Name: measurement of tumor t2* relaxation times after iron oxide nanoparticle administration
Uploaded: 2023-05-19T13:10:00
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Este trabajo fue apoyado en parte por una subvención del Instituto Nacional del Cáncer, número de subvención U24CA264298. Agradecemos a Dawn Holley, Kim Halbert y Mehdi Khalighi del Centro de Servicios Metabólicos de PET / MRI por su ayuda con la adquisición de escaneos PET / MRI en el Centro de Investigación Lucas en Stanford. Agradecemos a los miembros del laboratorio de Daldrup-Link por sus valiosos aportes y discusiones sobre este proyecto.

Este protocolo se ha generado para un ensayo clínico prospectivo e investigación coclínica. El estudio cumplió con la Ley de Portabilidad y Responsabilidad del Seguro de Salud (HIPAA) y fue aprobado por la junta de revisión institucional (IRB) de la Universidad de Stanford. Todos los pacientes o su representante legalmente autorizado firmaron un consentimiento informado por escrito, y todos los niños entre 7 y 18 años de edad firmaron un formulario de consentimiento.
1. Instalaci?...

<ol>
	<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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Nuestro protocolo nos permite medir los tiempos de relajación de T2* del tumor basados en secuencias de eco de gradiente de eco múltiple, un software externo y un complemento para crear mapas T2*. Los pasos críticos dentro del protocolo son la inclusión de la secuencia de gradiente de eco de eco múltiple con TE muy cortos en el protocolo de escaneo, y el ajuste monoexponencial de las imágenes de eco de gradiente de eco de eco múltiple utilizando software externo. Es importante organizar las imágenes de eco de gra...

La cuantificación no invasiva de los tiempos de relajación T2* tumoral en diversos tejidos del cuerpo con resonancia magnética (RM) está ampliamente establecida1. La justificación de este artículo es proporcionar un protocolo para la medición de los tiempos de relajación T2* del tumor que es independiente del software de escáner como Osirix2. Esto permitirá análisis uniformes de datos de imágenes de diferentes centros, diferentes escáneres y diferentes proveedores. De hecho, miles de usuarios podrían utilizar el mismo enfoque, aumentando así la estandarización de las mediciones de T2* tumoral. Las mediciones de T2* son utilizadas para diferentes propósitos por neurorradiólogos, expertos en imágenes cardíacas y expertos en imágenes abdominales, entre otros. Se han aplicado y optimizado secuencias de pulsos de resonancia magnética para medir los tiempos de relajación tisular T2* para la evaluación de hemorragias intracraneales3, contenido de hierro hepático 1,4 y contenido de hierro cardíaco 5,6, entre otros. Otros investigadores han utilizado mediciones T2* para generar estimaciones cuantitativas de acumulaciones de nanopartículas de óxido de hierro en tumores malignos 7,8. Sin embargo, muchos de estos enfoques anteriores utilizaban software institucional o software de escáner específico, que se limitaría a su uso en una institución específica o para procesar datos obtenidos en un escáner específico. Aquí, describimos un enfoque universalmente aplicable para generar mapas T2* tumorales y tiempos de relajación T2* tumorales basados en datos de resonancia magnética preclínicos o clínicos de cualquier escáner que pueda generar imágenes de eco de gradiente de eco múltiple. La secuencia de eco de gradiente requerida debe tener tiempos de primer eco muy cortos y un espaciado entre ecos cercanode 9,10. Las imágenes de eco de gradiente de eco múltiple se introducen en el software externo, se calculan los mapas T2* del tumor y se miden los tiempos de relajación del tumor T2*. El complemento T2 Fit Map en las curvas de decaimiento T2* de los modelos externos como un ajuste monoexponencial a S(t) = S o e-t/T2* 11 donde S(t) representa el valor de señaloproceso en un momento dado t; S 0 es el valor inicial de la señal o proceso en t =0; t denota tiempo; T2*, también conocido como el tiempo de relajación transversal aparente, caracteriza la tasa de decaimiento de la señal o proceso; y e es la base del logaritmo natural (aproximadamente igual a 2,71828). La ecuación describe una disminución exponencial, donde la señal o proceso disminuye con el tiempo en función de la tasa de decaimiento T2*. Cuanto mayor sea el valor de T2*, más lenta será la tasa de desintegración, y viceversa. El mismo software también se puede utilizar para introducir imágenes de eco de espín de eco múltiple y generar valores de T2 tumoral ajustando la curva de decaimiento T2 a S(t) = So e-t/T2. El ajuste de la curva se realizó utilizando software externo, sin incorporar un desplazamiento constante. Ambas curvas de decaimiento exhiben un comportamiento exponencial único, con T2* demostrando una duración más corta en comparación con T2.
En pacientes con hemosiderosis y hemocromatosis, la cuantificación del contenido de hierro hepático por biopsia tisular es el estándar de oro, mientras que la RM no invasiva es el punto de atención para establecer valores basales y monitorear los cambios a lo largo del tiempo de forma no invasiva12,13. Si bien la generación de mapas T2* para la cuantificación del hierro hepático está bien establecida4, no existe un protocolo estandarizado para medir los tiempos de relajación de T2* del tumor. Si bien los mapas T2* también pueden ser generados por el software del escáner, está limitado a un escáner y proveedor específicos. En el campo de la oncología, los estudios de imágenes en serie de un paciente determinado a menudo ocurren en diferentes escáneres, y los datos de resonancia magnética multicéntricos se adquieren en función de los estudios de imágenes de diferentes escáneres y diferentes proveedores. Además, la investigación de imágenes coclínicas se está implementando cada vez más y requiere la comparación de datos de resonancia magnética de pacientes y modelos de ratón que simulan su tumor. El propósito de este protocolo es proporcionar un protocolo para la medición de los tiempos de relajación T2* del tumor que sean independientes del software del escáner. Esto permitirá un análisis uniforme de los datos de imágenes de diferentes centros y diferentes escáneres. De hecho, miles de usuarios podrían utilizar el mismo enfoque, aumentando así la estandarización y la reproducibilidad de las mediciones de T2* tumoral. Nuestro protocolo utiliza software externo, que se puede descargar de Internet. Las imágenes de eco de gradiente de eco múltiple se introducen en el software y se ajustan a una fórmula de decaimiento monoexponencial para generar un mapa T2*, en el que se pueden medir los tiempos de relajación T2* del tumor utilizando regiones de interés (ROI) definidas por el operador5. Las nanopartículas de óxido de hierro pueden ser infundidas a diferentes dosis 14, En nuestro estudio, el paciente recibió una inyección de ferumoxitol (30 mg/ml) que contenía 510 mg de hierro elemental en un volumen de17 mL, a una dosis de 5 mg de hierro elemental por kg de peso corporal. Posteriormente se obtuvieron secuencias de eco de gradiente de eco múltiple15 utilizando parámetros de secuencia establecidos para la adquisición de datos.

