Tyrimas skrandžio vėžio nuogas pelių naudojant rentgeno in-line etapas kontrastas imaging

tyrimo skrandžio vėžio nuogas pelių naudojant rentgeno in-line etapas kontrastinio vizualizavimo
tezės
Background
Šis dokumentas yra pranešti nauja vaizdo gavimo skrandžio vėžio be vizualizavimo agentų naudojimo. Abu skrandžio normalus regionai ir skrandžio vėžio regionai galima išskirti naudojant pagrindinis komponentas analizė (PCA), remiantis pilka lygis bendrai atsiradimo matricos (GLCM).
Metodai
žmogaus skrandžio vėžiu BGC823 ląstelės buvo implantuoti į skrandžius apie nude pelių. Tada, 3, 5, 7, 9 arba 11 dienų po to, kai vėžinių ląstelių implantacijos, nuogas pelės buvo paaukotos ir jų skrandžiai buvo pašalintas. Rentgeno in-line etapas kontrastinio vizualizavimo (XILPCI), rentgeno etapas kontrastinio vizualizavimo metodas, turi didesnį minkštųjų audinių kontrastą nei tradicinių absorbcijos radiografijos ir generuoja didesnės raiškos vaizdus. Skrandžio egzemplioriai buvo nufotografuota ūkio XILPCIs "krūvio sąsajos įtaisas (CCD) 9 mikronų vaizdo skiriamoji geba. Iš projektinė vaizdus "regiono interesų (Rois), remiantis GLCM PBS buvo paimti diskriminuoti skrandžio normalius regionus ir skrandžio vėžio regionus. Įvairūs etapai skrandžio vėžio buvo klasifikuojamos naudojant paramos vektorių mašinos (SVMs).
Rezultatai
Rentgeno in-line fazių kontrasto vaizdai nuogas pelėmis skrandžio egzempliorių aiškiai rodo skrandžio architektūras ir ankstyvą skrandžio detales vėžio. Fazės kontrastas kompiuterinė tomografija (KT) vaizdai nuogas pelėmis skrandžio vėžio egzempliorių yra geriau nei tradicinių absorbcijos CT vaizdų be iš vaizdo preparatais. Į faktūros parametrus remiantis GLCM normalių regionuose PBS rezultatai yra (F 1 + F 2) > 8,5, bet tie vėžio regionuose (F 1 + F 2) < 8.5. Klasifikavimas tikslumas yra 83,3%, kad klasifikuojant skrandžio pavyzdžius į skirtingus etapus naudojant SVMs.
Išvadas
Tai labai preliminari galimybių studija. Su dar tyrimų, XILPCI galėtų tapti neinvazinis metodas ateityje ankstyva skrandžio vėžio ar medicinos tyrimų.
Raktiniai žodžiai
rentgeno in-line etapas kontrastinio vizualizavimo rentgeno absorbcijos vaizdo Skrandžio vėžys pagrindinis komponentas analizė Pagalba vektorius mašina faktai
vėžys yra pasaulyje antra pagrindinė priežastis, dėl sergamumo. Skrandžio vėžys yra viena iš dažniausių priežasčių su vėžiu susijusios mirties Azijos [1]. Ankstyvas ir ankstyvas gydymas skrandžio vėžio vis dar vėžio prevencijos ir gydymo centre. Rentgeno tradicinis vaizdo žmogaus skeleto suteikia aukštos raiškos vaizdus, ​​bet iš žmogaus pilvo organų yra labai prasta. Pastaraisiais metais, nauja vaizdo gavimo metodas, kurios Rentgeno spinduliuotės in-line etapas kontrastinio vizualizavimo (XILPCI) atsirado. Šis vaizdo gavimo metodas yra daugiausia remiantis Rentgeno spindulių etapas pokyčio koeficientas po to, kai rentgeno eina per objektų. XILPCI minkštųjų audinių suteikia mikrometrų erdvinę skiriamąją gebą.
