Ispitivanje želučanog karcinoma u miševima pomoću X-zraka u liniji fazni kontrast imaging

istrage želučanog karcinoma u miševima pomoću X-zraka u liniji fazni kontrast imaging pregled apstraktne pregled pozadine pregled Ovaj rad je izvijestiti novi oslikavanje želučanih karcinoma bez upotrebe sredstva oslikavanja. Oba želučani normalni regije i želučani regije raka mogu razlikovati pomoću analize glavnih komponenti (PCA) na temelju tamnih ko-nastanku matrice (GLCM).
Metode
ljudskog želučanog raka BGC823 stanice implantirane u želucima od miševa. Onda, 3, 5, 7, 9, ili 11 dana nakon stanice raka implantacije, golih miševa su žrtvovane, a želuci su uklonjene. X-ray u liniji fazni kontrast slike (XILPCI), X-ray fazni kontrast slikovna metoda, ima veći kontrast mekog tkiva od tradicionalnih apsorpcije radiografiju i stvara slike veće razlučivosti. Želučanog primjerci su snimljene od strane XILPCIs 'Charge Coupled uređaja (CCD) od 9 nm razlučivosti slike. PCA od projektivne Images 'regije interesa (ROI-ja) na temelju GLCM su izvađeni diskriminirati želudac normalne regije i želučanih regije raka. Različite faze želučanog karcinoma su klasificirani pomoću podrška vektorske strojeva (SVMs). Pregled Rezultati
The X-zraka u liniji fazni kontrast slike gole miševe želučanih primjeraka jasno pokazuju želučanog arhitekture i detalje o ranom želuca raka. Faza kontrast kompjutorizirana tomografija (CT) slike golih miševa želučanih uzoraka raka su bolje od tradicionalnih apsorpcija CT slikama bez uporabe sredstva oslikavanja. Rezultati PCA teksturnih parametara koji proizlaze iz GLCM normalnih regijama (F 1 + F 2) > 8.5, ali one regije raka je (F 1 + F 2) < 8.5. Točnost klasifikacije je 83,3% koji se klasificira želučane uzorke u različitim fazama korištenja SVMs.
Zaključci pregled Ovo je vrlo preliminarna studija izvodljivosti. S daljnjim istraživanjima, XILPCI mogao postati neinvazivna metoda za budućnost rano otkrivanje želučanog karcinoma ili medicinskih istraživanja. Pregled Ključne riječi pregled X-ray u liniji fazni kontrast slike X-ray apsorpcija slike Rak želuca Metodom glavnih komponenata Podrška vektor stroj Pozadina pregled rak je drugi vodeći svjetski uzročnik smrtnosti. Rak želuca je jedan od najčešćih uzroka raka povezanih smrti u Aziji [1]. Rano otkrivanje i rano liječenje želučanih karcinoma i dalje u fokusu prevenciji i liječenju raka. X-ray tradicionalno oslikavanje ljudskog kostura osigurava slike visoke rezolucije, ali to je od ljudskih trbušnih organa je vrlo slaba. U posljednjih nekoliko godina, nova slikovna metoda, X-ray u liniji fazni kontrast slike (XILPCI) je nastao. Ova metoda slike uglavnom temelji na faktor promjene faze X-zrakama nakon rendgenskih prolazi objekata. XILPCI mekih tkiva daje preciznim mjernim prostornu rezoluciju. Pregled Rano otkrivanje raka uglavnom ovisi o rendgenskoj slike. Sadašnje Metode ispitivanja želuca uglavnom sastoje od CT [2-5], magnetska rezonancija (MRI) [4, 6], endoskopija [7, 8] i plin-barij dvostruko kontrast X-ray gastrointestinalgraphy [9, 10]. Razlučivost slika od tih uređaja je na milimetar razmjera. Razlučivost slika koja se može postići rendgenskom fazni kontrast slike (XPCI) nalazi se na mikrona razmjera. Fazni pomak rendgenske je približno 1000 puta veći od promjene apsorpcije. Trenutno, postoji veliki