癌症研究。作者手稿；PMC 2011年8月15日发布。
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NIHMSID公司：美国国家卫生研究院217403
低场磁共振成像对荷瘤小鼠慢性和循环缺氧的可视化研究
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Hironobu Yasui公司
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
松本信戈
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
纳拉坦比·德瓦萨哈亚姆
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
Jeeva P.Munasinghe
2国立卫生研究院神经疾病和中风研究所，马里兰州贝塞斯达
拉贾尼·乔杜里
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
Keita Saito先生
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
桑卡拉苏布拉曼语
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
詹姆斯·米切尔
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
穆拉利·C·克里希纳
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
1国家癌症研究所癌症研究中心放射生物学分院
2国立卫生研究院神经疾病和中风研究所，马里兰州贝塞斯达
通讯作者：Murali C.Krishna，美国马里兰州贝塞斯达Rockville Pike 9000号NIH 10号楼国家癌症研究所癌症研究中心辐射生物学分院，邮编：20892-1002。电话：（301）496-7511；传真：（301）480-2238，vog.hin.xileh@ilarum公司 - 补充材料
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摘要
肿瘤的血流波动会影响氧浓度和治疗阻力。为帮助治疗规划和改善预后，对氧分压（pO）的时空变化进行无创动态成像2)将是有用的。在这里，我们说明了脉冲电子顺磁共振成像（EPRI）作为一种新的成像方法的使用，以直接监测小鼠模型中氧浓度的波动。EPRI和磁共振成像（MRI）提供pO的通用谐振器平台2带有解剖学指导和微血管密度的地图。每3分钟采集一次两种不同肿瘤类型的氧气图像，共30分钟，显示pO的波动模式2取决于肿瘤大小和类型。pO的波动幅度2SCCVII肿瘤的波动幅度在2-18倍之间，而HT29异种移植物的波动幅度较小。交替呼吸循环与空气或碳（95%O2外加5%CO2)区分对碳水化合物反应的高敏感区和低敏感区，分别对应于循环缺氧和慢性缺氧。免疫组织化学分析表明pO的波动2与肿瘤周细胞密度而非血管密度相关。这种EPRI技术，结合MRI，可能提供一种强有力的临床工具，无创检测肿瘤中的可变氧合。
关键词：血管生成、EPR成像、缺氧、缺氧、肿瘤
介绍
了解肿瘤微环境对于分析实体肿瘤对治疗的反应以及增强这种反应至关重要。氧状态是肿瘤微环境的重要组成部分。虽然正常组织在氧气供应和消耗之间表现出良好的平衡，但在肿瘤中，氧气消耗超过输送，导致缺氧。这种情况主要归因于肿瘤血管生成过程中形成的肿瘤血管的形态和结构异常导致的血液供应不足(1). 肿瘤微血管的特点是层次性缺失、血管分布不均匀、血管迂曲且节段较长(2). 肿瘤血管通常缺乏平滑肌支持，内皮衬里和基底膜不完整，导致血管渗漏(三). 肿瘤血管的异常结构使其在输送氧气和营养素方面效率低下，导致血管内的纵向氧梯度(4).
根据对人类肺癌组织学切片的观察，Thomlinson和Gray假设肿瘤中缺氧的存在是辐射治疗耐药性的潜在原因(5). 20世纪60年代，鲍尔斯和托尔马赫提供了啮齿动物肿瘤中存在缺氧的直接证据(6). 随后，将氧电极插入肿瘤中测量的低氧水平与头颈癌放射治疗效果不佳相关(7-9). 最近，许多实体肿瘤被证明含有低氧细胞亚群，从而限制了癌症治疗（如放射、化疗，甚至手术）的疗效(8,10). 因此，对肿瘤氧水平的了解既有治疗价值，也有预后价值，这促使人们积极研究如何监测缺氧体内以及如何使缺氧区域对辐射敏感(11,12).