Ankstyvas vėžio aptikimo daugiausia priklauso nuo radiografijos vaizdus. Dabartinės egzaminavimo metodus skrandžiams daugiausia sudaro CT [2-5], magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) [4, 6], endoskopija [7, 8] ir dujų bario dvigubo kontrasto rentgeno gastrointestinalgraphy [9, 10]. Šių prietaisų vaizdo skiriamoji geba yra ant milimetro-mastu. Vaizdo skiriamoji geba, kad gali būti pasiektas rentgeno spinduliuotės fazės kontrastinio vizualizavimo (XPCI) yra ant mikronų-mastu. , Kurios Rentgeno spinduliuotės fazės poslinkio yra maždaug 1000 kartų didesnė negu absorbcija kaita. Šiuo metu yra tarptautinių mokslinių tyrimų grupių siūlančios įvairias kontrastinio vizualizavimo metodų skaičius. Dažniausiai naudojami metodai statyti XPCI sistemos apima rentgeno interferometru [11-13], difrakcijos patobulintą vaizdavimo [14-16], XILPCI [17, 18] ir rentgenogramą grotelės interferometru [19].
Erdvinė skiriamoji geba reiškia maitinimo išspręsti smulkias struktūras. Tankis rezoliucija (t.y., kontrastas rezoliucija) išreiškia subtilių tankio skirtumus. Šiuo metu, erdvinis mikro-KT nutarimas gali pasiekti 2 mkm [20] ir mikro-KT gali atskirti audinių tankio skirtumą 0,01 g /cm 3 [21], tačiau mikro-CT vaizdo skiriamoji geba yra dar ne milimetro masto be vizualizavimo agentų naudojimo. MRT užtikrina gerą kontrastą rezoliuciją ir erdvinę minkštųjų audinių rezoliuciją, bet MRT vaizdo skiriamoji geba yra tik milimetro skalės. Erdvinis rezoliucija riboja magnetinio stiprumo MRT ir sunku toliau didės.
Šiuo metu ankstyva skrandžio vėžio daugiausia priklauso nuo endoskopijos ir ji yra patvirtinta biopsija. Iš endoskopija vaizdo skiriamoji geba yra apie 0,56 mm, [22]. Pacientai pajuto skausmą nagrinėjimo procese, ir ten buvo perforacija ir kraujavimas.
Dujų bario dvigubo kontrasto rentgeno gastrointestinalgraphy rizika yra dažna klinikinė priemonė įvertinti virškinimo sąlygas. CO 2-bario dažniausiai naudojamas, nes didesniam saugumui ir už mažesnę kainą. Prieš egzaminą, kai aerogenic milteliai geriamos pacientams. Reakcijos tarp sausų miltelių nevyks tol, kol jie susiduria su vandeniu. Virškinimo trakto bus išplėsta iki pagamintos CO 2 dujų. Po kelių minučių, pacientai imtis žodžiu bario. CO 2-bario dvigubo kontrasto rentgeno vizualizavimo gali ne tik suteikti optimalią vizualizacija gleivinės pakitimų, bet ir įvertinti žarnyno peristaltiniu funkciją [9]. Tačiau šis metodas yra draudžiamas naudoti, kai pacientas yra įtariamas skrandžio ir žarnų perforacijos arba visiškai obstrukcija. Vaizdo skiriamoji geba yra ne milimetrai masto. Į nagrinėjimo proceso pacientams turi būti skiriama kelis rentgeno irradiations. Tai lėtai tuščias bario paciento išnagrinėjus kūno.
XILPCI derinama su CT, kuri suteikia vaizdus remiantis fazės tomografijos. Fazinio kontrasto KT taip pat žinomas kaip difrakcijos CT [23] ir yra potencialiai naudinga vaizdo metodas minkštųjų audinių, be iš vaizdo preparatais. Minkštųjų audinių XILPCI vaizdo raiška gali siekti 0,74 mkm be vaizdo preparatais. Tai padidina aptikimo tikslumą ir gali būti naudojama stebėti ankstyvosios vėžio pakitimus.
Metodai
Sąranka ir pavyzdžiai
