic lymphocyte population of the innate immune system and participate as a first line of defense by ...

Intratracheal Administration of Dry Powder Formulation in Mice

쥐에서 건조 분말 제형의 장내 투여

In the development of inhalable dry powder formulations, it is essential to evaluate their biological activities in preclinical animal models. This paper ...

Acetylcholine Re-Challenge After Intracoronary Nitroglycerine Administration

Coronary artery spasm (CAS) can be diagnosed in a large proportion of patients with recurrent angina with non-obstructive coronary artery disease (ANOCA) ...