Extracto
Fundamento y objetivo
Para investigar de forma prospectiva la relación entre el coeficiente de difusión aparente (ADC) y celularidad en el pulmón cáncer.
Métodos
Sesenta pacientes histológicamente confirmados de cáncer de pulmón (41 hombres, 19 mujeres) fueron sometidos a resonancia magnética de difusión ponderada del pecho (con
valores de b Red de 50 y 1000 mm /s
2). La mediana significa ADC valor (ADCmean) y el valor mínimo ADC mediana (ADCmin) dentro de cada tumor primario se calcularon y se compararon con la mediana relación núcleo-citoplasma (NCR), que fue seleccionada para representar a la celularidad. La correlación entre la NCR y ADCmean /ADCmin se calculó con el software SPSS 18.0.
Resultados
Los valores medios, valores ADCmean ADCmin y mediana NCR fueron (1,07 ± 0,12) x 10
-3 mm
2 /s, (0,86 ± 0,14) × 10
-3 mm
2 /s, y (14,9 ± 2,6)%, respectivamente, en el adenocarcinoma; (0,88 ± 0,10) × 10
-3 mm
2 /s, (0,73 ± 0,12) × 10
-3 mm
2 /s, y (20,6 ± 4,4)%, respectivamente, en carcinoma de células escamosas; y (0,89 ± 0,13) × 10
-3 mm
2 /s, (0,67 ± 0,13) × 10
-3 mm
2 /s, y (18,3 ± 3,5)%, respectivamente en el cáncer de pulmón de células pequeñas. El NCR de carcinoma de células escamosas y cáncer de pulmón de células pequeñas es mayor que la de adenocarcinoma (P & lt; 0,01 y P = 0,002, respectivamente). Hubo una relación inversa entre ADCmean /NCR y ADCmin /NCR (r = -0,60; p = 0,001 yr = -0.47, P & lt; 0,001, respectivamente).
Conclusión
No es una relación inversa significativa entre la celularidad tumoral y ADC en el cáncer de pulmón. Sin embargo, la celularidad tumor muy probablemente no es el único determinante de la ADC
Visto:. Chen L, Zhang J, Chen Y, Wang W, Zhou X, X Yan, et al. (2014) Relación entre el coeficiente de difusión aparente y la celularidad tumoral en el cáncer de pulmón. PLoS ONE 9 (6): e99865. doi: 10.1371 /journal.pone.0099865
Editor: Michael R. Emmert-Buck, Instituto Nacional del Cáncer, de los Institutos Nacionales de Salud, Estados Unidos de América
Recibido: 9 Marzo, 2014; Aceptado: 16-may de 2014; Publicado: 11 Junio 2014
Derechos de Autor © 2014 Chen et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Disponibilidad de datos:. La autores confirman que todos los datos que se basan los resultados son totalmente disponible sin restricciones. Todos los datos se incluyen dentro del papel
Financiación:.. Estos autores no tienen ningún soporte o financiación reportar
Conflicto de intereses:. Todos los autores declaran que no existe conflicto de interés en
Introducción
el cáncer de pulmón comprende casi el 25% de todas las muertes por cáncer en todo el mundo, y sus tasas de incidencia han aumentado dramáticamente en los últimos años [1]. detección y evaluación de estadio tumoral en el cáncer de pulmón oportuna y precisa juega un papel crucial en la planificación de la terapia apropiada y determinar el pronóstico.