Nude peles neturi normalių thymuses ir tik Thymus likučius ar nenormalus užkrūčio liaukos epitelio, kuris negali gaminti T ląstelės įprastomis užkrūčio epitelio padalijimo. Limfmazgiai ir blužnis limfocitai nuogas pelių yra labai mažos, todėl nuogas pelės yra gyvūnų, turinčių mažiau limfocitų ir nuogas pelėms taip pat rodomas odos ir plaukų atrofiją ir folikulų keratozė. Apskritai, nuogas pelių laikomas arčiausiai žmogaus genetinis modelis tarp laboratorinių gyvūnų tirti žmogaus ligų. Iš žmogaus vėžio įvairovė paprastai galėtų išgyventi nuogas pelių. Dėl jų imuninės sistemos deficitas, nuogas pelės neatstumsite audinius nuo kitų gyvūnų. Todėl, jie gali būti naudojami kaip gavėjų piktybinių žmogaus vėžio transplantacijos.
Prieš tyrimą, proceso, tiek, kad būtų imituotos fiziologinių sąlygų, susijusių su žmogaus skrandžius ir gauti aiškius vaizdus, ​​mes nustatėme, kad vaizdas buvo labai aišku, patenkinti mūsų eksperimentų reikalavimus, kai mes naudojamas skrandžio pavyzdžius nuvalytų iš maisto likučių ir pripildytas oro. Todėl mes nusprendėme naudoti skrandžio pavyzdžius dėl likusių eksperimentų oro užpildyti.
Nude pelėms buvo moterys ir sveria apie 16 g mūsų eksperimentams. 36 nuogas pelių viso buvo atsitiktinai suskirstyti į 6 grupes mūsų eksperimentų ir kiekviena grupė yra 6 nude pelių. Viena grupė yra nuogas pelės normalus grupė, o kiti 5 grupės yra nuogas pelės skrandžio vėžio grupės. Nuogas pelės nuogas pelės skrandžio vėžio grupių buvo anestezuoti pilvaplėvės ertmę injekuojant 0,72 mg (45 mg /kg) pentobarbitalio natrio. Po to, kai buvo anestezuoti, kiekvienas nuogas pelės gavo skersinį pjūvį jos pilvo. Skrandis buvo presuojama, pjūvis buvo ir žmogaus skrandžio vėžys BGC823 ląstelės [24] buvo persodinami į nuogas pelės skrandį. Tada, žaizda buvo susiūta. Kiekviena operacija truko apie 10 minučių. Maždaug po valandą, nuogas pelės pabudo. Po to, kai skrandžio vėžio ląstelių implantacijos, 2 dienų buvo leista perduoti, kad būtų galima galimų gyvūnų imuninio atsako. Po 3, 5, 7, 9 arba 11 dienų, nuogas pelėms buvo paaukota Ir nuogas pelių skrandžiai buvo pašalintas. Į skrandžiai buvo išvalytos ir užpildyti formalinu. Stemplės ir dvylikapirštės žarnos netoli skrandžio buvo atskirai rėminės iki siuvimo. Skrandžio mėginiai buvo nustatytas 10% formalinu tirpalo. Gyvūnas tyrimas patvirtino eksperimentinių gyvūnų etikos komiteto. Kokybės sertifikavimas gyvūnų yra Sheng Kubilas XV Ke (SCXK Pekinas) 2005-0004.
Principas XILPCI
Sinchrotroninis spinduliavimas [25] yra elektromagnetinė spinduliuotė, kurios kaltinami greitinantis daleles beveik šviesos greičiu magnetiniame srityje pagal Lorenco jėga, kai juda kintamu greičiu išilgai bėgių kelio liestinės kryptimi. Kaip šviesos šaltinis, jos privalumai yra akivaizdūs: plačios juostos, aukštos Kolimacinio, aukštos poliarizaciją, didelio grynumo, didelio ryškumo, siauras pulsą ir aukštą nuoseklumo. Sinchrotroninis spinduliavimas turi aukštą stabilumo, didelio našumo ir mikro-pluošto skersmens.
