能谱CT结合影像纹理分析技术无创评价肺癌瘤内乏氧微环境状态的实验研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81571670
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2702.X射线与CT、电子与离子束
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Tumor hypoxia increases malignant phenotype, which is an important factor to chemoradiation resistance and poor prognosis. But so far there is no effective lung cancer in vivo hypoxia detection technology. Multi-parameter imaging of spectral CT with unique energy resolution and the resolution of the physical and chemical properties, can effectively show the tissue microenvironment. Our previous experimental results suggest that spectral CT iodine-based substances imaging and related parameters can reflect the lung tumor vascularization and heterogeneity, and image texture analysis technology can quantify subtle differences in image texture features, reflecting tumor hypoxia microenvironment difficultly to be observed visually. But quantitative analysis and spatial distribution of tumor hypoxia should be further explored. To this end, we intend to create a rabbit VX2 lung xenograft model, using the spectral CT imaging and texture features to obtain the parameters of tumor hypoxia. Therefore, this study aims to use image texture analysis based on spetral CT image to compare the texture features with immunohistochemical markers, to evaluate the the accuracy and relevance of this texture analysis method, and to establish radiological predictive model which reflect the degree of tumor hypoxia. This study from this new viewpoint of hypoxia imaging of spectral CT to lay a foundation for revealing tumor hypoxia and the variation of the microenvironment, and to provide adequate scientific basis for tumor individualized treatment.
肺癌乏氧是肿瘤恶性表型增加、对放化疗抗拒和患者预后不良的重要因素。但是到目前为止还没有有效的肺癌活体乏氧检测技术。能谱CT实现了CT的多参数功能成像, 可有效显示组织微环境。我们的预实验结果提示能谱CT功能成像及相关参数能够反映肺癌瘤内血管化及异质性,而图像纹理分析技术则可以将细微的纹理差异通过不同图像纹理特征量化,反映肉眼难以观察的瘤内乏氧微环境,但对肿瘤乏氧的定量分析及空间分布规律有待进一步探讨。为此,我们拟建立兔VX2肺移植瘤模型,获得肿瘤血管化及乏氧参数,并与免疫组织化学乏氧标志物进行对照研究,明确能谱CT成像结合图像纹理分析技术表征肿瘤乏氧的准确性及相关性,建立反映肿瘤乏氧程度的影像学预测模型。本研究将从能谱CT乏氧成像这个新视点为揭示肿瘤乏氧及微环境的变化规律奠定基础,为临床上开展肿瘤个体化治疗提供充分的科学依据。

结项摘要

肺癌是世界范围内肿瘤相关死亡的首要原因之一。肿瘤中的乏氧微环境是肺癌患者放疗抵抗的重要原因,能谱CT成像及相关参数能够反映肺癌瘤内血管化及异质性,而图像纹理分析则可以将不同图像纹理特征量化,反映瘤内乏氧微环境的差异。本研究建立兔VX2肺移植瘤模型,进行能谱CT成像以及纹理分析处理获得相关定量参数,并与免疫组织化学染色结果(肿瘤乏氧探针染色、HIF-1α表达水平及MVD计数)进行对照研究。研究结果发现能谱CT参数强乏氧组肿瘤静脉期标准化碘浓度(NIC)及静脉期能谱曲线斜率(λHU)显著高于弱乏氧组参数(P<0.05)。强乏氧组肿瘤较弱乏氧组肿瘤有更高的HIF-1α表达及MVD计数( P<0.05 )。Spearman相关性分析结果显示,能谱CT参数静脉期NIC及静脉期λHU与肿瘤乏氧探针染色、HIF-1α表达水平及MVD计数存在显著正相关性(r=0.609, r=0.608, r=0.432, r=0.472, r=0.457, r=0.529, P<0.05)。ROC分析结果显示,静脉期λHU具有较好的预测肿瘤乏氧状态的诊断效能,AUC为0.883,敏感性和特异性分别为85.7%和100%。纹理分析结果,65Kev最佳单能量图像分析显示纹理分析参数强乏氧组肿瘤动脉期峰度低于弱乏氧组肿瘤(P=0.046),强乏氧组肿瘤静脉期熵高于弱乏氧组肿瘤(P=0.012)。ROC分析结果显示,静脉期熵具有较好的预测肿瘤乏氧情况的诊断效能,AUC为0.789,敏感性和特异性分别为92.9%和63.6%。结合能谱CT参数及纹理分析,静脉期NIC结合静脉期熵较好的预测肿瘤乏氧情况的诊断效能,AUC为0.948,敏感性和特异性分别为92.9%和90.9%。能谱CT定量参数结合纹理分析在预测肿瘤乏氧状态方面具有较高的价值。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Correlation between dual-energy spectral CT imaging parameters and pathological grades of non-small cell lung cancer
双能能谱CT成像参数与非小细胞肺癌病理分级的相关性
  • DOI:
    10.1016/j.crad.2017.11.004
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    CLINICAL RADIOLOGY
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Lin, L. -Y.;Zhang, Y.;Wu, H. -W.
  • 通讯作者:
    Wu, H. -W.
影像组学在肺癌中的应用进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    国际医学放射学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余烨;吴华伟
  • 通讯作者:
    吴华伟
能谱CT评价兔VX2肺移植瘤乏氧程度的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国医学计算机成像杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林了一;余烨;程杰军;张凤;傅奕铖;吴华伟
  • 通讯作者:
    吴华伟
Diffusion-weighted MRI in solitary pulmonary lesions: associations between apparent diffusion coefficient and multiple histopathological parameters.
孤立性肺部病变的弥散加权 MRI:表观弥散系数与多种组织病理学参数之间的关联
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-29534-z
  • 发表时间:
    2018-07-26
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang F;Zhou Z;Tang D;Zheng D;Cheng J;Lin L;Xu J;Zhao X;Wu H
  • 通讯作者:
    Wu H
Assessment of Heterogeneity Difference Between Edge and Core by Using Texture Analysis: Differentiation of Malignant From Inflammatory Pulmonary Nodules and Masses
使用纹理分析评估边缘和核心之间的异质性差异:区分恶性与炎症性肺结节和肿块。
  • DOI:
    10.1016/j.acra.2016.04.009
  • 发表时间:
    2016-09-01
  • 期刊:
    ACADEMIC RADIOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Suo, Shiteng;Cheng, Jiejun;Wu, Huawei
  • 通讯作者:
    Wu, Huawei

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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