imágenes de difusión (DWI), que rastrea la tasa microscópica de la difusión del agua dentro de los tejidos , es un nuevo medio de progresión del tumor de vigilancia y respuesta al tratamiento. Debido a que proporciona información sobre la celularidad del tejido y la integridad de las membranas celulares, DWI tiene ventajas sobre las técnicas tradicionales de MRI anatómicas [2]. Con el advenimiento de la técnica de imagen paralelas y técnicas de RM eco-planar, DW imágenes de la cavidad abdominal y torácica ha sido posible con los tiempos de imagen rápida, lo que minimiza los efectos del movimiento fisiológico bruto de la respiración y el movimiento cardiaco [2]. Diferentes tejidos tumorales tienen diferentes estructuras celulares, que conducen a diferentes valores de ADC. Estudios previos realizados
in vitro
[3], [4] y en modelos animales [5], [6] mostraron que el valor ADC es muy inversamente correlacionada con celularidad del tumor y podría ser utilizado para predecir el grado del tumor y la respuesta a la terapia. Recientemente, una revisión sistemática y meta-análisis [7] sobre la base de la evidencia disponible en la actualidad también es compatible con este punto de vista en los pacientes. Tradicionalmente, la aplicación de DWI para la evaluación del pecho ha sido limitado por las vías respiratorias y el movimiento cardiaco, que causan graves artefactos de movimiento. Con el desarrollo de equipos de resonancia magnética de múltiples canales, y las técnicas de RM rápidas en combinación con imágenes paralelas en los últimos diez años, DWI integrado con resonancia magnética del tórax tiene cada vez más aplicaciones en la práctica clínica [2], [8]. Se ha informado de que DWI es capaz de evaluar efectivamente la eficacia terapéutica después del tratamiento [9]. Aún más, también se puede distinguir ganglios linfáticos con cáncer de pulmón metastásico de los que no [10], [11], cáncer de pulmón central desde su atelectasia asociada [12], y nódulos pulmonares solitarios malignas de las benignas [13]. Sin embargo, hasta ahora, no ha habido pocos estudios que se han discutido si esto es cierto en pacientes con cáncer de pulmón [2].
Por lo tanto, el objetivo de nuestro estudio fue evaluar prospectivamente si existe una relación entre la ADC y la celularidad tumoral histopatológico en el cáncer de pulmón.
Materiales y Métodos
los pacientes
el Comité de Ética de Investigación médica de la Tercera Universidad médica Militar (Chongqing, china) y revisado aprobado el presente estudio. escrito el consentimiento informado se obtuvo de cada participante antes del estudio. Entre febrero de 2012 y abril de 2013, 79 pacientes consecutivos con sospecha de cáncer de pulmón Se evaluó la elegibilidad si las lesiones eran de tamaño & gt; 20 mm. El tamaño de las lesiones se midió en la TC. Sesenta pacientes (41 varones, 19 mujeres) histopatológicamente confirmado con cáncer de pulmón fueron incluidos (Figura S1). Los diámetros de los tumores primarios eran 2,4 ~ 13,7 cm, con una media (4,9 ± 0,9) cm.
MR Imaging y DWI Métrica Medición
Todas las imágenes de RM se realizó en un escáner 3.0 Tesla (Trío Tim, Siemens, Erlangen, Alemania) en combinación con una bobina matriz de fase de 8 canales. DWI se obtuvo durante la respiración libre [14]. secuencias de DWI se realizaron con 5000/72 (tiempo de repetición mseg /tiempo de eco mseg), un espesor de la sección de 4 mm, un espacio de intersección de 0,8 mm, y un campo de visión de 400 x 400 mm. Tres señales fueron adquiridas por imagen con gradientes de difusión que sensibilizan en tres planos ortogonales y los valores de b de 50, y 1000 seg /mm
2 durante la respiración libre. Para minimizar la influencia de los movimientos respiratorios en la calidad de los datos, se tomaron dos enfoques: (1) entrenamiento respiratorio, y (2) guiada respiración libre (instrucciones del técnico en radiología de imagen). Fat fue suprimida por la colocación de un pulso de radiofrecuencia selectivo en frecuencia antes de la secuencia de impulsos. Todos los ADCs (ADCmean, ADCmin) se midieron por dos radiólogos de tórax con 8 y 11 años de experiencia. Al describir el retorno de la inversión para la medición de los indicadores de DWI, se intentó aprovechar la parte sólida de los tumores mediante imágenes de la biopsia guiada por TC (Siemens Plus 4), ver Figura 1-3.
A, biopsia guiada por TC; B, T2WI-TIRM; C, mapa ADC y retorno de la inversión, donde se han medido los ADC se ilustran, 1 = retorno de la inversión; D, los resultados histopatológicos de la muestra del tumor (aumento original, HE x 400) que corresponde
A, la biopsia guiada por TC.; B, T2WI-TIRM; C, mapa ADC y retorno de la inversión, donde se han medido los ADC se ilustran, 1 = retorno de la inversión; D, los resultados histopatológicos de la muestra del tumor (aumento original, HE x 400) que corresponde
A, la biopsia guiada por TC.; B, T2WI-TIRM; C, mapa ADC y retorno de la inversión, donde se han medido los ADC se ilustran, 1 = retorno de la inversión; D, los resultados histopatológicos de la muestra del tumor (aumento original, HE x 400).