<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

La relaxometría T2* es uno de los métodos establecidos para medir el efecto de las nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro en los tejidos tumorales con imágenes por resonancia magnética (RM). Las nanopartículas de óxido de hierro acortan los tiempos de relajación T1, T2 y T2* de los tumores. Si bien el efecto T1 es variable en función del tamaño y la composición de las nanopartículas, los efectos T2 y T2* suelen ser predominantes, y las mediciones T2* son las más eficientes en el tiempo en un contexto clínico. Aquí, presentamos nuestro enfoque para medir los tiempos de relajación T2* del tumor, utilizando secuencias de eco de gradiente de eco múltiple, software externo y un protocolo estandarizado para crear un mapa T2* con software independiente del escáner. Esto facilita la comparación de datos de imágenes de diferentes escáneres clínicos, diferentes proveedores y trabajos de investigación coclínicos (es decir, datos de tumores T2* obtenidos en modelos de ratón y pacientes). Una vez instalado el software, el complemento T2 Fit Map debe instalarse desde el administrador de complementos. Este protocolo proporciona detalles de procedimiento paso a paso, desde la importación de las secuencias de eco de gradiente de eco múltiple en el software, hasta la creación de mapas T2* codificados por colores y la medición de los tiempos de relajación T2* del tumor. El protocolo se puede aplicar a tumores sólidos en cualquier parte del cuerpo y ha sido validado en base a datos de imágenes preclínicas y datos clínicos en pacientes. Esto podría facilitar las mediciones de T2* tumoral para ensayos clínicos multicéntricos y mejorar la estandarización y reproducibilidad de las mediciones de T2* tumoral en análisis de datos coclínicos y multicéntricos.

<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64773/64773fig10.jpg"> Figura 10: El mapa T2* con un ROI superpuesto en la lesión de osteosarcoma metastásico que muestra la media y el valor de desviación estándar T2*. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64773/64773fig10large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<p class="jove_content biglegend" f...

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

Presentamos un protocolo estandarizado para la cuantificación de los tiempos de relajación T2* de los tumores utilizando software externo. Las imágenes de eco de gradiente de eco múltiple se adquieren y se introducen en el software para crear mapas T2* del tumor y medir los tiempos de relajación del tumor T2*.

