Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích ba chiều các mẫu ung thư tụy ở người bằng chụp X-quang dựa trên độ tương phản pha – chiều kích tiếp theo của chẩn đoán
Tóm tắt
Sự gia tăng toàn cầu của ung thư tuyến tụy ống (PDAC), vẫn có một trong những tỷ lệ sống sót thấp nhất, yêu cầu các công cụ hình ảnh mới để cải thiện khả năng phát hiện sớm và tinh chỉnh chẩn đoán. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá khả năng thực hiện chụp cắt lớp vi tính X-quang dựa trên độ tương phản pha với sự truyền bá của các mô ung thư tụy ở người đã được nhúng parafin và không có nhãn để đạt được một cái nhìn ba chiều (3D) chi tiết về mẫu khối u trong toàn bộ. Các sinh thiết punch của các khu vực có mối quan tâm đặc biệt đã được lấy từ các khối parafin sau khi phân tích mô học ban đầu các mảnh khối u nhuộm hematoxylin và eosin. Để bao phủ toàn bộ đường kính 3,5 mm của sinh thiết punch, chín tomogram riêng lẻ với các vùng chồng lấp đã được thu thập trong cấu hình chùm song song synchrotron và được ghép lại sau khi tái cấu trúc dữ liệu. Do độ tương phản nội tại dựa trên sự khác biệt về mật độ electron của các thành phần mô và kích thước voxel đạt được là 1,3 μm, PDAC và các tiền thân của nó đã được xác định rõ ràng. Các cấu trúc mô đặc trưng cho PDAC và các tiền thân của nó, chẳng hạn như ống tụy giãn nở, biểu mô ống thay đổi, sự xâm nhập của tế bào miễn dịch lan tỏa, sự gia tăng hiện tượng mô khối u và xâm lấn quanh thần kinh, đã được xác định rõ ràng. Một số cấu trúc có mối quan tâm đã được trực quan hóa trong ba chiều xuyên suốt sinh thiết mô. Giãn ống tụy với các kích thước và hình dạng không điển hình cũng như xâm lấn quanh thần kinh có thể được theo dõi liên tục bằng cách xem các lát tomographic nối tiếp và áp dụng phân đoạn bán tự động. Xác nhận mô học của các phần tương ứng đã xác nhận các đặc điểm PDAC đã được nhận diện trước đó. Tóm lại, mô học 3D ảo thông qua chụp X-quang dựa trên độ tương phản pha hình dung các cấu trúc mô liên quan đến chẩn đoán của PDAC trong toàn bộ của chúng, bảo tồn tính toàn vẹn của mô trong các sinh thiết mô nhúng parafin không nhãn. Trong tương lai, điều này không chỉ cho phép chẩn đoán toàn diện hơn mà còn có khả năng xác định các dấu hiệu khối u hình ảnh 3D mới.
Từ khóa
#ung thư tụy ống #chụp cắt lớp vi tính #độ tương phản pha #mô học 3D #sinh thiếtTài liệu tham khảo
Lippi G, Mattiuzzi C. The global burden of pancreatic cancer. Arch Med Sci AMS. 2020;16:820–4.
Bijou I, Wang J. Evolving trends in pancreatic cancer therapeutic development. Ann Pancreat Cancer. 2019;2:17.
Ilic M, Ilic I. Epidemiology of pancreatic cancer. World J Gastroenterol. 2016;22:9694–705.
Haugk B. Pancreatic intraepithelial neoplasia-can we detect early pancreatic cancer? Histopathology. 2010;57:503–14.
Distler M, Aust D, Weitz J, Pilarsky C, Grützmann R. Precursor lesions for sporadic pancreatic cancer: PanIN, IPMN, and MCN. BioMed Res Int. 2014;2014:474905.
Ryan DP, Hong TS, Bardeesy N. Pancreatic adenocarcinoma. N Engl J Med. 2014;371:1039–49.
Bailey P, Chang DK, Nones K, Johns AL, Patch A-M, Gingras M-C, et al. Genomic analyses identify molecular subtypes of pancreatic cancer. Nature. 2016;531:47–52.
Waddell N, Pajic M, Patch A-M, Chang DK, Kassahn KS, Bailey P, et al. Whole genomes redefine the mutational landscape of pancreatic cancer. Nature. 2015;518:495–501.
Haeberle L, Esposito I. Pathology of pancreatic cancer. Transl Gastroenterol Hepatol. 2019;4:50.
Kim JY, Hong S-M. Precursor lesions of pancreatic Cancer. Oncol Res Treat. 2018;41:603–10.
