Abstract

fundo e

objetivo

Para investigar prospectivamente a relação entre o coeficiente de difusão aparente (ADC) e celularidade no pulmão câncer.

Métodos

Sessenta pacientes histopatologicamente confirmados com câncer de pulmão (41 homens, 19 mulheres) foram submetidos a ressonância magnética ponderada em difusão do tórax (com

valores b

de 50 e 1000 s /mm

2). A mediana significa ADC valor (ADCmean) eo valor ADC mínimo mediana (ADCmin) dentro de cada tumor primário foram calculados e comparados com o rácio médio nucleo-citoplasmático (NCR), que foi selecionado para representar a celularidade. A correlação entre a NCR e ADCmean /ADCmin foi calculado com SPSS 18.0 software.

Resultados

Os valores ADCmean, valores ADCmin média e mediana NCR foram (1,07 ± 0,12) × 10

-3 mm

2 /s, (0,86 ± 0,14) x 10

-3 mm

2 /s, e (14,9 ± 2,6)%, respectivamente, em adenocarcinoma; (0,88 ± 0,10) × 10

-3 mm

2 /s, (0,73 ± 0,12) × 10

-3 mm

2 /s, e (20,6 ± 4,4)%, respectivamente, em carcinoma de células escamosas; e (0,89 ± 0,13) × 10

-3 mm

2 /s, (0,67 ± 0,13) x 10

-3 mm

2 /s, e (18,3 ± 3,5)%, respectivamente no cancro do pulmão de pequenas células. A NCR de carcinoma de células escamosas e o cancro do pulmão de células pequenas é maior do que a de adenocarcinoma (P 0,01 e P = 0,002, respectivamente). Houve uma relação inversa entre ADCmean /NCR e ADCmin /NCR (r = -0,60, P = 0,001 e r = -0,47, P 0,001, respectivamente).

Conclusão

Há uma relação inversa significativa entre celularidade do tumor e ADC no câncer de pulmão. No entanto, celularidade tumor provavelmente não é o único determinante da ADC

Citation:. Chen L, Zhang J, Chen Y, Wang W, Zhou X, Yan X, et al. (2014) Relação entre coeficiente de difusão aparente e tumor da celularidade do câncer pulmonar. PLoS ONE 9 (6): e99865. doi: 10.1371 /journal.pone.0099865

Autor: Michael R. Emmert-Buck, Instituto Nacional do Câncer, National Institutes of Health, dos Estados Unidos da América

Recebido: 09 de março de 2014; Aceito: 16 de maio de 2014; Publicação: 11 de junho de 2014

Direitos de autor: © 2014 Chen et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Data Availability:. O autores confirmam que todos os dados subjacentes às conclusões estão totalmente disponíveis sem restrições. Todos os dados são incluídos dentro do papel

Financiamento:.. Esses autores não têm apoio ou financiamento para relatar

CONFLITO DE INTERESSES:. Todos os autores declaram que não há conflito de interesses

Introdução

o cancro do pulmão compreende quase 25% de todas as mortes por câncer em todo o mundo, e suas taxas de incidência têm aumentado dramaticamente nos últimos anos [1]. detecção e avaliação do estágio do tumor no câncer de pulmão oportunas e precisas desempenha um papel crucial no planejamento da terapia apropriada e determinar o prognóstico.

imagem ponderada em difusão (DWI), que acompanha a taxa microscópica de difusão da água dentro dos tecidos , é um novo meio de progressão do tumor monitorização e resposta ao tratamento. Porque fornece informações sobre a celularidade do tecido e da integridade das membranas celulares, DWI tem vantagens sobre técnicas de ressonância magnética anatômicos tradicionais [2]. Com o advento da técnica de imagem paralela e técnicas de imagem MR eco-planares, a imagem latente DW da cavidade abdominal e torácica tornou-se possível com tempos de imagem rápido, o que minimiza os efeitos do movimento fisiológico bruta de respiração e movimento cardíaco [2]. Diferentes tecidos tumorais têm diferentes estruturas celulares, que levam a diferentes valores de ADC. Estudos anteriores realizados

