新的3D技术帮助对抗脑肿瘤的战斗

Darin T. Okuda博士是达拉斯德克萨斯大学西南医学中心(University of Texas Southwestern Medical Center)的临床科学家和神经学和神经疗法教授。奥田硕博士努力通过开发新的诊断工具来改变医疗保健，挑战当前的临床实践。他的研究小组最近设计了一种新的方法，可以将脑瘤三维可视化。这项最新研究旨在彻底改变多形性胶质母细胞瘤(GBM)患者的评估和管理。

胶质母细胞瘤多形状（GBM）是一种破坏性和生长的脑癌。它是成人中最常见的癌性脑肿瘤，患有5％的生存率仅为5％，患有GBM患者的前景差。目前的GBM治疗包括用于肿瘤去除的手术，然后进行化疗和放射疗法。为了监测这些治疗的有效性，临床医生依赖于成像肿瘤并随着时间的推移观察变化。

目前，黄金标准成像技术是二维(2D)磁共振成像(MRI)。然而，这种二维成像方法在管理患者治疗时存在许多问题。在现有的技术条件下，医疗专业人员很难知道治疗方法是否需要改变，肿瘤是否在恶化，或者治疗是否有效。奥田硕博士的实验室设计了一种更先进的三维成像技术，使临床医生能够更清楚地观察肿瘤。

阻碍了我们前进的步伐
研究大脑是出了名的困难，因为接触大脑是非常棘手的——尤其是当试图研究活人的大脑时。不同的成像技术被设计出来帮助科学家们窥探大脑内部;其中一个是2D MRI。这项技术对于像GBM这样的肿瘤成像很有用。这些2D MR图像目前被用于帮助医疗保健提供者监测肿瘤治疗的效果。

在核磁共振成像中，一种叫做钆的化学物质被注射到体内，以增强和改善对血管渗漏的可视化和理解。临床医生使用这些图像来监测GBM的发展。目前，医疗保健专业人士普遍认为，MRI对比信号的增加，即所谓的对比增强，表明肿瘤生长。

奥田硕博士的实验室设计
一种更先进的3D成像技术，使临床医生能够更清楚地观察肿瘤。

这听起来很简单——当造影增强时，肿瘤就会变大。不幸的是，要解释二维核磁共振成像的情况并不是那么容易;有一些重要的限制需要考虑。GBM的治疗，如放射治疗，会导致MRI上的增强。这种现象被称为假进展，通常与肿瘤生长难以区分。这使得临床医生很难了解肿瘤的真实性质，并为患者提供最好的治疗。

为了有效地治疗GBM患者，准确地观察肿瘤生长是至关重要的。这些2D强迫透视磁共振成像限制了对肿瘤生长的理解，并未能揭示肿瘤的复杂性，特别是形状和纹理。奥田硕博士的实验室开发了一种新的软件来帮助发现GBM肿瘤的真实特征。

看到不同的事情
奥田硕博士的研究小组能够使用一种新方法揭示GBM的三维空间、结构和表面特征。在最近的一项研究中，15名患者被招募并分为两组:1)临床稳定，没有新的或恶化的神经症状，2)新的或恶化的神经症状，未经类固醇治疗未减轻，合并症状和MRI改变需要改变其已建立的治疗计划。每名患者都进行了核磁共振扫描，并对产生的3D图像进行了研究，并对两组进行了比较。研究人员首先调查了肿瘤最活跃的区域，即对比度增强区域。

奥田硕博士的团队开发的软件可以对造影增强区域进行深入分析，以一种前所未有的方式揭示肿瘤的细节。这个创新的软件不仅能够有效地分离出肿瘤的对比度增强部分，而且能够以3D方式编辑获得的图像，这是以前其他平台无法实现的。采用三种不同的方法来研究获得的3D文件。

一种被称为“主成分分析”的技术被用来更多地了解肿瘤的形状。分析了肿瘤活动区域的外壳，并研究了沿三个不同轴的距离，以揭示肿瘤的球形。研究人员预测，与稳定的肿瘤相比，病情恶化的肿瘤会更呈球形。

研究人员使用“内侧轴变换”来确定临床组之间对比度增强外壳的厚度是否不同。在肿瘤稳定的患者中，与恶化的肿瘤相比，发现壳的厚度更均匀蔓延。壳体也趋于薄于肿瘤生长患者。科学家们还在努力了解肿瘤生长期间壳体变化的宽度 - 需要更多的研究来澄清这一点。Okuda的研究小组博士表明，在疾病进展期间看着外壳宽度时，监测各个患者可能更有意义。这项新技术可以帮助医疗保健提供者更多地了解他们的患者肿瘤随着时间的变化。

“覆盖分析”被用来识别肿瘤增强外壳上的孔的数量。我们研究了肿瘤的内表面和外表面之间的关系，以了解该区域的完整性。研究人员发现，与稳定肿瘤患者相比，肿瘤恶化患者的外壳上有更少的洞。研究小组原本希望在不断生长的肿瘤中看到这种情况，因为在没有任何东西阻止肿瘤生长的情况下，细胞会向外迁移，形成一个更圆、更饱满、孔更少的形状。

这三种分析技术结合在一起，得到了肿瘤形状和纹理的3D图像。与传统的2D图像相比，3D数据能够提供更全面的信息。此外，研究人员能够证明三维空间、结构和表面特征的变化与肿瘤的临床状态相关。这种3D形态学数据为监测患者的肿瘤进展提供了一个重要的工具，以提供更好的治疗。

下一个什么?
这种新兴的3D技术为GBM患者提供了新的希望。肿瘤的3D视图超越了传统的、受限的2D图像，并提供了关于肿瘤的更动态和更全面的信息。这种3D技术将使医疗保健提供商对肿瘤进展有新的了解，并根据形状、纹理和结构模式对肿瘤进展有更深入的了解。这将有助于更好地管理患者，并使治疗中的任何变化更有效地发生。

该3D形态数据为监测患者肿瘤进展提供了重要的工具，以便
提供更好的待遇。

对于临床医生和患者，能够区分假冒突出和真正的肿瘤进展是关键。该技术还可用于监测各种治疗的有效性，例如基于免疫的治疗策略，其利用免疫系统对抗癌症肿瘤。虽然免疫疗法适用于某些癌症，但仍然被评估为GBM的治疗方法。该3D技术可能会在评估此类治疗的治疗效果方面发挥作用。

该3D技术不仅适用于监测患者的肿瘤和治疗，但它也可能是患者教育的有用工具。可以打印肿瘤的这些3D计算机模拟以创建3D模型。然后，患者可以看到肿瘤的确切尺寸和形状：这比观看一系列2D图像更加明确。所获取的3D文件也可以与增强和虚拟现实平台一起使用。

奥田硕博士的研究小组目前正在进行研究，利用更大的患者群体来证实他们的发现，最终目的是衡量他们的发现对患者护理的影响。该团队还希望利用机器和深度学习技术，利用3D数据在患者出现症状之前确定疾病进展。这些努力超出了目前的常规疾病监测措施，它们的方法可能在不久的将来系统地应用于所有GBM患者的管理。