Correspondiente
Análisis de la celularidad del tumor
muestras histopatológicas fueron recubiertas con la tinta de marcado estándar (Kit de hematoxilina-eosina , Beyotime, Jiangsu, china) y se fijaron en formol al 10% tamponado durante 24 horas. Los resultados de histopatología fueron el estándar de referencia para el análisis de la celularidad. Todas las muestras histopatológicas fueron revisados por un anatomopatólogo con 20 años de experiencia en la histopatología
tumor celularidad se calculó a partir de 5 campos de alto poder arbitrariamente seleccionados en cada muestra utilizando un programa de ordenador (ImageJ;. Institutos Nacionales de Salud, Bethesda , MD) y el algoritmo siguiente: primero, de alta potencia digitalizada (× 40 objetivos) campos fueron tomados de las imágenes microscópicas originales con una escala de grises de 8 bits 512 × 512 matriz de visualización y, que se obtuvieron usando una cámara del microscopio digital ( Olympus DP12; Olympus, Tokio, Japón). datos de imagen binarios A continuación, se derivan de las imágenes de la muestra utilizando un valor umbral estimado a partir de análisis de histogramas de las imágenes de la muestra. Finalmente, el software calcula la celularidad basado en el número de puntos separados producidos por el procedimiento binario. El sistema de conteo automatizado realiza para dentro de 5% de tolerancia en todas las muestras. Los ajustes automatizados fueron idénticas para todas las muestras y los recuentos de células. Los resultados para los 5 recuentos de células de alta potencia de campo se utilizaron para derivar el recuento de células mediana para el espécimen. Este método de medición de la celularidad es similar a los métodos utilizados por otros investigadores que compararon las funciones de imágenes potenciadas en difusión con celularidad del tumor [15].
Análisis estadístico
Los análisis estadísticos se realizaron utilizando el software estadístico ( SPSS, versión 18.0; SPSS Inc., Chicago, IL, EE.UU.). Se utilizó la prueba de Kolmogorov-Smirnov para evaluar la desviación de la distribución normal para todos los datos. los coeficientes de correlación intraclase (ICC) se calcularon para evaluar la variación entre observadores en las mediciones métricas de DWI. Para comparar los valores y los valores ADCmean ADCmin entre los tipos histológicos de adenocarcinoma, carcinoma de células escamosas y el cáncer de pulmón de células pequeñas, se utilizó un análisis de varianza. La prueba de hipótesis post hoc se realizó de acuerdo con el método de Fisher protegida mínima diferencia significativa. Además, los coeficientes de correlación de Pearson se calcularon para evaluar la correlación entre valores /ADCmean valores ADCmin y la celularidad tumoral de los carcinomas de pulmón. Un valor de p menor de 0,05 fue considerado para indicar una diferencia estadísticamente significativa.
Resultados
Los valores de ADC en el cáncer de pulmón
Todas las imágenes DWI mostraron claramente que no hubo susceptibilidad significativa artefactos y que eran adecuados para su posterior evaluación. Todos los valores celularidad ADCmean, ADCmin y tumorales se obtuvieron con éxito (Tabla 1, Figura 1-3). Los CCI entre los dos radiólogos para la medición de ADCmean, los valores de celularidad ADCmin y tumorales fueron 0,93, 0,92, y 0,88, respectivamente. Los valores finales fueron la media de las dos mediciones. El valor ADCmean de los tumores primarios fue (1,00 ± 0,15) × 10
-3 mm
2 /s en total, (0,89 ± 0,13) × 10
-3 mm
2 /s en cáncer de pulmón de células pequeñas, (1,07 ± 0,12) x 10
-3 mm
2 /s en el adenocarcinoma, y (0,88 ± 0,10) × 10
-3 mm
2 /s de células escamosas carcinoma. Cada conjunto de datos está en línea con o aproximar una distribución normal (todos p & gt; 0,1). El análisis de varianza mostró diferencias significativas entre los tres grupos (P & lt; 0,05). El valor ADCmin de los tumores primarios fue (0,80 ± 0,15) × 10
-3 mm
2 /s en total, (0,67 ± 0,13) × 10
-3 mm
2 /s en cáncer de pulmón de células pequeñas, (0,86 ± 0,13) x 10
-3 mm
2 /s en el adenocarcinoma, y (0,73 ± 0,13) × 10
-3 mm
2 /s de células escamosas carcinoma. Cada conjunto de datos está en línea con o aproximar una distribución normal (todos p & gt; 0,1). El análisis de varianza mostró diferencias significativas entre los tres grupos (P & lt; 0,05).