除了扩散受限的慢性缺氧外，肿瘤还表现出急性、间歇性和循环缺氧(13,14). 循环缺氧通过反复暴露于缺氧再灌注损伤而促进肿瘤进展(15-17). 肿瘤中的周期性缺氧最初是通过使用染料的间接方法记录的，允许110秒的“快照”血流评估(18). 缺氧示踪剂双重标记的进一步研究表明，如果肿瘤细胞不靠近血管，8-20%的肿瘤细胞会出现间歇性缺氧(19). 虽然肿瘤血管系统中的血流异常，这归因于血流停滞，但这种现象不足以解释循环性缺氧(18).
首次将红细胞流量与肿瘤pO联系起来的研究2使用窗口室模型，通过荧光标记的红细胞监测其流量，同时测量pO2通过局部放置的极谱电极(20). Dewhirst及其同事建立了红细胞流量和肿瘤pO之间的明确关系2氧扩散距离内高频波动(14). 使用非侵入性方法，如BOLD对比MRI、动态对比增强MRI和光学探针，在实验模型中也记录了循环缺氧(21-23). 使用正电子发射断层扫描（PET）和18F标记的米索尼达唑作为低氧标记物，每隔三天评估头颈癌患者的肿瘤低氧(24). 这些研究提供了证据，证明缺氧亚体积的大小和分布随时间发生了显著变化。总之，这些定性研究加强了研究人类肿瘤急性缺氧的重要性，以更好地了解肿瘤生理学的波动。
电子顺磁共振（EPR）是一种类似于核磁共振（NMR）的光谱技术。EPR检测具有未配对电子的顺磁性物种。EPR光谱和成像已成功用于检测小鼠肿瘤放射治疗后的肿瘤复氧情况(25,26)，以确定肿瘤治疗对缺氧分数的依赖性(27)并检查肿瘤氧合对血管变化的反应(28,29). 随着三芳基甲基（TAM）自由基探针的最新可用性体内-兼容示踪剂(30)，EPR成像（EPRI）正在探索用于绘制组织pO2活动物体内(31-33). EPRI血氧测定法的基本依据来自O的顺磁性2由它的两个未配对电子引起。TAM与O的碰撞相互作用2与氧浓度成比例地加宽TAM的谱线宽度，从而提供组织pO的定量测量2分配(34). 由于EPRI的工作射频与MRI的工作射频在同一范围内，因此原则上可以用于人体研究。
EPRI提供pO图2它们缺乏MRI提供的解剖学细节。EPRI+MRI组合系统克服了这一局限性，为pO提供了必要的解剖学指导2图像。最近，我们已经证明了在两种模式中使用EPRI和MRI的可行性，这两种模式的共同频率为300 MHz，相应磁场为10 mT（EPRI）和7 T（MRI）。多个参数，包括pO2通过连续扫描获得map、血流、血容量、水扩散系数和代谢曲线，从而对肿瘤生理进行更全面的评估(35). 随着图像形成和重建策略的发展，我们有可能获得pO的3D地图23分钟内将肿瘤植入小鼠体内，以监测间歇性缺氧。在本研究中，通过EPRI对两种不同肿瘤植入物在小鼠体内的循环缺氧进行了评估。
方法
动物和肿瘤植入
所有动物实验均按照实验动物资源的护理和使用指南（国家研究委员会，1996年），并由国家癌症研究所动物护理和使用委员会批准。雌性C3H/Hen小鼠和裸鼠由动物生产部弗雷德里克癌症研究中心（Frederick，MD）提供。注射5×10形成SCCVII和HT29实体瘤5单元格和1×106细胞皮下植入小鼠右后腿。当动物的单个肿瘤长至～600、～1200和～1800 mm时，在单独的动物组上开始实验三（肿瘤体积=长度×宽度2× π/6). 小鼠通过吸入异氟烷麻醉（4%用于诱导，1.5%用于维持麻醉），并俯卧放置，将其荷瘤腿置于共振器内。在EPRI和MRI测量期间，用压力传感器（SA Instruments Inc.）监测小鼠的呼吸频率，并将其保持在每分钟60±10次呼吸。通过暖气流，核心体温保持在37°C。