Hruban RH, Takaori K, Klimstra DS, Adsay NV, Albores-Saavedra J, Biankin AV, et al. An Illustrated Consensus on the classification of pancreatic intraepithelial neoplasia and intraductal papillary mucinous neoplasms. Am J Surg Pathol. 2004;28:977–87.
Hu J-X, Zhao C-F, Chen W-B, Liu Q-C, Li Q-W, Lin Y-Y, et al. Pancreatic cancer: a review of epidemiology, trend, and risk factors. World J Gastroenterol. 2021;27:4298–321.
Rawla P, Sunkara T, Gaduputi V. Epidemiology of pancreatic Cancer: global Trends, etiology and risk factors. World J Oncol. 2019;10:10–27.
McGuigan A, Kelly P, Turkington RC, Jones C, Coleman HG, McCain RS. Pancreatic cancer: a review of clinical diagnosis, epidemiology, treatment and outcomes. World J Gastroenterol. 2018;24:4846–61.
Basturk O, Hong S-M, Wood LD, Adsay NV, Albores-Saavedra J, Biankin AV, A REVISED CLASSIFICATION SYSTEM AND RECOMMENDATIONS FROM THE BALTIMORE CONSENSUS MEETING FOR NEOPLASTIC PRECURSOR LESIONS IN THE PANCREAS, et al. Am J Surg Pathol. 2015;39:1730–41.
Hong S-M, Goggins M, Wolfgang CL, Schulick RD, Edil BH, Cameron JL, et al. Vascular invasion in infiltrating ductal adenocarcinoma of the pancreas can mimic pancreatic intraepithelial neoplasia: a histopathologic study of 209 cases. Am J Surg Pathol. 2012;36:235–41.
Esposito I, Konukiewitz B, Schlitter AM, Klöppel G. Pathology of pancreatic ductal adenocarcinoma: facts, challenges and future developments. World J Gastroenterol. 2014;20:13833–41.
Crippa S, Giannone F, Schiavo Lena M, Belfiori G, Partelli S, Tamburrino D, et al. R status is a relevant Prognostic factor for recurrence and Survival after pancreatic Head Resection for Ductal Adenocarcinoma. Ann Surg Oncol. 2021;28:4602–12.
Vullierme M-P, Lagadec M. Predisposing factors for pancreatic adenocarcinoma: what is the role of imaging? Diagn Interv Imaging. 2016;97:1233–40.
Tanaka M, Fernández-del Castillo C, Adsay V, Chari S, Falconi M, Jang J-Y, et al. International consensus guidelines 2012 for the management of IPMN and MCN of the pancreas. Pancreatol Off J Int Assoc Pancreatol IAP Al. 2012;12:183–97.
Mukewar S, de Pretis N, Aryal-Khanal A, Ahmed N, Sah R, Enders F, et al. Fukuoka criteria accurately predict risk for adverse outcomes during follow-up of pancreatic cysts presumed to be intraductal papillary mucinous neoplasms. Gut. 2017;66:1811–7.
McGinnis T, Bantis LE, Madan R, Dandawate P, Kumer S, Schmitt T, et al. Survival outcomes of pancreatic intraepithelial neoplasm (PanIN) versus Intraductal Papillary Mucinous Neoplasm (IPMN) Associated pancreatic adenocarcinoma. J Clin Med. 2020;9:E3102.
Konings ICa, Canto W, Almario MI, Harinck JA, Saxena F, Lucas P. Surveillance for pancreatic cancer in high-risk individuals. BJS Open. 2019;3:656–65.
Overbeek KA, Levink IJM, Koopmann BDM, Harinck F, Konings ICAW, Ausems MGEM, et al. Long-term yield of pancreatic cancer surveillance in high-risk individuals. Gut. 2022;71:1152–60.
Kiemen A, Braxton AM, Grahn MP, Han KS, Babu JM, Reichel R et al. In situ characterization of the 3D microanatomy of the pancreas and pancreatic cancer at single cell resolution [Internet]. Cancer Biology; 2020 Dec. Available from: https://doi.org/10.1101/2020.12.08.416909.
Bronsert P, Enderle-Ammour K, Bader M, Timme S, Kuehs M, Csanadi A, et al. Cancer cell invasion and EMT marker expression: a three-dimensional study of the human cancer–host interface. J Pathol. 2014;234:410–22.
Albers J, Pacilé S, Markus MA, Wiart M, Vande Velde G, Tromba G, et al. X-ray-based 3D virtual histology—adding the next dimension to histological analysis. Mol Imaging Biol. 2018;20:732–41.
