小動(dòng)物 CT及PET/CT在肺部研究中的應(yīng)用

背景：隨著武漢的逐步解封，這場肆虐中華大地的新冠肺炎終將走向尾聲。由于我國政府及時(shí)有力的控制手段，國內(nèi)疫情已經(jīng)得到有效控制，但是其在世界其他地區(qū)還是持續(xù)蔓延中，這場戰(zhàn)役的艱苦性、病毒的危害性是被嚴(yán)重低估的。
 
截止到2020年4月1號(hào)晚20：00的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球新冠肺炎確診病例累計(jì)729021例，累計(jì)死亡43546例。
 
在新冠病毒檢測中，針對核酸檢測多次出現(xiàn)假陰性的情況，有影像科醫(yī)生曾呼吁診斷新冠肺炎的主要依據(jù)應(yīng)改為CT。疫情當(dāng)前，這一觀點(diǎn)引起了廣泛關(guān)注。后專家就此表示，CT作為影像學(xué)檢查，其陰影表現(xiàn)在各種肺病都可以出現(xiàn)，無法區(qū)分患者感染了哪種病毒。因此，CT可以起到篩查疑似病人的作用，而不足以確診新冠肺炎，檢測到呼吸道新冠病毒核酸仍然是確診的金標(biāo)準(zhǔn)。核酸檢測與CT各有應(yīng)用價(jià)值，只有兩者并重，才更有利于疫情的防控。
 
新冠病毒是如何做到讓人談“冠”色變的呢？這是因?yàn)榉尾渴切鹿诓《竟�擊的主要部位，重癥新冠肺炎患者在最后往往出現(xiàn)呼吸困難，肺炎、呼吸衰竭甚至死亡。本次事件，也讓普通民眾了解到了CT對肺部的診斷有著重大意義。
 
前言

肺是呼吸系統(tǒng)的主要器官，除了主管呼吸功能以外還具備非呼吸性的防御、免疫及內(nèi)分泌代謝功能等。肺對于我們?nèi)祟悂碚f至關(guān)重要，因此肺部發(fā)生的疾病也嚴(yán)重威脅著人類健康。臨床前分子影像小動(dòng)物CT及小動(dòng)物PET/CT，是探究肺部疾病的重要影像學(xué)工具。
 
 
案例一：EGFR突變誘導(dǎo)的非小細(xì)胞肺癌鼠

使用設(shè)備：Micro CT (型號(hào)：NEMO)
影像軟件：Avatar
   
肺癌是常見癌癥( 發(fā)病率11.6%) 和首要的腫瘤死因( 死亡率18.4%) ，80% 以上的患者病理診斷是非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)。40％~80％的 NSCL 患者過度表達(dá)表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）。EGFR突變誘導(dǎo)的非小細(xì)胞肺癌小鼠常常作為該疾病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，Micro-CT特有的無創(chuàng)、連續(xù)性可以對腫瘤的形態(tài)、大小持續(xù)觀察，也為肺癌藥物的療效提供影像支持。
   

 案例二、肺部腫瘤大面積彌散

使用設(shè)備：Micro PET/CT中的CT系統(tǒng) (型號(hào): supernova Ⅲ) 
影像軟件：Avatar  
小鼠左肺及皮下種植腫瘤細(xì)胞。左肺被腫瘤大面積侵占，所以呈現(xiàn)與內(nèi)臟組織一致的顏色，而右邊的正常肺部由于充滿肺泡呈現(xiàn)低密度偏白色。由于肺部組織具有的生理特殊性，使得小動(dòng)物CT設(shè)備在肺部有著良好的應(yīng)用（不需借助造影劑）。
   