broj međunarodnih istraživačkih timova predlažu razne metode kontrasta imaging. Pristupi Najčešće korišteni izgradnju XPCI sustavi uključuju X-ray interferometar [11-13], difrakcije Enhanced Imaging [14-16], XILPCI [17, 18] i X-zraka Rešetka interferometar [19]. Pregled Prostorna rezolucija izražava moć za rješavanje fine strukture. Gustoća razlučivost (tj, kontrast Rezolucija) izražava razlike suptilne gustoće. Trenutno je prostorna rezolucija mikro-CT je može doći do 2 um [20] i mikro-CT može razlučiti razliku gustoću tkiva od 0,01 g /cm 3 [21], ali je razlučivost slike mikro-CT je još uvijek na milimetarskom razmjerima bez upotrebe sredstva oslikavanja. MRI daje dobru rezoluciju kontrasta i prostornu rezoluciju od mekih tkiva, ali rezolucija MR slika je tek na milimetar razmjera. Prostorna rezolucija je ograničena magnetskom snagom MRI i teško ga je daljnjeg porasta.
Trenutno, rano otkrivanje karcinoma želuca uglavnom ovisi o endoskopije i to potvrđuje biopsije. Razlučivost slika endoskopije je oko 0,56 mm [22]. Pacijenti osjetio bol u procesu pregleda, a tu je opasnost od perforacije i krvarenje. Pregled Gas-barij dvostruko kontrast X-ray gastrointestinalgraphy je čest klinički alat za procjenu stanja probavnog sustava. CO 2-barij se najčešće koristi zbog veće sigurnosti i niže cijene. Prije ispitivanja, neki aerogenic praške se usmeno od strane pacijenata. Reakcije između suhog praha neće se održati do susreću vode. Gastrointestinalnog trakta će se proširiti proizvedenog CO 2 plina. Nakon nekoliko minuta, pacijenti su uzeti oralno barij. CO 2 barij dvostruko kontrast rendgenske imaging ne samo da osiguravaju optimalnu vizualizaciju sluznice abnormalnosti, ali i ocijeniti crijevnu peristaltičke funkciju [9]. Međutim, metoda je zabranjeno koristiti, kada pacijent je osumnjičen gastrointestinalnog perforacije ili potpune opstrukcije. Razlučivost slika u milimetar razmjera. U postupku pregleda, pacijenti moraju dobiti više X-ray ozračivanje. Je sporo prazan barij u tijelu pacijenta poslije ispitivanja.
XILPCI se kombinira sa CT, koji daje sliku na temelju faze tomografijom. Faza kontrast CT također poznat kao difrakcije CT [23], te je potencijalno koristan postupak za slikanje mekog tkiva bez upotrebe sredstva oslikavanja. XILPCI rezolucijom slike mekih tkiva može doći do 0,74 um bez uporabe sredstva oslikavanja. To povećava točnost detekcije i može se koristiti za promatranje rane lezije raka. Pregled metoda
postavljanje i primjerci
Goli miševi ne posjeduju normalne timusu i imaju samo timus ostatke ili abnormalnog timusa epitela, koje se ne može proizvesti T-stanice po uobičajenom podjelom timus epitela. Limfnih čvorova i slezene limfociti golim miševima su vrlo male, tako da goli miševi su životinje posjeduju manje limfocite i golim miševima također prikazati kože i kose atrofije i folikularnog keratoza. Općenito, miševe se smatra da je najbliže genetička modela kod laboratorijskih životinja, za proučavanje ljudskih bolesti. Razne humanih karcinoma općenito uspjeti u golih miševa. S obzirom na njihov imuni nedostatak, golih miševa ne odbacuju tkiva od drugih životinja. Dakle, oni se mogu koristiti kao primatelja za transplantaciju malignih karcinoma u ljudi.