XILPCI eksperimentai buvo atlikti naudojant BL13W1 beamline Šanchajaus sinchrotonin Radiacinės priemonę (SSRF) [26]. BL13W1 beamline daugiausia pagaminti 2-dimensional vaizdus biologinių audinių, naudojant XILPCI. BL13W1 beamline dalinis įrenginys iš SSRF buvo vaizduojamas kaip 1 pav XILPCI taip pat vadinama Frenelio difrakciją [27, 28] arba koaksialiniu fazinio kontrasto vaizdus. 1995 metais, A. [29] Snigirev naudojamas sinchrotroninę šviesos šaltinis gauti fazinio kontrasto vaizdus. XILPCI metodas nereikalauja laiko nuoseklumą šviesos šaltinį. Ji gali naudoti įvairių spalvų šviesos šaltinių, todėl panaikinant už našta sudėtingumo nespalvoto sistemos poreikį. Šis metodas gali tiesiogiai naudotis mikro-Focus rentgeno šaltinius vietoj sinchrotronine spinduliuotės šaltinių. Šis pranašumas gali XILPCI tinka klinikinės medicinos ateityje. 1 paveiksle BL13W1 beamline dalinio galimybe SSRF nuotrauka. 1. daugiamatis pavyzdys stalo. Egzemplioriai yra ant pavyzdžio lentelę sukti ir egzemplioriai buvo gauti skirtingų kampų. 2. Rentgeno spinduliais CCD. Jis gaunamas egzempliorių "projektinė vaizdus su aukštos rezoliucijos. 3. Tikslus Kreipiančioji liniuotė. Jis gali kontroliuoti tikslų atstumą nuo CCD pateiktus pavyzdžius.
Kai rentgeno spindulių eina per pavyzdį, kaip įprasta optinis, kompleksas lūžio rodiklis gali būti naudojamas apibūdinti jų savybes. Lūžio rodiklio n yra šiek tiek mažesnis už 1 skaičius, gali būti parašyta, kaip: =
1
-
δ
- CR.LT iβ
(1) nekilnojamojo komponentas δ atstovauja etapą; ir įsivaizduojamas dalis β yra absorbcijos terminą. δ yra susijęs su fizinio fazės poslinkio skirsnio P; ir β yra susijęs su linijiniu absorbcijos koeficiento medžiagos mkm. Tarp jų santykiai yra taip: δ
=
ρ
El
R
El
λ
2
2
π
,
β
=
μλ
4
π
(2) P
=
2
πδ
λ
,
μ
=
4
πβ
λ
(3) λ yra rentgeno bangos, ρ e yra elektronų tankis medžiagoje r e yra klasikiniu elektronų spindulys, ir jų dydis yra nustatomas pagal elektronų tankio objektų "interjero struktūrų.
Kai rentgeno spindulių eina per objektą, jo fazės ir amplitudės kaita. Etapas pokytis yra nustatomas pagal δ, ir amplitudė slopinimas yra nustatomas pagal beta. Rentgeno, lengvesnius elementus (pavyzdžiui, C, H, O, ir tt) medžiagos, δ yra 1000 kartų daugiau nei atomo, pažymėto todėl etapas kaita kiekis yra daug didesnis nei kaitos kiekio rentgeno absorbcijos slopinimas , Kai rentgeno bangos yra labai trumpas, silpna sugeriančias medžiagas, maži pokyčiai tankis taip pat gali gaminti didelius faze, taip įgyti aukštą fazių kontrastas. Erdvinis fazių kontrasto vaizdo raiška gali siekti mikronų masto ir labai plona mikrostruktūra objekto galima pastebėti.
Kai vienodos įsikišimo šviesos bangos pro nelygaus paviršiaus objektas, jos neišvengiamai generuoja fazių pokyčius, ty bangos "iškraipymo. Jei iškraipymas bangos toliau plisti tam tikru atstumu, Iškraipymas bangos kištis į neiškraipymo bangas. . Taigi, galima daryti išvadą, kad gauti fazių kontrasto vaizdus reikalauja nuoseklios šviesos šaltinį ir tinkamus atstumus nuo šviesos šaltinio pateiktą pavyzdį ir nuo bandinio į detektorių
žingsniai XILPCI
konkrečiais eksperimentiniais metodais: nuogas pelės skrandžio bandiniai, kurių sudėtyje yra persodinami žmogaus skrandžio vėžiu BGC823 ląstelės buvo paimtas iš formalinu, suvynioti su izoliacinių medžiagų, ir ant pavyzdžio lentelę.