EPR成像
早期报告中描述了EPR扫描仪和氧气图像重建的技术细节(32,35-38). 之前描述了用作300 MHz下运行的EPRI和MRI的相同线圈的谐振器（内径17 mm，长17 mm）(39,40). 将动物放入谐振器后，静脉注射氧敏感示踪剂TAM（OX63，GE Healthcare）。通过向小鼠持续注射TAM，可防止示踪剂的药效下降(41). TAM以1.125 mmol/kg的剂量给药，然后连续注射0.04 mmol/kg/min。
在x、y、z梯度嵌套循环下，在射频（RF）激励脉冲（80 ns、80 W、70°翻转角）后收集FID信号，FID中的每个时间点都经过相位调制，实现3D空间编码。重复时间（TR）为6.0μs。由于FID持续几微秒，因此可以生成T序列2*图，即EPR线宽图，允许逐像素估计pO2空间分辨率为1.6～1.8 mm，尽管像素分辨率被数字增强，以与MRI图像共同注册。用于可靠pO的最小信噪比2估计约为30。
pO的共同注册2EPRI图像与7T MRI解剖图像
MRI扫描使用由ParaVision 5.0（Bruker BioSpin MRI GmbH）控制的7T扫描仪进行。通过快速低角度拍摄（FLASH）三导序列快速评估样本位置后，T2-使用快速自旋回波序列（RARE）获得加权解剖图像，回波时间（TE）为13 ms，TR为2500 ms，16层，RARE因子8，分辨率为0.125×0.25 mm。为了便于与EPRI进行配准，所有MRI图像的FOV均相同，为3.2 cm，层厚为2 mm。对于血容量计算，在超小型超顺磁性氧化铁（USPIO、Molday ION、BioPAL Inc.）注射液（1.2μL/g体重）注射前和注射后5min采集破坏梯度回波（SPGR）序列图像，参数如下：基质=256×256；TE=5.4毫秒；TR=250 ms。肿瘤血容量百分比通过表达100×（S之前−秒邮递)/[秒之前+S公司邮递（Wb/W公司吨−1）]，其中S之前和S邮递USPIO注射前后的信号强度和Wb和W吨是血管内和血管外的水分(35,42). 如前所述，使用MATLAB（Mathworks）编写的代码完成EPRI和MRI图像的联合注册(35,37).
免疫组织化学分析
低氧标记物，吡莫硝唑(43)在EPRI和MRI扫描之间静脉注射。MRI研究后，注入灌注标记物Hoechst33342。两分钟后，小鼠被安乐死，肿瘤组织从表面以相同的倾斜角度和深度切除，与之前报道的MRI图像一致，但略有修改(44). 肿瘤组织用4%多聚甲醛固定，冷冻，获得10μm厚的切片。组织切片进行空气干燥，然后记录Hoechst33342信号。阻断非特异性结合位点后，将载玻片覆盖在CD31抗体（BD Biosciences，San Jose，CA；1:250）与αSMA抗体（Abcam Inc.，Cambridge，MA；1:250。将切片与Alexa Fluor 488抗大鼠和Alexa Fluor 555抗兔二级抗体（Invitrogen，Carlsbad，CA；1:500）孵育。然后用DAPI（Invitrogen）将其安装在Prolong Gold防褪色试剂上。使用Axiovert 200倒置荧光显微镜（卡尔蔡司）进行荧光显微镜观察。连续切片也用苏木精和伊红染色。
