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Intratumoral Heterogeneity of Breast Cancer Xenograft Models: Texture Analysis of Diffusion-Weighted MR Imaging
인간 유방암세포주 이종이식 종양모델 마우스의 확산강조 MR 영상 텍스쳐 분석을 이용한 종양이질성 연구

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Authors
윤보라
Advisor
조나리야
Major
의과대학 의학과
Issue Date
2014-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
animalbreast neoplasmsdiffusion magnetic resonance imagingcomputer-assisted imaging interpretation동물유방암확산강조영상컴퓨터이용영상해석
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 의학과, 2014. 8. 조나리야.
Abstract
목적: MCF-7과 MDA-MB-231 인간 유방암 세포주 이종이식 동물 모델에서 현성확산계수(ADC)의 텍스쳐 파라미터들과 병리학적 특성과의 관련성을 평가하고자 한다.
방법: 동물실험윤리위원회의 승인 후, SCID mouse를 이용해 MCF-7 estradiol (+)와 MCF-7 estradiol (-), MDA-MB-231 유방암 세포주 이종이식 동물 모델을 만들었다. 9.4T MR에서 확산강조영상을 획득하였다. ADC 맵에서 일차 텍스쳐 분석과 Grey level co-occurrence matrix (GLCM)을 이용한 이차 텍스트 분석을 시행하였다. 세 군에서 얻은 영상파라미터와 병리학적 특징을 변량분석을 통해 비교하였다. 관찰자 내 일치도는 급내상관계수로 평가하였다. 영상 파라미터와, 종양괴사정도와 형태, 세포 증식 정도, 미세혈관밀도(MVD) 등의 병리학적인 특징을 피어슨 상관분석을 통해 비교하였다. 결과는 estradiol을 투여한 MCF-7 모델의 종양 12개, estradiol을 투여하지 않은 MCF-7 모델의 종양 9개, MDA-MB-231 모델의 종양 6개를 분석하였다.
결과: 일차 텍스쳐 분석에서, MCF-7 estradiol (+) 군은 표준편차와 최대값, 첨도, 왜도가 MCF-7 estradiol (-)와 MDA-MB-231군에 비해 높았다. GLCM을 이용한 이차 텍스쳐 분석에서 Contrast는 estradiol 여부와 상관없이 MCF-7군이 MDA-MB-231군보다 높았다. Correlation은 estradiol 여부와 상관없이 MCF-7군이 MDA-MB-231군보다 낮았다. 2회의 텍스쳐 분석측정값 사이의 급내상관계수는 최소값을 제외한 다른 값에서 모두 0.85를 초과하여 높은 일치도를 보였다. 병리적 특징분석에서 세포 증식 정도를 나타내는 파라미터인 Ki-67mean은 MCF-7 estradiol (+) 군이 MDA-MB-231, MCF-7 estradiol(-)보다 높았다. MVDmean과 MVDdiff의 경우 MDA-MB-231 군이 제일 높았고 MCF-7 군이 낮았다. MDA-MB-231 군은 여러 개의 분산된 형태의 괴사를 보였고 MCF-7 군은 중심성 괴사의 모습을 주로 보였다. Ki-67mean, Ki-67diff와 ADC 맵에서의 표준편차 (r = 0.622, r = 0.437), 왜도 (r = 0.404, r = 0.484), 첨도 (r = 0.408, r = 0.452)는 양의 상관관계가 있었다. Ki-67diff 과 Correlation은 음의 상관관계가 있었다(r = -0.388, P = 0.045). MVDmean, MVDdiff와 ADC 맵에서의 왜도 (r = -0.643, r =-0.464), 첨도 (r = -0.581, r = -0.389), Contrast (r = -0.473, r = -0.549)는 음의 상관관계가 있었다. MVDmean, MVDdiff와 correlation은 양의 상관관계가 있었다(r = 0.588, P = 0.001
r = 0.580, P = 0.002). Contrast는 괴사 정도와 음의 상관관계가 있었다(r = -0.438, P = 0.022).
결론: ADC 맵의 텍스쳐 분석은 MCF-7 과 MDA-MB-231 인간 유방암 세포주 이종이식 종양 모델에서 괴사 패턴의 공간적 이질성과 세포 증식정도, 혈관성을 밝힐 수 있을 것으로 생각된다.
Objectives: To investigate whether there is an association between texture analysis parameters of the apparent diffusion coefficient (ADC) maps and histopathologic features of MCF-7 and MDA-MB-231 xenograft models.
Materials and Methods: With approval of the animal care committee, MCF-7 estradiol (+), MCF-7 estradiol (-), and MDA-MB-231 xenograft models were made using SCID mice. Diffusion-weighted MR images were obtained on a 9.4T system. First order texture analysis and second order texture analysis using grey level co-occurrence matrix (GLCM) of ADC maps were performed. Image parameters and histopathologic features were compared among the MCF-7 estradiol (+), MCF-7 estradiol (-), and MDA-MB-231 groups using the analysis of variance test. Intraobserver agreement of the texture parameters was also evaluated. The relationship between image parameters and histopathologic features, including the proportion and pattern of necrosis, mean and difference of Ki-67, and microvessel density (MVD), were analyzed using Pearson correlation analysis. The results were based on 12 tumors in the MCF-7 estradiol (+) group, 9 tumors in the MCF-7 estradiol (-) group, and 6 tumors in the MDA-MB-231 group.
Results: In the first order texture analysis, the MCF-7 estradiol (+) group showed higher standard deviation, maximum value, skewness, and kurtosis of the ADC maps than either the MCF-7 estradiol (-) group or the MDA-MB-231 group (P < 0.01 for all). In the second order texture analysis, the contrast of the MCF-7 estradiol (+) and (-) groups were higher than that of the MDA-MB-231 group (P = 0.004). The correlation of the texture analysis (COR) of MDA-MB-231 group was higher than that of the MCF-7 estradiol (+) or (-) groups (P < 0.001). The ICCs between two repeated measurements of texture parameters were more than 0.85 in all parameters, which means good agreement, except in minimum value. Histopathologic feature analysis showed that the Ki-67mean and Ki-67diff of the MCF-7 estradiol (+) group were higher than that of the MCF-7 estradiol (-) or MDA-MB-231 groups (P < 0.05). The MVDmean and MVDdiff of the MDA-MB-231 group were higher than those of the MCF-7 group (P < 0.001). Diffuse multifocal necrosis was more frequently found (P < 0.001) in the MDA-MB-231 group than in MCF-7 groups. The standard deviation (r = 0.622, r = 0.437), skewness (r = 0.404, r = 0.484), and kurtosis (r = 0.408, r = 0.452) of the ADC maps were correlated with Ki-67mean and Ki-67diff (P < 0.05 for all). The COR (r = -0.388, P = 0.045) of the ADC maps were inversely correlated with Ki-67diff (P = 0.045). The skewness (r = -0.643, r =-0.464), kurtosis (r = -0.581, r = -0.389) and contrast (r = -0.473, r = -0.549) of ADC maps were inversely correlated with MVDmean and MVDdiff (P < 0.05 for all). The COR of ADC maps was correlated with MVDmean and MVDdiff (r = 0.588, P = 0.001
r = 0.580, P = 0.002). Contrast was inversely correlated with the proportion of necrosis (r = -0.438, P = 0.022).
Conclusions: Texture analysis of ADC maps may determine the intratumoral spatial heterogeneity of necrosis patterns, amount of cellular proliferation, and vascularity in MCF-7 and MDA-MB-231 xenograft models.
Language
English
URI
http://hdl.handle.net/10371/121996
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