In vitro

[3], [4] e em modelos animais [5], [6] mostrou que o valor de ADC é altamente inversamente correlacionada com celularidade do tumor e pode ser utilizada para prever o grau de diferenciação tumoral e resposta à terapia. Recentemente, uma revisão sistemática e meta-análise [7] com base em evidências atualmente disponíveis também suporta este ponto de vista em pacientes. Tradicionalmente, a aplicação de DWI para avaliação do peito tem sido limitada pela respiratória e cardíaca movimento, o que causa graves artefactos de movimento. Com o desenvolvimento de equipamentos de ressonância magnética multicanal, e as técnicas de imagem de RM rápidas em combinação com imagens paralelas nos últimos dez anos, DWI integrado com MRI peito tem cada vez mais aplicações na prática clínica [2], [8]. Tem sido relatado que DWI é capaz de avaliar eficazmente a eficácia terapêutica após tratamento [9]. Ainda mais, ele também pode distinguir nódulos linfáticos com cancro do pulmão metastático daqueles sem [10], [11], o cancro do pulmão central a partir do seu atelectasia associada [12], e nódulos pulmonares solitários malignas de benignas [13]. No entanto, até agora, tem havido poucos estudos que têm discutido se isso é verdade em pacientes com câncer de pulmão [2].

Assim, o objetivo do nosso estudo foi avaliar prospectivamente se existe uma relação entre o ADC ea celularidade tumoral histopatológico no câncer de pulmão.

Materiais e Métodos

os pacientes

o Comité de Investigação Ética médica da Terceira Universidade médica Militar (Chongqing, China) revisto e aprovou o presente estudo. O consentimento informado foi obtido a partir de cada participante antes do estudo. Entre fevereiro de 2012 e abril de 2013, 79 pacientes consecutivos com suspeita de câncer de pulmão foram avaliados para elegibilidade se as lesões de tamanho foram 20 mm. O tamanho das lesões foi medida em CT. Sessenta pacientes (41 homens e 19 mulheres) histopatologicamente confirmados com câncer de pulmão foram incluídos (Figura S1). Os diâmetros de tumor primário foram 2,4 ~ 13,7 cm, média (4,9 ± 0,9) cm.

MR Imaging and DWI Metrics Medição

Todos os ressonância magnética foi realizada em um scanner de 3.0 Tesla (Trio Tim, Siemens, Erlangen, Alemanha), em combinação com uma bobina matriz fase de 8 canais. DWI foi obtido durante a respiração livre [14]. DWI sequências foram realizadas com 5000/72 (ms tempo de repetição /tempo de eco mseg), uma secção de espessura de 4 mm, uma abertura de intersecção de 0,8 mm e, de um campo de vista de 400 mm por 400 mm. Três sinais foram adquiridos por imagem com gradientes de sensibilização à difusão em três planos ortogonais e valores de b de 50, e 1000 seg /mm

2 durante a respiração livre. Para minimizar a influência do movimento respiratório na qualidade dos dados, foram tomadas duas abordagens: (1) treinamento respiratório, e (2) a respiração livre guiada (instruções do técnico de radiologia imaging). A gordura foi suprimida pela colocação de um impulso de radiofrequência de frequência selectiva antes da sequência de impulsos. Todos os ADCs (ADCmean, ADCmin) foram medidos por dois radiologistas peito com 8 e 11 anos de experiência. Ao delinear o ROI para a medição das métricas DWI, procurou-se desenhar na parte sólida dos tumores por imagem da biópsia guiada por tomografia computadorizada (Siemens Plus 4), veja a Figura 1-3.