 
案例三：肺部腫瘤抑制基因研究

使用設(shè)備：Micro CT (型號(hào)：Super Nova)
影像軟件：Avatar 在全球范圍內(nèi)，肺癌是癌癥相關(guān)死亡中最主要的原因。然而, 肺癌的腫瘤抑制基因仍有待系統(tǒng)測定。在使用我司產(chǎn)品發(fā)表的這篇文章中，作者報(bào)道了轉(zhuǎn)錄因子家族成員之一的干擾素因子8，它是一個(gè)強(qiáng)有力的肺腫瘤抑制基因。在肺癌組織中，IRF8的表達(dá)經(jīng)常減少，與非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者預(yù)后相關(guān)。
  TetO-KrasG12D/CC10rtTA模型鼠鼻內(nèi)感染lenti-Puro (對照組) 或者lenti-IRF8 (IRF8組)，IRF8組在CT掃描前喂食DOX食物將近2個(gè)月，在TetO-KrasG12D/CC10rtTA模型鼠中IRF8的異位表達(dá)降低了腫瘤的發(fā)生。
 
詳情請見：Jinxia Liang, Feng Lu, et al. IRF8 induces senescence of lung cancer cells to exert its tumor suppressive function. Cell Cycle.2019
 
案例四：肺部腫瘤功能代謝研究

使用設(shè)備：Micro PET/CT(型號(hào)：MIRA)
影像軟件：Avatar 小動(dòng)物pet/ct在肺部腫瘤中，不僅可以顯示腫瘤的位置、大小、形態(tài)等解刨學(xué)結(jié)構(gòu)信息，還能根據(jù)FDG濃聚的程度鑒別良惡性質(zhì)，即提供腫瘤的功能代謝信息。
如下案例，在左肺有高濃度放射物質(zhì)聚集顯示嚴(yán)重病變。     小鼠肺部和皮下種植小鼠肺癌細(xì)胞（LLC），尾靜脈注射321.8μCi18F-FDG，代謝40分鐘后使用我司小動(dòng)物PET/CT 產(chǎn)品采集30min。
 
案例五：急性肺損傷研究

使用設(shè)備：Micro CT（型號(hào)：Super Nova）
影像軟件：Avatar
 
急性肺損傷（acute lung injury，ALI）是各種間接和直接致傷因素（包括機(jī)械因素、化學(xué)因素、生物因素）導(dǎo)致的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及肺泡上皮細(xì)胞損傷，致使急性低氧性呼吸功能不全�？梢岳�用脂多糖誘導(dǎo)肺損傷來研究該疾病。  
案例六：肺纖維化的定性分析

使用設(shè)備：Micro CT (型號(hào)：NEMO)
影像軟件：Avatar 特發(fā)性肺纖維化（Idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是一種病因不明、發(fā)病機(jī)制不清的致死性彌漫性肺間質(zhì)疾病，以各類炎癥細(xì)胞在肺間質(zhì)浸潤、纖維母細(xì)胞增生及纖維結(jié)締組織沉積于肺間質(zhì)為特征。利用Micro-CT對肺組織進(jìn)行成像，可以對纖維化進(jìn)展進(jìn)行定性分析，同時(shí)可利用平均CT值的變化情況評估病變組織的密度大小，從而對肺纖維化的發(fā)病區(qū)域及嚴(yán)重程度進(jìn)行定量性判斷。
    博來霉素經(jīng)氣管給藥誘導(dǎo)大鼠肺部纖維化（紅色：纖維化，綠色：正常組織） 
 
 
 
結(jié)尾：Micro CT和Micro PET/CT在肺部組織檢查等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，其中Micro CT無論是活體還是離體掃描都有非常良好的表現(xiàn)�；铙w掃描還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)的觀測，不僅可以驗(yàn)證造模成功與否，也可以長期連續(xù)的觀察來實(shí)現(xiàn)藥物有效性評估等。
 
目前，新冠病毒的模型鼠已成功建立，具有高分辨的臨床前影像設(shè)備為該病毒的研究正在發(fā)揮最大的科研價(jià)值并期待盡快轉(zhuǎn)化到臨床。進(jìn)一步，對動(dòng)物CT及PET/CT科研需求也正在呈現(xiàn)增長的趨勢！