CD31和αSMA的定量根据Zhou等人描述的方法进行(45). 简单地说，组织切片是在放大×200倍的条件下观察的，每个切片的三个以上区域是使用Image-Pro Plus Ver.4.0成像软件捕获的。然后使用ImageJ软件包对每个图像上的血管密度和周细胞密度进行量化(46)和显示为每个字段的正像素总数。
统计分析
所有结果均表示为平均值±S.E。各组平均值的差异通过使用Stat View 5.0 J软件的Mann–Whitney U检验确定（SAS Institute Inc.，Cary，NC）。最小显著性水平设定为P<0.05。
结果
快速EPRI扫描对SCCVII和HT29肿瘤氧波动的无创成像
检测肿瘤pO的空间分布2并监测时间pO2对荷瘤小鼠进行波动、连续EPRI和MRI实验，使用谐振器组件对这两种模式进行调谐至300 MHz的共同频率。显示了MRI和显示了相应的pO2在SCCVII肿瘤中输注氧敏顺磁示踪剂TAM后的EPRI图像。每个MRI切片的厚度为2mm，相应的pO2从EPRI的3D图像数据中选择图像切片2在整个肿瘤中观察到pO水平2水平范围为0-35 mmHg。肿瘤显示出一个明显的缺氧核心，周围是正常氧区。
利用EPRI对SCCVII肿瘤进行三维血氧成像。（a）T2-加权7T MRI。（B）脉冲EPRI获得的血氧饱和度图像。MRI和EPRI扫描均使用在300 MHz下运行的相同线圈进行。在两种模式中，图像从正面到背面每隔2 mm连续显示一次。
为了研究肿瘤生理学的时空变化，我们选择了两个独立的模型；SCCVII小鼠癌和HT29人结肠癌。为了可视化30分钟内肿瘤氧合的动态变化，进行了EPRI实验，收集了9个图像数据集，每个数据集需要～3分钟，用于pO的三维重建2地图以及示踪剂分布。显示了从MRI获得的SCCVII肿瘤的解剖图像，显示了四个感兴趣区域（ROI）。显示了pO中相应的时间相关变化2（顶行）和EPRI获得的TAM级别（底行）（动画可在补充电影1). 应注意pO2如果示踪剂EPR信号是可检测的，则可以独立于不同区域中示踪剂TAM的不同水平来定量确定这些值(32,35,36). 肿瘤氧水平显示出显著波动，而示踪剂水平在此时间窗口内保持相对稳定。当解剖图像中确定四个ROI中的肿瘤氧水平和TAM示踪剂水平时()作为时间的函数绘制，ROI 1和2显示pO的显著波动2（分别为～18倍和12倍），而ROIs 3和4的变化相对较小（～2倍）。整个时间过程中未观察到TAM示踪剂水平的显著变化(，右侧）。比较pO2地图和示踪物水平随时间的变化()从ROI 4中可以看出，示踪剂水平足以用于检测和成像，但该区域显示出明显的缺氧。另一方面，在剩余的三个示踪剂水平较高且稳定的ROI中，pO2随着时间的波动是显著的，这支持了之前的观察，即循环缺氧是由红细胞流量波动引起的(14).