A, biópsia guiada por tomografia computadorizada; B, T2WI-TIRM; C, mapa ADC e ROI onde ADCs foram medidos são ilustrados, 1 = ROI; D, o que corresponde resultados histopatológicos para a amostra de tumor (ampliação original, HE × 400)

A, biópsia guiada por tomografia computadorizada.; B, T2WI-TIRM; C, mapa ADC e ROI onde ADCs foram medidos são ilustrados, 1 = ROI; D, o que corresponde resultados histopatológicos para a amostra de tumor (ampliação original, HE × 400)

A, biópsia guiada por tomografia computadorizada.; B, T2WI-TIRM; C, mapa ADC e ROI onde ADCs foram medidos são ilustrados, 1 = ROI; D, o que corresponde resultados histopatológicos para a amostra de tumor (ampliação original, HE × 400).

tumor Análise celularidade

espécimes histopatológicos foram revestidas com tinta de marcação padrão (Kit de hematoxilina-eosina , Beyotime, Jiangsu, China) e fixados em formol a 10% tamponado por 24 horas. Os resultados histopatológicos foram o padrão de referência para a análise da celularidade. Todas as amostras histopatológicos foram revistos por um histopathologist com 20 anos de experiência em histopatologia

tumor celularidade foi calculado a partir de 5 campos de alta potência arbitrariamente seleccionados em cada amostra, utilizando um programa de computador (ImageJ;. National Institutes of Health, Bethesda , MD) e o seguinte algoritmo: em primeiro lugar, de alta potência digitalizado (× 40 objectivas) campos foram tomadas a partir das imagens microscópicas originais com uma escala de cinzentos de 512 × 512 matriz de exibição e de 8 bits, os quais foram obtidos usando uma câmara de microscópio digital ( Olympus DP12; Olympus, Tóquio, Japão). dados de imagem binários, em seguida, foram derivadas a partir das imagens da amostra utilizando um valor de limiar estimada a partir da análise do histograma das imagens da amostra. Finalmente, o software calculada a celularidade com base no número de pontos separados produzidos pelo procedimento de binário. O sistema de contagem automatizada realizada dentro de 5% de tolerância em todas as amostras. Os ajustes automáticos foram idênticos para todas as amostras e as contagens de células. Os resultados para as contagens de células 5 high-power-campo foram utilizados para obter a contagem de células mediana para a amostra. Este método de medição celularidade é semelhante aos métodos utilizados por outros investigadores que compararam características de imagem ponderada em difusão com celularidade tumor [15].

Análise Estatística

As análises estatísticas foram realizadas utilizando o software estatístico ( SPSS, versão 18.0; SPSS Inc, Chicago, IL, EUA). O teste de Kolmogorov-Smirnov foram utilizados para avaliar o desvio da distribuição normal para todos os dados. coeficientes de correlação intraclasse (ICC) foram calculados para avaliar a variação inter-observador nas métricas medições DWI. Para comparar os valores ADCmean e valores ADCmin entre os tipos histológicos de adenocarcinoma, o carcinoma de células escamosas e câncer de pulmão de pequenas células, foi utilizada a análise de variância. O teste de hipóteses post hoc foi realizada de acordo com a Fisher protegido método da diferença menos significativa. Além disso, os coeficientes de correlação de Pearson foram calculados para avaliar a correlação entre os valores valores ADCmean /ADCmin e celularidade tumoral de carcinomas pulmonares. Um valor de p inferior a 0,05 foi considerado para indicar uma diferença estatisticamente significativa.

Resultados

valores de ADC no cancro do pulmão

Todas as imagens DWI mostrou claramente que não houve susceptibilidade significativa artefactos e que eles eram adequados para uma avaliação mais aprofundada. Todos os valores da celularidade ADCmean, ADCmin e tumorais foram obtidos com sucesso (Tabela 1, Figura 1-3). As CCI entre os dois radiologistas para a medição do ADCmean, ADCmin e tumorais valores da celularidade foram 0,93, 0,92 e 0,88, respectivamente. Os valores finais foram a média das duas medições. O valor ADCmean dos tumores primários foi (1,00 ± 0,15) x 10

-3 mm

2 /s no total, (0,89 ± 0,13) × 10

-3 mm

2 /s em câncer de pulmão de pequenas células, (1,07 ± 0,12) × 10

-3 mm

2 /s no adenocarcinoma, e (0,88 ± 0,10) × 10

-3 mm

2 /s em células escamosas carcinoma. Cada conjunto de dados em linha com ou aproximadas uma distribuição normal (todos P 0,1). A análise de variância mostrou diferenças significativas entre os três grupos (P 0,05). O valor ADCmin dos tumores primários foi (0,80 ± 0,15) x 10