U procesu pre-test, kako bi simulirao fizioloških uvjeta ljudskog želuca i da se jasne slike, otkrili smo da je slika bila vrlo jasna zadovoljiti zahtjeve naših eksperimenata, kada smo koristili želučanog uzorke očišćene od ostataka hrane i ispunjene zrakom. Stoga smo odlučili koristiti klima-punjene želudac uzoraka za preostalih eksperimenata.
Golih miševa bile su žene i težine oko 16 g u našim eksperimentima. Ukupno 36 golih miševa su slučajnim odabirom podijeljeni su u 6 skupina za našim eksperimentima, a svaka grupa je 6 golim miševima. Jedna skupina golih miševa normalno skupina, a ostali 5 skupine gole mišje želučanih skupine raka. Gole miševe u golih miševa želučanim skupine raka su anestezirane intraperitonealnom injekcijom od 0,72 mg (45 mg /kg) pentobarbital natrija. Nakon što je anestezirana, svaki akt miš dobio poprečni rez u trbuhu. Želudac se ekstrudira, napravljen je rez i ljudski rak želuca BGC823 stanice [24] su transplantirana u golih miševa želuca. Zatim, rana je zašivena. Svaka operacija je trajala oko 10 minuta. Nakon otprilike jednog sata, goli miš probudi. Nakon ugradnje želučane stanice raka, 2 dana je bilo dopušteno da prođe kako bi se omogućilo mogućih životinja imunoloških reakcija. Nakon 3, 5, 7, 9 ili 11 dana, golih miševa su žrtvovani, a želuci tih golih miševa su uklonjene. U želuci su očišćeni i napunjeni u formalinu. Jednjak i dvanaesnika u blizini želuca odvojeno su rešetkasti strane šava. Želučani Uzorci se fiksiraju u 10% otopini formalina. Studija životinjama odobrio pokusnoj životinji etičkog povjerenstva. Certifikat kvalitete životinja Sheng Chan XV Ke (SCXK Beijing) 2005-0004.
Načelo XILPCI pregled sinkrotronska radijacija [25] je elektromagnetsko zračenje u kojem tereti čestice ubrzane gotovo brzinom svjetlosti u magnetskom polje od Lorentzovu snagu kada se kreće u promjenjivom brzinom duž smjera kolosijeka tangente. Kao izvor svjetlosti, njegove prednosti su očite: široki pojas, visoke kolimacijskim, visoka polarizaciju, visoke čistoće, visokoj svjetlini, uski puls i visoku koherentnost. Sinkrotronsko zračenje ima visok stupanj stabilnosti, visoke propusnosti i promjera mikro-zrake.
Eksperimenti XILPCI provedena je korištenjem BL13W1 beamline smještaja u Šangaju sinkrotronsko zračenja (SSRF) [26]. BL13W1 beamline uglavnom proizvedene 2-dimenzionalne slike biološkim tkivima pomoću XILPCI. BL13W1 beamline parcijalni objekt SSRF je prikazana kao na slici 1. XILPCI također nazvao Fresnel difrakcije [27, 28] ili koaksijalni fazni kontrast snimanja. Godine 1995. A. Snigirev [29] koristi sinhrotronskim izvor svjetla dobiti fazni kontrast slike. XILPCI metoda ne zahtijeva vremenski usklađenost izvora svjetlosti. To se može koristiti za više boja izvora svjetlosti, dakle eliminira potrebu za tegobno složenosti crno-bijeli sustav. Postupak može izravno koristiti mikro-fokus izvora rendgenskih zraka umjesto izvora sinkrotronsko zračenja. Ova prednost može učiniti XILPCI pogodan za kliničke medicine u budućnosti. Slika 1 Slika BL13W1 beamline djelomičnom pogonu SSRF-a. 1. višedimenzionalni primjerak tablice. Uzorci se stavljaju na stol uzorka rotirati i primjerci dobiveni su u različitim kutovima. 2. Rendgenski CCD. Ona dobiva projektorom slike primjerci "s visokom razlučivosti. 3. Točno vodilica. To može kontrolirati točnu udaljenost od CCD-a u uzorcima.
