CBCT 영상의 자동 분석을 통한 마우스 두경부 종양 측정

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12033(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

동물 실험은 암 진행에 대한 약물 및 기타 생물학적 조건의 영향을 확인하는 데 종종 사용되지만 확립된 종양 측정 방법의 정확성과 재현성이 낮아 결과를 신뢰할 수 없습니다. 두경부암의 동소이식 마우스 모델에서 캘리퍼 측정을 통해 대략적으로 계산된 종양 부피는 일반적으로 그룹을 비교하는 데 사용되지만 기하학적 문제로 인해 절차가 부정확해집니다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 원뿔빔 컴퓨터 단층촬영(CBCT) 스캔의 자동화된 분석을 통해 이러한 종양을 더 잘 측정할 수 있는 소프트웨어를 개발했습니다. 이를 통해 생물학적 통찰력을 제공하기에는 너무 부정확한 종양 모양 및 성장 역학을 분석할 수 있습니다. 캘리퍼스와 영상화를 통해 종양 성장을 모니터링하면 작은 종양의 캘리퍼 측정이 실제 종양 부피와 약한 상관관계가 있으며 실험자 편견에 매우 취약하다는 것을 알 수 있습니다. 제시된 방법은 전임상 두경부암 연구의 기본 측면에서 오류의 원인에 대한 고유한 창을 제공하고 이를 완화할 수 있는 귀중한 도구입니다.

오가노이드1 및 장기 온칩 기술2 사용의 발전에도 불구하고 시험관 내 시스템은 다양한 간질 세포 배열을 포함하고 전신 면역 체계와 상호 작용하며 먼 기관으로 전이될 수 있는 실제 종양의 중요한 측면을 재현하는 데 부족합니다. . 암의 마우스 모델은 이러한 한계를 극복하고 거의 동일한 동물 그룹을 약리학적 및 유전적 조작과 비교하여 정확한 생물학적 가설을 테스트하는 통제된 실험을 허용합니다. 따라서 이는 무언가가 종양 성장에 영향을 미친다는 것을 보여주거나 효과를 직접 확인할 수 있는 맥락에서 그 이유를 결정하는 데 엄청난 가치가 있습니다.

불행하게도 생쥐의 종양을 측정하는 데 사용되는 방법은 부정확하고 시간이 많이 걸리며 다양한 형태의 편견에 취약한 경우가 많습니다. 외부에서 만져볼 수 있는 종양의 부피는 일반적으로 캘리퍼스로 측정한 거리에서 다음 공식(또는 유사한 공식)을 사용하여 대략적으로 계산됩니다.

여기서 dlong과 dshort는 각각 대략 직교하는 두 측정값 중 더 길고 더 짧은 것입니다. 캘리퍼를 얼마나 세게 쥐어야 하는지를 포함한 측정 절차의 세부 사항은 측정자 간의 무작위 오류와 불일치에 영향을 줄 수 있습니다. Eq. (1) 볼륨을 과대평가하거나 과소평가하는 것은 물론 종양 모양에 따라 달라집니다. 이는 특히 두경부암(HNC)에서 관련이 있는데, 여기서 종양은 구멍을 통해 외생적으로 또는 내생적으로 성장하여 인접한 림프절을 침범할 수 있습니다.

폐종양3 또는 뇌종양4과 같이 외부에서 만져질 수 없는 종양의 성장은 대신 컴퓨터 단층촬영(CT)5, 자기공명영상(MRI)6 및 초음파를 포함한 의료 영상 기법을 사용하여 추적할 수 있습니다. 이는 유용한 정보를 제공할 수 있지만 여러 동물의 연속 모니터링에 이미지 기반 종양 측정을 적용하는 것은 이미지 수집 및 분석 시간이 길어 제한됩니다. 이전에는 캘리퍼스 측정이 동일한 종양의 이미지 기반 측정보다 정확도가 떨어지는 것으로 보고되었습니다7,8. 생물발광 이미징(BLI)은 여러 기술적 문제9,10를 겪고 일반적으로 종양 부피11를 추정하는 데 사용되지 않지만 적절하게 표지된 종양의 성장을 비교하는 방법으로 이러한 맥락에서 주목할 만합니다.

단지 인간의 직접적인 개입을 통해 캘리퍼와 수동 이미지 분석을 통해 종양 부피를 측정하면 결과에 의식적 또는 무의식적으로 편견을 주입할 수도 있습니다. 이러한 실험자 효과에 대한 증거와 블라인드 데이터 기록12,13의 중요성에도 불구하고 이는 이러한 맥락에서 일반적인 관행이 아니며 종양 부피 정량화 자동화의 중요한 이점을 나타냅니다.