-3 mm

2 /s no total, (0,67 ± 0,13) × 10

-3 mm

2 /s em câncer de pulmão de pequenas células, (0,86 ± 0,13) × 10

-3 mm

2 /s no adenocarcinoma, e (0,73 ± 0,13) × 10

-3 mm

2 /s em células escamosas carcinoma. Cada conjunto de dados em linha com ou aproximadas uma distribuição normal (todos P 0,1). A análise de variância mostrou diferenças significativas entre os três grupos (P 0,05).

tumor celularidade no câncer de pulmão

A NCR dos tumores primários foi (16,7 ± 4,0)% em total (18,3 ± 3,5)% em câncer de pulmão de pequenas células, (14,9 ± 2,6)% no adenocarcinoma, e (20,6 ± 4,4)% em carcinoma de células escamosas. Cada conjunto de dados em linha com ou aproximadas uma distribuição normal (todos P 0,1). A análise de variância mostrou diferenças significativas entre os três grupos (P 0,05). Entre estes, os NCRs de carcinoma de células escamosas ((20,6 ± 4,4)%) e cancro do pulmão de pequenas células ((14,9 ± 2,6)%) foram maiores do que a de adenocarcinoma ((14,9 ± 2,6)%), e a diferença foi estatisticamente significativa (P 0,01 e P = 0,002, respectivamente). A NCR de células de carcinoma espinocelular foi maior do que a de células de câncer de pulmão de células pequenas, mas a diferença não foi estatisticamente significativa (P = 0,198).

A correlação entre ADC Valor e celularidade em Câncer de Pulmão

a análise de correlação mostrou que o valor ADCmean e tumor de pulmão celularidade foi significativamente correlacionada negativamente (r = -0,60, P 0,001), ver Figura 4; Enquanto isso, os valores ADCmin e celularidade do tumor de pulmão foram significativamente correlacionados negativamente (r = -0,47, P 0,001), ver Figura 5.

AC, adenocarcinoma; SqCC, carcinoma de células escamosas; SLCC, cancro do pulmão de pequenas células

AC, adenocarcinoma.; SqCC, carcinoma de células escamosas; SLCC, cancro do pulmão de pequenas células.

Discussão

análises de correlação

Temos realizado tanto para ADCmean e ADCmin com celularidade do tumor e mostraram que ambas ADCmean e ADCmin tinha uma relação negativa com tumor celularidade no câncer de pulmão. Matoba

et al

[16] análise de correlação realizada entre ADCmean e celularidade do tumor em 9 casos de cancro do pulmão e encontrou os resultados semelhantes, como fizemos. Este resultado implica que DWI pode ter grande potencial aplicação no diagnóstico e tratamento de cancro do pulmão. Além distinguir o cancro do pulmão de tumores benignos e cancro do pulmão central a partir da sua atelectasia associada, bem como armazenamento temporário do nó de linfa de cancro do pulmão, DWI pode ser utilizado para avaliar a eficácia terapêutica após tratamento precoce. métodos morfológicos, tais como os padrões da OMS e os critérios RECIST, são os meios mais utilizados para avaliar a terapia de tumores na clínica. Comparado a esses métodos, valores de ADC parecem mudar significativamente muito mais cedo do que alterações morfológicas ocorrer [17], [18]. DWI também é útil para biópsia percutânea pulmonar CT-guiada, que é o meio minimamente invasivos mais comuns para acessar espécimes histopatológicos. Devido à heterogeneidade da distribuição do tecido de pulmão, a taxa de biópsia positiva é de aproximadamente 80% [19] para 94,8% [20], e a precisão deve ser melhorada. O auxiliar imagens DWI e mapa ADC ajuda a evitar tumores não-neoplásicas e selecione ROIs com relativamente maior densidade para punção, o que pode melhorar a precisão das biópsias pulmonares.