La celularidad tumoral en el cáncer de pulmón
El NCR de los tumores primarios fue (16,7 ± 4,0%) en (20,6 ± 4,4)% del total, (18,3 ± 3,5)% en el cáncer de pulmón de células pequeñas, (14,9 ± 2,6)% en el adenocarcinoma y el carcinoma de células escamosas. Cada conjunto de datos está en línea con o aproximar una distribución normal (todos p & gt; 0,1). El análisis de varianza mostró diferencias significativas entre los tres grupos (P & lt; 0,05). Entre estos, los NCR de carcinoma de células escamosas ((20,6 ± 4,4)%) y el cáncer de pulmón de células pequeñas ((14,9 ± 2,6)%) eran más altas que la de adenocarcinoma ((14,9 ± 2,6)%), y la diferencia fue estadísticamente significativa (P & lt; 0,01 y P = 0,002, respectivamente). El NCR células de carcinoma de células escamosas fue mayor que la de las células de cáncer de pulmón de células pequeñas, pero la diferencia no fue estadísticamente significativa (p = 0,198).
La correlación entre ADC Valor y celularidad en el cáncer de pulmón
el análisis de correlación mostró que el valor ADCmean y el tumor de pulmón celularidad fue significativamente correlacionado negativamente (r = -0,60, P & lt; 0,001), véase la figura 4; Mientras tanto, los valores ADCmin y celularidad tumor de pulmón fueron significativamente correlacionados negativamente (r = -0,47, P & lt; 0,001), véase la figura 5.
AC, adenocarcinoma; SQCC, carcinoma de células escamosas; SLCC, cáncer de pulmón de células pequeñas
AC, adenocarcinoma.; SQCC, carcinoma de células escamosas; SLCC, cáncer de pulmón de células pequeñas.
Discusión
análisis de correlación
Hemos realizado tanto para ADCmean y ADCmin con celularidad del tumor y han demostrado que tanto ADCmean y ADCmin tenían una relación negativa con el tumor celularidad en el cáncer de pulmón. Matoba
et al
[16] El análisis de correlación realizado entre ADCmean y celularidad del tumor en 9 casos de cáncer de pulmón y ha encontrado los resultados similares como lo hicimos. Este resultado implica que DWI puede tener gran potencial aplicación en el diagnóstico y tratamiento de cáncer de pulmón. Más allá de distinguir el cáncer de pulmón a partir de tumores benignos y cáncer de pulmón central desde su atelectasia asociada, así como la estadificación ganglionar del cáncer de pulmón, DWI puede ser utilizado para evaluar la eficacia terapéutica después de un tratamiento temprano. métodos morfológicos, tales como las normas de la OMS y los criterios RECIST, son los métodos más utilizados para evaluar la terapia de tumores en la clínica. En comparación con estos métodos, los valores de ADC parecen cambiar significativamente mucho antes de lo que se producen cambios morfológicos [17], [18]. DWI es también útil para la biopsia percutánea guiada por TC de pulmón, que es el medio mínimamente invasivas más comunes de acceso a las muestras histopatológicas. Debido a la heterogeneidad de la distribución de tejido pulmonar, la tasa de biopsia positiva es de aproximadamente 80% [19] a 94,8% [20], y la exactitud necesita ser mejorado. La imágenes de DWI y mapa ADC auxiliar de ayuda a evitar los tumores no neoplásicos y seleccionar regiones de interés relativamente con mayor densidad de punción, lo que puede mejorar la exactitud de las biopsias de pulmón.