Metscher BD. MicroCT for comparative morphology: simple staining methods allow high-contrast 3D imaging of diverse non-mineralized animal tissues. BMC Physiol. 2009;9:11.
Metscher BD, Müller GB. MicroCT for molecular imaging: quantitative visualization of complete three-dimensional distributions of gene products in embryonic limbs. Dev Dyn. 2011;240:2301–8.
Dullin C, Ufartes R, Larsson E, Martin S, Lazzarini M, Tromba G et al. µCT of ex-vivo stained mouse hearts and embryos enables a precise match between 3D virtual histology, classical histology and immunochemistry. PLoS ONE [Internet]. 2017 [cited 2017 Aug 8];12. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5298245/.
Saccomano M, Albers J, Tromba G, Dobrivojević Radmilović M, Gajović S, Alves F, et al. Synchrotron inline phase contrast µCT enables detailed virtual histology of embedded soft-tissue samples with and without staining. J Synchrotron Radiat. 2018;25:1153–61.
Missbach-Guentner J, Pinkert-Leetsch D, Dullin C, Ufartes R, Hornung D, Tampe B, et al. 3D virtual histology of murine kidneys –high resolution visualization of pathological alterations by micro computed tomography. Sci Rep. 2018;8:1407.
Frohn J, Pinkert-Leetsch D, Missbach-Güntner J, Reichardt M, Osterhoff M, Alves F, et al. 3D virtual histology of human pancreatic tissue by multiscale phase-contrast X-ray tomography. J Synchrotron Radiat. 2020;27:1707–19.
Tapfer A, Braren R, Bech M, Willner M, Zanette I, Weitkamp T, et al. X-ray phase-contrast CT of a pancreatic ductal adenocarcinoma mouse model. PLoS ONE. 2013;8:e58439.
Töpperwien M, van der Meer F, Stadelmann C, Salditt T. Three-dimensional virtual histology of human cerebellum by X-ray phase-contrast tomography. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115:6940–5.
Baran P, Mayo S, McCormack M, Pacile S, Tromba G, Dullin C, et al. High-resolution X-Ray phase-contrast 3-D imaging of breast tissue specimens as a possible Adjunct to Histopathology. IEEE Trans Med Imaging. 2018;37:2642–50.
Eckermann M, Frohn J, Reichardt M, Osterhoff M, Sprung M, Westermeier F et al. 3D virtual pathohistology of lung tissue from Covid-19 patients based on phase contrast X-ray tomography. eLife 9:e60408.
Massimi L, Pieroni N, Maugeri L, Fratini M, Brun F, Bukreeva I, et al. Assessment of plaque morphology in Alzheimer’s mouse cerebellum using three-dimensional X-ray phase-based virtual histology. Sci Rep. 2020;10:11233.
Reichardt M, Moller Jensen P, Andersen Dahl V, Bjorholm Dahl A, Ackermann M, Shah H, et al. 3D virtual histopathology of cardiac tissue from Covid-19 patients based on phase-contrast X-ray tomography. eLife. 2021;10:e71359.
Paganin D, Mayo SC, Gureyev TE, Miller PR, Wilkins SW. Simultaneous phase and amplitude extraction from a single defocused image of a homogeneous object. J Microsc. 2002;206:33–40.
Lohse LM, Robisch AL, Töpperwien M, Maretzke S, Krenkel M, Hagemann J, et al. A phase-retrieval toolbox for X-ray holography and tomography. J Synchrotron Radiat. 2020;27:852–9.
Berg S, Kutra D, Kroeger T, Straehle CN, Kausler BX, Haubold C, et al. ilastik: interactive machine learning for (bio)image analysis. Nat Methods. 2019;16:1226–32.
Movat HZ. Demonstration of all connective tissue elements in a single section; pentachrome stains. AMA Arch Pathol. 1955;60:289–95.
Hruban RH, Fukushima N. Pancreatic adenocarcinoma: update on the surgical pathology of carcinomas of ductal origin and PanINs. Mod Pathol Off J U S Can Acad Pathol Inc. 2007;20(Suppl 1):61–70.
Twengström W, Moro CF, Romell J, Larsson JC, Sparrelid E, Björnstedt M, et al. Can laboratory x-ray virtual histology provide intraoperative 3D tumor resection margin assessment? J Med Imaging Bellingham Wash. 2022;9:031503.
Hayashi H, Higashi T, Miyata T, Yamashita Y, Baba H. Recent advances in precision medicine for pancreatic ductal adenocarcinoma. Ann Gastroenterol Surg. 2021;5:457–66.
Gutiérrez ML, Muñoz-Bellvís L, Orfao A. Genomic heterogeneity of pancreatic ductal adenocarcinoma and its clinical impact. Cancers. 2021;13:4451.