波动性pO的非侵入性成像2在SCCVII肿瘤中使用EPRI。（A）T2-典型SCCVII荷瘤小鼠的加权解剖图像。大黄线表示肿瘤区域。选择四个用小白线表示的ROI来追踪pO的波动2自旋强度随时间变化。（B） 对应pO2图（上图）和示踪剂水平图（下图）来自EPRI。肿瘤区域用while线表示。时间从左到右从4分钟增加到28分钟（C）2图2A中描述的每个ROI区域中的示踪剂水平被量化并绘制为时间函数。
在人类肿瘤HT29细胞系上进行了类似的研究。解剖图像由T获取2-加权MRI，并确定了四个ROI(). pO的空间分布2如所示和pO2值与时间的关系以所有四个ROI均显示出时间依赖性波动，尽管其幅度小于SCCVII肿瘤。再一次，TAM分布在整个肿瘤中，并保持相对稳定，而氧气出现波动(,补充电影1). ROI 4的TAM示踪剂水平高于ROI 1和3，显示pO2水平<10 mm Hg。这种现象与SCCVII肿瘤中观察到的现象类似，尽管有足够的示踪剂水平，但肿瘤的某些区域仍存在明显的缺氧。据报道，TAM示踪物水平与肿瘤微血管通透性增加（即肿瘤血管异常）在空间上相关，而肿瘤血管异常的分布又与缺氧区域相匹配(44). 这种行为可能是纵向氧梯度的结果，而血浆流动可能不会受到明显阻碍，从而产生足够的示踪剂水平，但会出现明显的缺氧。总的来说，结果显示在和支持使用EPRI监测肿瘤中氧水平的动态变化。
pO波动的无创成像2HT29肿瘤。（A） T型2-典型HT29荷瘤小鼠的加权解剖图像。（B） 对应pO2图（上部面板）和示踪物水平图（下部面板）均来自EPRI。（C）pO值2图3A中描述的每个ROI区域中的示踪剂水平是时间的函数。
氧合和血容量的减少取决于肿瘤的大小
一般来说，肿瘤大小/分期在很大程度上决定了肿瘤生理学，并可能影响癌症治疗的结果。以前的研究报道，随着肿瘤的增大，缺氧程度和血管不足程度增加(47,48). 为了非侵入性地检测这种现象，小鼠被按肿瘤大小（<600 mm）分为三组三600～1200毫米三且>1200 mm三)并使用EPRI对pO进行评估2解剖和血容量的MRI。显示肿瘤pO2典型SCCVII肿瘤的血容量图和图像。根据EPRI图谱，平均肿瘤pO2发现随着肿瘤大小的增加逐渐减少。pO2最小肿瘤为14.8±1.1mmHg，中等肿瘤为12.7±1.1mm汞，最大肿瘤为12.4±0.7mmHg。始终，低氧体积分数（pO体积百分比2<10 mmHg）随肿瘤大小增加，最大肿瘤达到41.0±2.6%，最小肿瘤为20.9±6.2%。比较相应MR图像的相同区域，我们使用血池T检查了作为微血管密度非侵入性指标的血容量2对比剂USPIO(42). 对于小肿瘤，血管覆盖相对均匀，密度为27.7±2.1%。然而，最大肿瘤中的血管显示出明显的异质性，其密度降至8.1±2.0%。血管密度和pO下降的相似模式2在HT29肿瘤中观察到随着肿瘤大小的增加，尽管在这种情况下，这些变化没有统计学意义().
肿瘤类型和大小对氧合和血容量的影响。中位肿瘤pO2缺氧区的百分比由EPRI估计（A）SCCVII和（B）HT29肿瘤。代表性pO2三种肿瘤大小的地图显示在左上方的面板中。肿瘤pO2每个大小的至少三个肿瘤的值显示在红色条形图中（n=3-4）。缺氧体积，肿瘤体积中pO的百分比2小于10 mmHg，在条形图上绘制为一条线（n=3-4）。使用USPIO从MRI研究中获得血容量图像（右面板）（n=3-4）。
氧气波动取决于肿瘤大小和肿瘤类型
接下来我们检查了肿瘤pO波动的关系2与肿瘤大小和肿瘤类型有关。pO的像素内标准差2（pO2SD）从九个pO2计算4～28min采集的图像。pO2SCCVII肿瘤研究期间的SD值从4.6±0.3 mmHg增加到<600 mm三组在>1200 mm的范围内达到6.4±0.7 mmHg三组（相关系数r=0.61，p=0.059）(). 有趣的是，pO2HT29肿瘤的SD随肿瘤大小的变化相对较小（3.7±0.2 mmHg，<600 mm三组和4.1±0.5 mmHg in>1200 mm三组）。当pO2比较了两种不同肿瘤类型在相同大小下的波动，pO2SCCVII肿瘤的SD在所有大小上均大于HT29肿瘤的SD（<600 mm三; p=0.0318，>1200毫米三; p=0.0298）(). 这些结果表明pO的肿瘤大小依赖性变化2取决于肿瘤类型。