Kad X-zraka prolazi kroz uzorak, kao obični optički, kompleks indeks loma može se koristiti za opisivanje njihove karakteristike. Indeks refrakcije n je nešto manji od broja 1, može se zapisati kao: n pregled = pregled 1 pregled - pregled δ pregled - pregled iβ pregled (1) Pravo je komponenta δ predstavlja fazu; i imaginarni dio β predstavlja apsorpcije pojam. δ je povezana s fizičkom faze sekcije pomak P; a β je povezan s linearnim koeficijent apsorpcije materijala J.!. Odnos između njih je kako slijedi: δ pregled = pregled ρ pregled e pregled r pregled e pregled λ pregled 2 pregled, 2 pregled, π pregled, pregled β pregled =
μλ pregled 4
π pregled (2) P pregled = pregled 2 pregled πδ pregled λ pregled, pregled μ
= pregled 4 pregled πβ pregled λ pregled (3) λ je X-ray valne duljine, ρ e je gustoća elektrona u materijalu, r e je klasični radijus elektrona, a njihova veličina je određena gustoća elektrona unutarnjih struktura objekata.
Kada X-zraka prolazi kroz objekta, njegovu fazu i amplitudu promjene. promjena faza određuje delta i amplituda prigušenja određena je P. U X-zrake, za lakši elementi (kao što su C, H, O, itd) materijala, δ je 1000 puta više od P, tako da je količina promjena faza je puno veća od količine promjena od X-zraka apsorpcije gušenja , Kada je X-ray valna duljina je vrlo kratko, za slabe apsorpcije materijala, male promjene gustoće može proizvesti velike faze smjene, čime se dobiva visoki kontrast faze. Prostorna rezolucija fazni kontrast slike mogu doći micron razmjera i vrlo fine mikrostrukturu objekta može promatrati.
Kad jedinstvena intervenira svjetlosni valovi prolaze kroz neravnu površinu objekta, oni neminovno stvaraju promjene faze, a to su iskrivljenje valova. Ako izobličenja valovi i dalje širiti na određenoj udaljenosti, iskrivljenje valovi će ometati bez izobličenja valova. . Dakle, može se zaključiti da je dobivanje fazni kontrast slike zahtijeva koherentnu izvor svjetla i odgovarajuće udaljenosti od izvora svjetlosti do uzorka i iz uzorka na detektor pregled Koraci XILPCI pregled posebnih eksperimentalnih metoda: gole miševe želučani primjerci sadrže transplantirani ljudski rak želuca BGC823 stanice uzete iz formalina, omotan s izolacijskim materijalima i stavio na stol uzoraka. pregled, otkrili smo da je snop energije X-zraka 13 keV je pogodna za potrebe snimanje eksperimentalnim putem i mi puta debugiran X-zraka energije. To će učiniti slike presvijetla, ako je energija veća od 13 keV. To će učiniti povećanje ekspozicije slike vremena, ako je energija manja od 13 keV. Slike će postati tamna, ako vrijeme ekspozicije je prekratak. Kad smo povećali vrijeme ekspozicije, trebalo nam je više vremena za snimanje više od 1000 slika za rekonstrukciju slike CT. Želučani primjerci će voditi do ozbiljnih deformacija ako je vrijeme shoot je predugo. Dakle, 13 keV je optimalan parametar sveobuhvatnih faktora. Udaljenosti od izvora svjetlosti u uzorku je duljina od SSRF izvorom rendgenskih zraka na želučanu uzorka na stolu uzorka. Udaljenost je bila 59,3 m. Detektor je bio 85 cm udaljenost od uzorka, sa 9 pm razlučivosti i vrijeme ekspozicije od 35-45 ms. Trebalo je oko 20 minuta da se dobije XILPCI projektorom slike za 0,1 stupnjeva koraka od stupnja od 0 do 180 od želučani uzorka. Pregled Koraci X-ray tradicionalnu apsorpcije slike pregled Tradicionalni apsorpcija CT slike želučane uzoraka raka