Medición de los tiempos de relajación del tumor T2* después de la administración de nanopartículas de óxido de hierro

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

Nuestro protocolo permite mediciones estandarizadas de tumores T2* en varios escáneres, fabricantes e instituciones. Este protocolo permite la mejora de la garantía de calidad y una amplia capacidad clínica sin necesidad de lenguaje de programación. La principal ventaja de esta técnica es la capacidad de facilitar mediciones T2* tumorales confiables y consistentes en varios escáneres de resonancia magnética.Además, ofrece un enfoque accesible y fácil de usar, reduciendo las barreras de adopción. Los NOI pueden tener dificultades con la configuración adecuada de la secuencia y la selección del ROI. El consejo es seguir los pasos del protocolo, garantizar la disposición correcta de T y practicar el dibujo de ROI para una generación y ajuste precisos de mapas T2*.Comience iniciando el software OsiriX para instalar el complemento T2 Fit Map. Haz clic en el botón Plugins de la barra de menús y, a continuación, selecciona Plugins Manager en el menú desplegable. Una vez cargado el Administrador de complementos, seleccione T2 Fit Map de los complementos disponibles.Haga clic en Descargar instalación. A continuación, cierre el Administrador de complementos. Una vez que se reinicie el software, cargue las imágenes de secuencia deco de gradiente de eco múltiple como archivos DICOM en el software.Cambie la función del botón del ratón para dibujar una región de interés o ROI. Luego, desde el menú desplegable, seleccione Polígono ovalado o cerrado o la forma deseada y dibuje ROI en las imágenes requeridas con diferentes tiempos de eco. Seleccione los ROI de las imágenes con diferentes tiempos de eco para los que se requiere el mapa T2*.En el menú desplegable, haga clic en el botón Complementos, seleccione Filtros de imagen y luego seleccione T2 Ajustar mapa. Una vez que se hace clic en T2 Fit Map, se abrirá un cuadro de diálogo. Luego haga clic en Generar mapa.Para definir el ROI de la máscara en una serie de imágenes fuera de los datos, abra la serie deseada y seleccione un sector. En el menú desplegable ROI, selecciona Región de crecimiento y el botón de opción Región de crecimiento 3D. En el menú desplegable Algoritmo, seleccione Umbral Establezca los umbrales inferior y superior en 0 y X por ciento de la señal muscular contralateral, respectivamente.Nombre el ROI como desee. Luego haga clic en la imagen para colocar una semilla para el crecimiento del ROI y haga clic en Computar. En el menú ROI, seleccione Save All ROI of this Series (Guardar todos los ROI de esta serie).A continuación, abra el conjunto de datos en el visor 4D. Después de asegurarse de que los ROI están en el primer volumen 3D, en el menú ROI, seleccione Importar ROI(s)Aplicar máscara para asignar los datos seleccionando Establecer valores de píxeles a.A continuación, seleccione Aplicar a ROI con el mismo nombre. Marque la casilla Propagarse a la serie 4D, establezca los píxeles que están dentro de ROI y establezca En este nuevo valor como cero.Este estudio muestra la cuantificación del tiempo de relajación T2 * en un paciente con osteosarcoma metastásico. Se genera una curva de ajuste con valores T2* mínimos, medios y máximos para los ROI seleccionados con varios tiempos de eco para este paciente. Los mapas T2* codificados por colores se fusionaron con una imagen deco de gradiente ponderado T1 con contraste mejorado para la orientación anatómica.Es importante organizar las imágenes deco de gradiente de eco múltiple de entrada de acuerdo con sus tiempos de adquisición. Esto se puede lograr ordenando las series de datos de imágenes por tiempo de adquisición en el software externo en el menú desplegable de la base de datos de preferencias. Nuestro protocolo ha mejorado significativamente la repetibilidad y la reproducibilidad, proporcionando tiempos de relajación T2 * consistentes en diversos estudios de cáncer.

Research

JoVE Journal

Medicine

Mesenteric Artery Contraction and Relaxation Studies Using Automated Wire Myography

Contracción de la arteria mesentérica y Estudios de relajación con miografía cable automático

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

Investigación

Medicina

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

Etiquetado de las células madre con Ferumoxytol, uno de nanopartículas de hierro aprobada por la FDA de óxido

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

Analytical Techniques for Assaying Nitric Oxide Bioactivity

Técnicas analíticas para el ensayo de bioactividad del óxido nítrico

Nitric oxide (NO) is a diatomic free radical that is extremely short lived in biological systems (less than 1 second in circulating blood)1. NO may be ...

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

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

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Nanopartículas de óxido de hierro recubierto de polietilamina como vehículo para la entrega de ARN interferente pequeño a los macrófagos In Vitro e In Vivo

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

Seguimiento de células madre mesenquimales con etiqueta de óxido de hierro superparamagnético mediante RMN después de la entrega intranasal en un modelo de murino de lesión cerebral traumática

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

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