（A）pO的标准偏差2随时间变化（pO2SD）从9 pO计算每个像素2注射TAM后4分钟至28分钟在SCCVII（红色）和HT29（绿色）肿瘤中获得的图像（n=3-4）。（B）CD31（绿色）和αSMA（红色）分别作为内皮细胞和周细胞标记物的双重免疫荧光染色的代表性图像。覆盖αSMA的血管显示为合并的黄色细胞。（C）CD31和αSMA密度量化为荧光阳性面积的百分比（n=3-4）。
氧波动不受血管密度的影响，但受成熟度的影响
为了研究肿瘤血管密度和/或成熟度是否与肿瘤类型相关的氧波动差异有关，分别对CD31和αSMA作为内皮细胞和周细胞标记物进行了免疫化学分析(). 尽管血管密度（CD31，绿色）的肿瘤类型依赖性差异可以忽略不计（SCCVII为3.6±0.2%，HT29为3.5±0.2%），但SCCVII和HT29肿瘤的周细胞覆盖密度（αSMA，红色）差异明显。在SCCVII肿瘤中，周细胞的数量较少（SCCVII为0.8±0.1%，HT29为13.1±2.9%），周细胞覆盖的血管相对较少(). 早期的一项研究发现血管成熟度与pO波动之间没有相关性2经T评估2*-加权MRI；这些与本研究的差异可能是由于不同的肿瘤模型或所采用的测量类型造成的(22).
碳呼吸对肿瘤氧合的影响
SCCVII荷瘤小鼠接受空气碳（95%O2外加5%CO2)-呼吸周期以确定肿瘤pO2会随着时间而变化。EPRI衍生pO2在每个循环期间收集地图，如所示.显示了MRI图像中的相应解剖图像，从中选择了3个ROI和pO2差异图像，即pO2从pO中减去呼吸空气时的图像2呼吸碳水化合物时的图像。pO2将这三个区域的值绘制为时间的函数(). 虽然在空气呼吸阶段（0-12分钟）出现相对较小的波动，但当进行碳呼吸（12-24分钟）时，ROIs 2和3的pO显著增加2; 然而，ROI 1的变化可以忽略不计(). 当呼吸气体恢复到空气中时，ROI 2和3再次作出反应，显示稳定下降，而ROI 1无反应。中值pO2在最初的空气呼吸过程中，该值为7.2毫米汞柱，在19分钟时通过二氧化碳呼吸增加到13.1毫米汞柱。再次吸入空气会适度降低中值pO231分钟时达到8.0 mmHg。全球肿瘤pO的频率直方图2在气-碳-气循环的选定时间点，如所示.有一个低pO区域2直方图中对呼吸气体的变化没有反应的值，而当二氧化碳是呼吸气体时，导致频率直方图的右移。总之，这些数据提供了非侵入性实验证据，支持肿瘤中存在扩散受限的慢性低氧区域以及从极度低氧到常氧状态的区域的概念；即循环缺氧。这个补充电影2显示了pO的代表性图像2在气-碳-气循环过程中，映射为时间的函数。
碳呼吸对肿瘤氧合影响的动态监测。（A）代表性时间序列pO2SCCVII肿瘤图。时间从左到右从4分钟增加到31分钟。注射TAM后12分钟，呼吸气体从空气变为碳，24分钟又变回空气。（B）使用T的解剖图像2-加权MRI（左侧面板）和pO2通过减去平均pO得到的差异图（右侧面板）2从平均pO呼吸空气时的地图2呼吸碳水化合物时绘制地图。肿瘤区域由轮廓指示。选择三个用数字表示的ROI来监测时间pO2更改。（C）pO2每个ROI中的值和pO中值2每个时间点的整个肿瘤区域。（D）pO的时间序列2每6分钟肿瘤区域的直方图。13分钟和19分钟的红色直方图表明在碳呼吸下肿瘤的氧状态。
讨论
使用获得的有力实验证据体外分析和窗室模型支持小鼠甚至人类肿瘤植入物中除慢性缺氧外还存在循环缺氧(13,14). 与循环缺氧相关的更恶性表型(15,17)大力发展非侵入性成像技术来识别此类行为体内EPRI是一种使用顺磁示踪剂的无创低场磁共振成像技术。示踪剂和定量pO的分布2可以通过监测示踪剂和O之间的碰撞相互作用来获得地图2分子(32,35). 使用共用谐振器的MRI序列成像允许可靠的pO共配准2使用不同的生理和代谢图像绘制地图，并对肿瘤微环境进行更全面的评估(35).