Mes nustatėme, kad rentgeno spindulių energijos 13 keV tiko vaizdo eksperimento reikalavimų, per mes pakartotinai debugged rentgeno energiją. Tai leis vaizdus per lengvas, jei energija yra didesnė nei 13 keV. Tai leis vaizdo Ekspozicijos laikas padidėjimą, jei energija yra mažesnė kaip 13 keV. Vaizdai taps tamsus, jei poveikio trukmė yra per trumpa. Kai mes padidinome ekspozicijos laiką, mums prireikė daugiau laiko šaudyti daugiau nei 1000 vaizdų CT vaizdo rekonstrukcija. Skrandžio pavyzdžiai bus lėmė rimtos deformacijos jei šaudyti laikas yra per ilgas. Taigi 13 keV yra optimalus parametras išsamių veiksnių. Atstumas nuo šviesos šaltinio iki pateiktą pavyzdį ilgis nuo SSRF rentgeno ištakų iki skrandžio pavyzdį dėl pavyzdžio lentelę. Atstumas buvo 59,3 m. Detektorius buvo 85 cm atstumu nuo bandinio, su 9 mikronų vaizdo skiriamoji geba ir veikimo laiką 35-45 ms. Prireikė maždaug 20 minučių gauti XILPCI projektinė vaizdus 0,1 laipsnio žingsniais nuo 0 laipsniu iki 180 iš skrandžio pavyzdį.
Žingsniai rentgeno tradicinės absorbcijos vaizdo
Tradiciniai absorbcijos CT vaizdų skrandžio vėžio egzemplioriai buvo padaryta naudojant SIEMENS Inveon skaitytuvai ir Inveon įsigijimas Darbo vieta su 1,5 paketu. Skrandžio vėžio mėginiai buvo įdėti į mėginio stalelio ir eksperimentuoti parametrai debugged operacijoje patalpoje, siekiant patenkinti eksperimento reikalavimų. Minimalus šios įrangos rezoliucija buvo 11 mkm. Iš rentgenoabsorbcine energijos buvo 80 keV ir 400 mA. Energijos parametrai buvę įranga maksimalus galingumas. Skrandžio vėžio egzempliorius buvo nuskaitomi sukant 360 ° kampu. Ji reikalinga 967 s nuskaityti skrandžio vėžys pavyzdį ir rekonstruoti absorbcijos CT vaizdus vienu metu.
GLCM metodą
Mes naudojome 9 pilka lygis bendrai atsiradimo matricos (GLCM) tekstūra Charakteristikos kampinis antrame metu (ASM) , inercija, atvirkštinis skirtumas akimirka (IDM), entropija, koreliacija, sumos vidurkis (SA), skirtumas vidutinis (DA), suma entropija (SE) statuto ir skirtumas entropija (DE) [30]. GLCM yra apibrėžiamas kaip C ij
kampinis antrame momento formulę:. T
1
=
Σ
Aš
=
0
K -
1
Σ
j
=
0
K -
1
ij
2
(4) Inercijos formulė: T
2
=
Σ
Aš
=
0
K -
1
Σ
j
=
0
K -
1
Aš -
j
2
ij
(5) Atvirkštinė skirtumas momentas formulė: T
3
=
Σ
Aš
=
0
K -
1
Σ
j
=
0
K -
1
1
1
+
Aš -
j
2
ij
(6) Entropija formulę: T
4
= -
Σ
Aš
=
0
K -
1
Σ
j
=
0
K -
1
ij
prisijungti
C
ij
(7) ribinio pasiskirstymo, gautų iš GLCM. C
X
Aš
=
Σ
J
=
0
K -
1
c
ij
(8) c
Y
j
=
Σ
Aš
=
0
K -
1
c
ij
(9) μ
x
, μ
Y
, σ
x
, σ
Y
atitinkamai atstovauti vidurkiai bei standartinis nuokrypis ribinio pasiskirstymo
nurodyti pustoniai ir tikimybių suma skirtumas tarp i ir j Express taip:. c
x
+
Y
K
=
Σ
Aš
+
j
=
K
c
ij
K
=
0

1

2

⋯
,
2
K -
2
(10) c
x -
Y
K
=
Σ
Aš -
j
=
K
c
ij
K
=
0

1

2

⋯

K
- CR.LT 1
(11) koreliacijos formulę: T
5
=
Σ
Aš
=
0
K -
1
Σ
j
=
0
K -
1
ij
ij UAB - PCA

Normal

3-days

5-days

7-days

9-days

11-days

F1
7.01

• Rimtas skrandžio varikozinių stemplės venų kraujavimas dėl blužnies arterijų trombozės ir eilės arterijų šuntavimo
• BRCA1 įkūrėjas mutacijos nereikia prisidėti prie padidėjusios rizikos skrandžio vėžio Lenkijos gyventojų