Takahashi T, Ishikura H, Motohara T, Okushiba S, Dohke M, Katoh H. Perineural invasion by ductal adenocarcinoma of the pancreas. J Surg Oncol. 1997;65:164–70.
Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2018. CA Cancer J Clin. 2018;68:7–30.
Egawa S, Takeda K, Fukuyama S, Motoi F, Sunamura M, Matsuno S. Clinicopathological aspects of small pancreatic cancer. Pancreas. 2004;28:235–40.
Hruban RH, Gaida MM, Thompson E, Hong S-M, Noë M, Brosens LA, et al. Why is pancreatic cancer so deadly? The pathologist’s view. J Pathol. 2019;248:131–41.
Yamada M, Sugiura T, Okamura Y, Ito T, Yamamoto Y, Ashida R, et al. Microscopic venous Invasion in Pancreatic Cancer. Ann Surg Oncol. 2018;25:1043–51.
Hamada Y, Nakayama Y. Aggressive venous invasion in the area of carcinoma correlates with liver metastasis as an index of metastasis for invasive ductal carcinoma of the pancreas. Pancreatol Off J Int Assoc Pancreatol IAP Al. 2017;17:951–5.
Liebig C, Ayala G, Wilks JA, Berger DH, Albo D. Perineural invasion in cancer. Cancer. 2009;115:3379–91.
Ozaki H, Hiraoka T, Mizumoto R, Matsuno S, Matsumoto Y, Nakayama T, et al. The prognostic significance of lymph node metastasis and intrapancreatic perineural invasion in pancreatic cancer after curative resection. Surg Today. 1999;29:16–22.
Pour PM, Bell RH, Batra SK. Neural invasion in the staging of pancreatic cancer. Pancreas. 2003;26:322–5.
Bapat AA, Hostetter G, Von Hoff DD, Han H. Perineural invasion and associated pain in pancreatic cancer. Nat Rev Cancer. 2011;11:695–707.
Noto M, Miwa K, Kitagawa H, Kayahara M, Takamura H, Shimizu K, et al. Pancreas head carcinoma: frequency of invasion to soft tissue adherent to the superior mesenteric artery. Am J Surg Pathol. 2005;29:1056–61.
Hirai I, Kimura W, Ozawa K, Kudo S, Suto K, Kuzu H, et al. Perineural invasion in pancreatic cancer. Pancreas. 2002;24:15–25.
Saloman JL, Albers KM, Li D, Hartman DJ, Crawford HC, Muha EA, et al. Ablation of sensory neurons in a genetic model of pancreatic ductal adenocarcinoma slows initiation and progression of cancer. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113:3078–83.
Enderle-Ammour K, Wellner U, Kocsmar E, Kiss A, Lotz G, Csanadi A, et al. [Three-dimensional reconstruction of solid tumors: morphological evidence for tumor heterogeneity]. Pathol. 2018;39:231–5.
Hahn M, Nord C, Eriksson M, Morini F, Alanentalo T, Korsgren O, et al. 3D imaging of human organs with micrometer resolution - applied to the endocrine pancreas. Commun Biol. 2021;4:1063.
Hahn M, Nord C, Franklin O, Alanentalo T, Mettävainio MI, Morini F, et al. Mesoscopic 3D imaging of pancreatic cancer and Langerhans islets based on tissue autofluorescence. Sci Rep. 2020;10:18246.
Hong S-M, Jung D, Kiemen A, Gaida MM, Yoshizawa T, Braxton AM, et al. Three-dimensional visualization of cleared human pancreas cancer reveals that sustained epithelial-to-mesenchymal transition is not required for venous invasion. Mod Pathol. 2020;33:639–47.
Spalteholz W. Über das Durchsichtigmachen von menschlichen und tierischen Präparaten: nebst Anhang: Über Knochenfärbung [Internet]. Electronic ed. Leipzig: Hirzel; 1911 [cited 2022 Apr 6]. Available from: https://digital.zbmed.de/physische_anthropologie/content/titleinfo/555354.
Noë M, Rezaee N, Asrani K, Skaro M, Groot VP, Wu P-H, et al. Immunolabeling of Cleared Human Pancreata provides insights into three-dimensional pancreatic anatomy and Pathology. Am J Pathol. 2018;188:1530–5.
Longo R, Arfelli F, Bonazza D, Bottigli U, Brombal L, Contillo A, et al. Advancements towards the implementation of clinical phase-contrast breast computed tomography at Elettra. J Synchrotron Radiat International Union of Crystallography. 2019;26:1343–53.