Nuestros resultados verifica experimentalmente la relación negativa entre la ADC y celularidad de una manera más cuantitativa y puede ser de valor para modelar con mayor precisión el proceso de difusión. Mayor relación núcleo /citoplasma reducirá el espacio extracelular que puede conducir a coeficiente de difusión aparente menor [2]. En el otro lado, el aumento de la celularidad dará lugar a más membranas de las células que las moléculas de agua (o partículas de ningún tipo) tendrían que difundirse a través. Esta adición de barreras también puede conducir a menor coeficiente de difusión aparente. Sin embargo, el modelo de regresión de la ADC, que hemos establecido, no puede explicar los datos observados perfectamente (r = -0,60). Además de la densidad celular, la proporción nuclear /citoplasma, y núcleos grandes, la difusión de las moléculas de agua también se ve afectada por muchos otros rasgos característicos de tumores, incluyendo la perfusión, la cantidad de proteínas macromoleculares intracelulares, la proliferación celular, y en el espacio extracelular en relación con el tejido normal [2], que puede ser una de las razones por las que el modelo no se ajustaba a los datos con exactitud.
Tanto los valores ADCmean ADCmin y se ha informado que se correlaciona inversamente con la glía y celularidad tumoral nonglial como resultado de la difusión restringida de agua [15], [21] - [23]. En el análisis de subgrupos de Chen
et al
[7], se informó de los valores ADCmean correlacionarse más inversamente a los valores ADCmin, y no hubo diferencias significativas entre los subgrupos de ADCmean y ADCmin (r = -0,70 y -0,60). Tampoco hubo diferencias significativas entre estos valores (-0.60 -0.47) y en nuestro estudio, lo que significa que la medición del valor ADC y celularidad del tumor es consistente y estable.
Nuestros resultados muestran que la celularidad tumoral de diferentes tipos histológicos de cáncer de pulmón no es lo mismo. Los resultados de los estudios de Matoba
et al
[16] y Razek
et al
[24] también muestran que la celularidad del adenocarcinoma fue significativamente menor que el de carcinoma de células escamosas en la no cáncer de pulmón de células pequeñas. Por lo tanto, se especula que los valores de ADC pueden proporcionar un valor para distinguir estos dos tipos histológicos diferentes de cáncer de pulmón. Sin embargo, se necesitan estudios más grandes, prospectivos para validar estos hallazgos.
Los indicadores para evaluar la celularidad tumoral incluyen la densidad celular, la relación nuclear citoplasmática y la proporción de células nuclear. La densidad celular se calculó dividiendo el área total de núcleos de células tumorales por el área de la sección de la histología. La relación núcleo-citoplasma se calculó dividiendo el porcentaje de la zona nuclear por el porcentaje de la zona citoplasmática. La proporción de células nuclear se calculó dividiendo el porcentaje de la zona nuclear por el porcentaje de la superficie celular. En comparación con la densidad celular, la relación núcleo-citoplasma y la relación de células nuclear no sólo pueden reflejar la densidad celular, pero también pueden reflejar la proporción nuclear /citoplasma y núcleos grandes, ya que todos estos factores influyen en los valores de ADC [2].
Hay algunas limitaciones en este estudio. En primer lugar, el estudio sólo incluyó adenocarcinoma, carcinoma de células escamosas y el cáncer de pulmón de células pequeñas y otros tipos histológicos de cáncer de pulmón raras, como el cáncer de pulmón de células grandes, no pueden ser incluidos. En segundo lugar, la densidad celular total se consideró para la comparación, por lo que las células tumorales no fueron separados de células no tumorales. Fisiológicamente, sin embargo, las células no tumorales también afectan a la difusividad del agua dentro del tejido, y la mayoría de los informes anteriores no distinguen las células tumorales. En tercer lugar, este estudio sólo se centró en la correlación de la celularidad del tumor y el valor de ADC en el sitio de la biopsia, que no puede representar a todo el tumor.
En conclusión, nuestro estudio mostró que el valor y el valor ADCmean ADCmin fueron significativamente negativa correlacionado con celularidad del tumor en pacientes con cáncer de pulmón. Sin embargo, la celularidad tumoral más probable es que no es el único factor determinante de la ADC.
Información de Apoyo
figura S1.
Diagrama de flujo que ilustra la selección de los estudios
doi:. 10.1371 /journal.pone.0099865.s001 gratis (TIF)