Nossos resultados verifica experimentalmente a relação negativa entre ADC e celularidade de uma forma mais quantitativa e pode ser de valor para modelar com mais precisão do processo de difusão. Superior relação núcleo /citoplasma irá reduzir o espaço extracelular que pode levar a coeficiente de difusão aparente inferior [2]. No outro lado, a alta celularidade levará a membranas celulares mais que as moléculas de água (ou partículas de qualquer tipo), teria de se difundir através. Esta adição de barreiras também podem levar a menor coeficiente de difusão aparente. No entanto, o modelo de regressão de ADC, que nós estabelecemos, não pode explicar os dados observados perfeitamente (r = -0,60). Além disso a densidade celular, a relação núcleo /citoplasma, e grandes núcleos, a difusão de moléculas de água também é afectada por muitos outros aspectos característicos de tumores, incluindo perfusão, a quantidade de proteínas macromoleculares intracelulares, a proliferação de células, e o espaço extracelular em relação ao tecido normal [2], que pode ser uma das razões por que o modelo não se encaixam os dados exatamente.

Ambos ADCmin e valores ADCmean foram relatados para correlacionar inversamente com glial e celularidade tumor nonglial como resultado de a difusão restrita de água [15], [21] – [23]. Na análise de subgrupo de Chen

et al

[7], foram relatados os valores ADCmean correlacionar mais inversamente do que os valores ADCmin, e não houve diferenças significativas entre os subgrupos de ADCmean e ADCmin (r = -0,70 e -0,60). Também não houve diferenças significativas entre estes valores (-0.60 e -0.47) em nosso estudo, o que significa que a medição do valor ADC e tumor celularidade é consistente e estável.

Os nossos resultados mostram que a celularidade do tumor de diferentes tipos histológicos de cancro do pulmão não é o mesmo. Os resultados dos estudos de Matoba

et al [16] e Razek

et al [24] também mostram que a celularidade de adenocarcinoma foi significativamente menor do que a de carcinoma de células escamosas em não- cancro do pulmão de pequenas células. Por isso, especula-se que os valores de ADC pode fornecer algum valor para distinguir estes dois tipos histológicos diferentes de câncer de pulmão. No entanto, mais grandes, estudos prospectivos são necessários para validar esses achados.

Os indicadores para avaliar celularidade tumor incluídos densidade celular, a relação núcleo-citoplasma e relação de célula nuclear. A densidade celular foi calculada dividindo a área total de núcleos de células de tumor por a área da secção histológica. A relação núcleo-citoplasmática foi calculada dividindo a percentagem da área nuclear pelo percentual da área citoplasmática. A proporção do núcleo celular foi calculada dividindo a percentagem da área nuclear pela percentagem da área da célula. Em comparação com a densidade celular, a relação núcleo-citoplasmática e a proporção do núcleo celular não só pode reflectir densidade de células, mas também podem reflectir a relação núcleo /citoplasma e grandes núcleos, como todos estes factores afectam os valores de ADC [2].

Existem algumas limitações para este estudo. Em primeiro lugar, o estudo incluiu apenas adenocarcinoma, o carcinoma de células escamosas e câncer de pulmão de pequenas células, e outros tipos histológicos raros de cancro do pulmão, tais como o cancro do pulmão de células grandes, não puderam ser incluídos. Em segundo lugar, a densidade celular total foi considerada para efeitos de comparação, de modo que as células tumorais não foram separados a partir de células não tumorais. Fisiologicamente, no entanto, as células não tumorais também afectar a difusividade da água no interior do tecido, e a maioria dos relatórios anteriores não distinguir as células tumorais. Em terceiro lugar, este estudo apenas focado na correlação de celularidade do tumor e valor ADC no local da biópsia, que não pode representar todo o tumor.

Em conclusão, nosso estudo mostrou que o valor ADCmean eo valor ADCmin eram significativamente negativamente correlacionada com a celularidade do tumor em pacientes com câncer de pulmão. No entanto, celularidade tumor provavelmente não é o único determinante da ADC.

Informações de Suporte

Figura S1.

Fluxograma ilustrando a seleção de estudos

doi:. 10.1371 /journal.pone.0099865.s001

(TIF)