与其他临床上使用的评估肿瘤氧状态的方法相比，EPRI具有固有的优势。与极谱测量不同，极谱测量是侵入性的，仅在可接近的部位使用，但提供定量pO2从有限的采样量评估，EPRI无创地提供了三维地图的类似定量信息。另一种氧成像技术，PET，需要将低氧示踪剂内化和代谢以结合到低氧区域，无法实现绝对氧定量。此外，与EPRI不同，在EPRI中，时间pO2可以识别出分钟量级的波动，基于PET的方法只能整合扫描期间的缺氧周期。
在本研究中，肿瘤pO的显著波动2即使有3分钟的“快照”也能看到。在SCCVII移植中，虽然整个肿瘤中示踪剂水平的波动最小，但pO2一些地区的波动幅度较大（～30 mmHg），而其他地区的波动程度较小。一些缺氧区域（pO2<10 mmHg）在观察的时间窗内保持不变，表明这些区域可能是由扩散受限的慢性缺氧引起的。在HT29异种移植中，pO的波动程度2发现其小于SCCVII移植。根据EPRI对肿瘤生长功能的研究，发现SCCVII和HT29肿瘤均表现出缺氧核心的增大，同时伴有微血管密度的降低。由于在成像时间窗口和pO期间收集了多个图像2在每个时间点测定的水平，可以获得pO标准偏差的图像2随时间计算，以反映波动。“pO”增加2SD”值随着体积的增加而增加，这与Chaplin等人的研究一致，其中在小的小鼠肿瘤中没有观察到循环缺氧，而较大的肿瘤（>500 mg）表现出循环缺氧行为(13). 这些波动似乎与周细胞覆盖率的降低有关，如.
在成像实验后进行组织学分析，以评估微血管密度、周细胞覆盖率、缺氧和细胞活性，从而在微观水平和非侵入性表征肿瘤(补充图1). EPRI和缺氧、微血管密度和细胞活力的组织学研究之间的一致性支持pO的可靠性2EPRI监测pO时空波动的评估能力2在肿瘤移植中。EPRI可以利用MRI的重要经验扩大人类使用范围，这使得它成为一种很有前景的方法，可以集成到辐射治疗计划中，例如基于氧气图的剂量绘制，以选择性地向缺氧区域提供更高剂量(49,50). 由于EPRI可以区分循环性缺氧和慢性缺氧，因此可以通过个体化治疗来调整剂量，使肿瘤的治疗剂量均匀一致。
我们在本报告中描述的研究表明，这里开发的方法具有监测pO的能力2非侵入性和纵向植入肿瘤，并检查作为肿瘤生长功能的循环缺氧的开始。这些研究以及早期研究提供的丰富信息可以更好地了解循环缺氧在治疗抵抗和转移潜能中的作用。
致谢
这项研究得到了NIH国家癌症研究所癌症研究中心校内研究项目的支持。我们感谢Melissa Stauffer博士（科学编辑解决方案）的编辑帮助。
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