OPUS 8 „Kwantyfikacja natlenienia tkanek nowotworowych mierzonych techniką BOLD-MRI-kalibracją z oxymetrią EPRI”

Instytucja nadzorująca: 
Narodowe Centrum Nauki
Kierownik projektu: 
Prof. dr hab. Stefan Jurga
Budżet: 
1 281 818,00 PLN
Data rozpoczęcia: 
11.05.2015
Czas trwania: 
36 miesięcy
Numer umowy: 
UMO-2014/15/B/ST4/04946

Spektroskopia rezonansu magnetycznego generalnie zajmuje się badaniem częstotliwości precesji spinów jądrowych (ang. Nuclear Magnetic Resonance), oraz niesparowanych elektronów w wolnych rodnikach i układach posiadających przynajmniej jeden niesparowany elektron (ang. Electron Paramagnetic Resonance). Powyższe metody leżą u podstaw obrazowania rezonansem magnetycznym (ang. Magnetic Resonance Imaging, MRI) oraz obrazowania elektronowym rezonansem paramagnetycznym (ang. Electron Paramagnetic Resonance Imaging, EPRI). Obrazowanie zmian patologicznych przy użyciu obrazowania MRI znalazło szerokie stosowanie w diagnostyce medycznej. Jego nieinwazyjność pochodzi z oddziaływania pola magnetycznego ze spinami protonów wodoru, lub innych, które są obecne w ciele ludzkim lub jego części. Rezonans magnetyczny pozwala na uzyskanie wysokiej jakości obrazów anatomicznych (2D, 3D lub dynamiczne pomiary w czasie), które w zależności od doboru parametrów oraz sekwencji pulsów przyjmują różny kontrast (T1, T2, gęstość protonowa PD). MRI nie jest jednak tylko metodą przeznaczoną do obrazowania anatomii organizmu. Oferuje ona również szeroki wachlarz możliwości obrazowania parametrów fizjologicznych jak dyfuzja, perfuzja, czy np. natlenienie tkanek. Większość z nich znalazła swoje zastosowanie jako diagnostyczne metody analizy jakościowej, gdzie wielkość zmian sygnału, który później jest rekonstruowany na obraz parametryczny, nie jest wartością strategiczną. Istotna jest natomiast głównie zaobserwowana zmiana wzrostu lub spadku mierzonego parametru, bez przekładu na dokładniejsze porównania np. w czasie trwania terapii.


Obrazy MRI ważone czasem relaksacji T1 (z lewej) oraz T2 (z prawej). Widoczne guzy komórek FaDu w myszy.
 
Nie wszystkie techniki zaimplementowane przez producentów tych urządzeń są zatem powszechnie uznane za metody liczbowe lub wymagają uprzedniej kalibracji. Jedną z technik o szerokim zastosowaniu neurologicznym jest technika obrazowa BOLD-MRI (ang. Blood Oxygenation Level Dependent MRI), która należy do grupy technik określonych mianem funkcyjnych MRI (fMRI). Obraz uzyskany tą techniką daje bezpośrednią informację o miejscach aktywności neurologicznej mózgu, przez obserwację wzrostu jego natlenienia. Choć technika BOLD-MRI zyskała popularność w wielu innych kierunkach nauk medycznych, to ze względu na różnorodny charakter jej sygnału, opinie na temat możliwości kwantyfikowalnego pomiaru natlenienia tkankowego za jej pomocą są bardzo różne. Jakkolwiek efekt, jakim zostaje wytworzony sygnał jest bezpośrednio związany z obecnością tlenu w tkance, na jego wielkość, oprócz obecności tlenu, mają wpływ też inne parametry fizjologiczne. W mózgu głównymi dwoma parametrami są objętość krwi mózgowej (ang. Cerebral Blood Volume, CBV) oraz perfuzja, czyli innymi słowy przepływ krwi w naczyniach kapilarnych (ang. Cerebral Blood Flow, CBF). W ostatnich latach BOLD-MRI stał się również bardzo popularną metodą do obrazowania natlenienia tkanek patologicznych, gdzie istotnym parametrem zwiastującym rezystywność guza na radiochemoterapię jest hipoksja. Popularność tej techniki oraz jej szerokie możliwości zastosowań zachęcają do przeprowadzenia próby jej kwantyfikacji dla guzów hipoksyjnych oraz niehipoksyjnych. Projekt w swoich założeniach posiada porównanie danych uzyskanych techniką BOLD-MRI
oraz ASL-MRI (ang. Arterial Spin Labelling Magnetic Resonance Imaging), używanej do pomiaru perfuzji tkanek, z oksymetrycznymi wynikami uzyskanymi metodą EPRI. Obie metody będą wsparte pomiarami anatomicznymi MRI oraz badaniami histopatologicznymi badanych tkanek nowotworowych pod kątem hipoksji oraz perfuzji. Podsumowując, celem podstawowym projektu jest kwantyfikacja danych uzyskanych za pomocą techniki BOLD-MRI przez bezpośrednie porównanie wyznaczonych wartości z wynikami oksymetrii EPRI.
Badania te będą wykonane in vivo na modelach zwierzęcych z zaimplantowanymi guzami oraz powtórzone kilkakrotnie w czasie trwania wzrostu guzów. Aby jednak cel ten mógł być osiągnięty, muszą być ustanowione cele pierwotne, którymi jest opracowanie nowej, przyspieszonej metody badawczej z dziedziny obrazowania oksymetrii EPR (obrazowanie przestrzenno - widmowe EPR, SS-EPRI), której wyniki zostaną porównane z wynikami metody klasycznej. W związku z powyższym zastosowana zostanie cyfrowa detekcja sygnałów EPR rejestrowanych w tomografie firmy Bruker wraz z cyfrową przystawką do rejestracji oraz analizy większej liczby harmonicznych (obecnie jest możliwa rejestracja jedynie dwóch pierwszych, docelowo ponad 30). Opracowane zostaną algorytmy do dopasowania sinogramów, umożliwiające znaczące zmniejszenie liczby rejestrowanych projekcji w obrazowaniu tak przestrzennym, jak również przestrzenno-widmowy. Dodatkowo, aby uzyskać dokładniejsze informacje o strukturze guza oraz wpływie innych czynników fizjologicznych na sygnał BOLD, pomiary metodą rezonansu magnetycznego będą wzbogacone innymi dostępnymi technikami obrazowania jak ASL (obrazowanie perfuzji), obrazowaniem anatomicznym czy np. badaniem angiograficznym. Badania zostaną wsparte ostatecznie analizą histopatologiczną sekcji guza za pomocą markerów hipoksji oraz perfuzji, którymi są pimonidazol oraz Hoechst 33342.
 

Kontakt | Baza kontaktów | RSS | Login
© 2017 CENTRUM NANOBIOMEDYCZNE UAM | ul. Umultowska 85, PL61614 Poznań, Poland | tel.+48 61 829 67 04.

Developed by drupalninja.pl