Zum Inhalt

Deuterium Magnetic Resonance Spectroscopy Quantifies Tumor Fraction in a Mouse Model of a Mixed Radiation Necrosis / GL261-Glioblastoma Lesion

  • 29.07.2023
  • Research Article
Erschienen in:

Abstract

Purpose

Distinguishing recurrent brain tumor from treatment effects, including late time-to-onset radiation necrosis (RN), presents an on-going challenge in post-treatment imaging of neuro-oncology patients. Experiments were performed in a novel mouse model that recapitulates the relevant clinical histologic features of recurrent glioblastoma growing in a RN environment, the mixed tumor/RN model. The goal of this work was to apply single-voxel deuterium (2H) magnetic resonance spectroscopy (MRS), in concert with administration of deuterated glucose, to determine if the metabolic signature of aerobic glycolysis (Warburg effect: glucose → lactate in the presence of O2), a distinguishing characteristic of proliferating tumor, provides a quantitative readout of the tumor fraction (percent) in a mixed tumor/RN lesion.

Procedures

2H MRS employed the SPin-ECho full-Intensity Acquired Localized (SPECIAL) MRS pulse sequence and outer volume suppression at 11.74 T. For each subject, a single 2H MRS voxel was placed over the mixed lesion as defined by contrast enhanced (CE) 1H T1-weighted MRI. Following intravenous administration of [6,6-2H2]glucose (Glc), 2H MRS monitored the glycolytic conversion to [3,3-2H2]lactate (Lac) and glutamate + glutamine (Glu + Gln = Glx).

Results

Based on previous work, the tumor fraction of the mixed lesion was quantified as the ratio of tumor volume, defined by 1H magnetization transfer experiments, vs. the total mixed-lesion volume. Metabolite 2H MR spectral-amplitude values were converted to metabolite concentrations using the natural-abundance semi-heavy water (1HO2H) resonance as an internal concentration standard. The 2H MR-determined [Lac] / [Glx] ratio was strongly linearly correlated with tumor fraction in the mixed lesion (n = 9), Pearson’s r = 0.87, and 77% of the variation in the [Lac] / [Glx] ratio was due to tumor percent r2 = 0.77.

Conclusions

This preclinical study supports the proposal that 2H MR could occupy a well-defined secondary role when standard-of-care 1H imaging is non-diagnostic regarding tumor presence and/or response to therapy.
Titel
Deuterium Magnetic Resonance Spectroscopy Quantifies Tumor Fraction in a Mouse Model of a Mixed Radiation Necrosis / GL261-Glioblastoma Lesion
Verfasst von
Kyu-Ho Song
Xia Ge
John Engelbach
Keith M. Rich
Joseph J. H. Ackerman
Joel R. Garbow
Publikationsdatum
29.07.2023
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Molecular Imaging and Biology / Ausgabe 1/2024
Print ISSN: 1536-1632
Elektronische ISSN: 1860-2002
DOI
https://doi.org/10.1007/s11307-023-01837-2
Dieser Inhalt ist nur sichtbar, wenn du eingeloggt bist und die entsprechende Berechtigung hast.

Neu im Fachgebiet Radiologie

Mammografie-Screening: Das sind Hindernisse und Motivatoren

Brustkrebs ist die häufigste Krebserkrankung bei Frauen. Mit dem Mammografie-Screening können Tumoren potenziell früh erkannt werden – allerdings nehmen es viele Patientinnen nicht in Anspruch. Wie kann man sie besser motivieren?

Sprunggelenksfraktur: Die Fünf-Millimeter-Grenze als OP-Indikation

Ob bei Sprunggelenksfrakturen operiert wird, hängt von der Stabilität und Gelenkkongruenz ab. Entscheidend ist die Messung des medialen Gelenkspalts im Belastungsröntgen. Warum die Fünf-Millimeter-Regel hilft, unnötige Operationen zu vermeiden, stellte Dr. Helen Anwander auf dem Orthopädie und Unfallchirurgie Kongress vor.

Unnötige Strahlenbelastung bei Schwangeren mit Verdacht auf Lungenembolie?

In der Praxis hapert es an der Umsetzung von Empfehlungen, die bei Lungenembolieverdacht in der Schwangerschaft zunächst strahlungsfreie Diagnostikpfade vorsehen. Dafür sprechen zumindest Daten einer Kohortenstudie aus Kalifornien.

Wie steht es um die Strahlenbelastung des Personals bei distalem radialem Zugang?

Seit einiger Zeit gewinnt der linke distale radiale Zugang für Koronarinterventionen an Bedeutung. In einer aktuellen Studie wurde untersucht, ob es für die Strahlenbelastung von Kardiologinnen und Kardiologen einen Unterschied macht, ob sie diesen oder den „konventionellen“ Zugang wählen.

Update Radiologie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

Bildnachweise
Radiologin richtet Mammographiescreening ein/© LIGHTFIELD STUDIOS / stock.adobe.com (Symbolbild mit Fotomodellen), Gebrochener Fuß im Gips/© Aleksandr Kirillov / stock.adobe.com (Symbolbild mit Fotomodell), CT-Pulmonalisangiographie/© Das M et al. doi.org/10.1007/s00117-016-0100-3 unter CC-BY 4.0, Kanüle für Katheterbehandlung/© romaset / stock.adobe.com