odrađeno pomoću SIEMENS Inveon Skeneri i Inveon Acquisition radnom mjestu s 1.5 Service Pack. Želučani uzoraka raka su stavili na stol uzorka i parametara eksperimenta su debugiran u operacijskoj dvorani, kako bi se udovoljilo zahtjevima eksperimenta. Minimalna rezolucija ove opreme je 11 um. Energija X-ray je 80 keV i 400 μA. Energetski parametri su bili opreme je maksimalna snaga. Želučani primjerak raka skenirana okretanjem 360 °. To je potrebno 967 S skenirati želučane primjerak raka i rekonstruirati apsorpcija CT slika u isto vrijeme.
Metodu GLCM pregled smo koristili 9 tamnih ko-pojavljivanje matricu (GLCM) karakteristike tekstura kutnom drugom trenutku (ASM) , inercija, inverzni razlika trenutak (IDM), entropija, korelacija, suma prosjek (SA), razlika u prosjeku (DA), zbroj entropija (SE), a razlika entropije (DE) [30]. GLCM je definirana kao C ij pregled Kutna drugom trenutku formuli:. T pregled 1 pregled =
Σ pregled i pregled =
0 pregled K
- 1 pregled Σ pregled j pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled C pregled ij pregled 2 pregled (4) Inercija formula: T pregled 2 pregled = pregled Σ pregled i pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled Σ pregled j pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled i
- j pregled 2 pregled, C pregled ij pregled (5) Inverzni razlika trenutak formula: T pregled 3 pregled =
Σ pregled i pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled Σ pregled j
= pregled 0 pregled K
- 1 pregled 1 pregled 1 pregled + pregled ja
- j pregled 2 pregled, C pregled ij pregled (6) entropije formuli: T pregled 4
=
- Σ pregled i pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled Σ pregled j pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled C pregled ij pregled log pregled C
ij
(7) marginalna distribucija izveden iz GLCM. c pregled x pregled i pregled =
Σ pregled j pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled c pregled ij pregled (8) c pregled y pregled j pregled = pregled Σ pregled i pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled c
ij pregled (9) μ pregled x pregled, μ pregled y pregled, σ pregled x pregled, σ pregled y
odnosno predstavlja srednju vrijednost i standardnu ​​devijaciju najnižoj distribucije
navesti u sivim tonovima i zbroj vjerojatnosti razlika između i i j izričitog kako slijedi:. c pregled x
+ pregled y pregled k pregled =
Σ pregled i
+ pregled j pregled = pregled k pregled c pregled ij pregled k pregled = pregled 0 pregled pregled 1 pregled pregled 2 pregled, pregled ⋯ pregled, pregled 2 pregled, K
- 2 pregled (10) c pregled x
- y pregled k pregled =
Σ pregled ja
- j pregled = pregled k pregled c pregled ij pregled k pregled = pregled 0 pregled pregled 1 pregled pregled 2 pregled, pregled ⋯
pregled K pregled - pregled 1 pregled (11) Korelacija formula: T pregled 5 pregled = pregled Σ pregled i pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled Σ pregled j pregled = pregled 0 pregled K
- 1 pregled ij pregled C pregled ij pregled - PCA

Normal

3-days

5-days

7-days

9-days

11-days

F1
7.01 Oba autora pročitao i odobrio konačni rukopis. Pregled

• Teška želuca varikoziteta krvarenje zbog slezene tromboze arterije i redom arterijski bypass
• BRCA1 osnivači mutacije ne doprinose povećanim rizikom od raka želuca u poljskom stanovništva