Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri

Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Ural Koç, Cem Ören
GİRİŞ
Deney hayvanları ile yapılan çalışmalarda bir çok hastalık modellerinde görüntüleme
teknolojilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Günümüzde ilaç endüstrisi ve araştırma şirketleri, preklinik çalışmalarda görüntüleme teknolojilerini giderek artan bir şekilde laboratuvarlarında kullanmaktadırlar [1-4]. Deney hayvanı görüntüleme laboratuvarları,
en yeni ve üst düzey cihazların, yazılım programlarının kullanıldığı ortamlardır. Rat
ve fare gibi küçük boyutlu deneysel hayvanların yüksek kalitede ve rezolüsyonda görüntülerinin alınmasını sağlayan çeşitli özelliklerde sistemler birçok firma tarafından
üretilmektedir [4]. Küçük hayvan görüntülemeye yönelik mikro/nano tomografi, mikro
pozitron emisyon tomografisi (PET), magnetik rezonans (MR) mikroskopi, mikro anjiyografi, fotoakustik optik görüntüleme gibi teknolojilerinin son yıllarda yaygınlaştığını görmekteyiz. Bu sistemler ile rat modellemelerinde morfolojik, dinamik (doku vaskülarizasyonu, permeabilite, doku perfüzyonu), fonksiyonel, metabolik (spektroskopi)
ve moleküler veriler elde edilebilmektedir.
Yakın zamanda PubMed incelendiğinde bir milyonun üzerinde yayında ratın kullanıldığını gözlemlemekteyiz [5]. İnsan hastalıklarına model oluşturmada ratlar, fare
ve diğer organizmalara göre daha avantajlıdır [5].
Yaygın olarak kullanılan modaliteler; X-ray görüntüleme, ultrason (US) ve ekokardiyografi (EKO), bilgisayarlı tomografi (BT), tomosentez ve manyetik rezonans görüntülemedir (MRG). Ayrıca radyofarmasötik ilaç kullanılarak tek foton yayan tomografi (SPECT), Pozitron Emisyon Tomografi (PET), mikro PET ve hibrid görüntüleme teknolojileri olan PET-BT, SPECT-BT, PET-MR ile yapılan rat görüntüleme deneyleri de
bulunmaktadır [6].
Görüntüleme teknolojileri kullanılarak yapılan deneysel çalışmalar son yıllarda ivme
kazanmasına rağmen çalışmaların az, modalite imkanların çoğu yerde kısıtlı olması nedeniyle materyal-metod oluşturmada zorluklar yaşanmaktadır. Bu görüntüleme
modalitelerinin kullanımındaki en kritik nokta, oluşturulan deney modeline göre hangi görüntüleme yönteminin kullanılacağına karar vermektir. Bu nedenle görüntüleme
1
DERMAN MEDICAL PUBLISHING 203
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
araçlarının temel fizik özelliklerinin, görüntülemede üstün ve yetersiz olduğu doku/organ sistemleri gibi temel hususların bilinmesi oldukça önemlidir.
Biz bu makalede görüntüleme yöntemlerinin temel özelliklerini, üstün ve zayıf olduğu hususları basit fizik özellikleri ile birlikte ele almaya çalışacağız. İlave olarak görüntüleme yöntemleri ile yapılmış deneysel model örnekleri ile konuyu pekiştireceğiz.
GÖRÜNTÜLEME YÖNTEMLERİ
X ışını Görüntüleme;
1895 yılında Wilhelm Conrad Röntgen tarafından keşfedilen X ışınları günümüzde
tıbbi görüntülemenin temelini oluşturmaya devam etmektedir [7]. X ışınları temel
olarak röntgen tüpü içerisindeki elektronların katod uçtan, anod uça doğru yönlendirilmesi sonucu ortaya çıkmaktadır. Oluşan X ışınının görüntülenmek istenen bölgeye odaklanması ve dokulardan geçmesi sağlanır. Dokuyu katederek geçen X-ışının,
bu esnada oluşan absorbsiyon, saçılma ve penetrasyon gibi doku ile etkileşimlerine
bağlı olarak değişen miktarları detektör veya kaset sistemleri kullanarak toplanır ve
gri skalada görüntülerin oluşumu sağlanır. Görüntü oluşturma aşamasında, görüntü
kalitesini ve kantitesini etkileyen parametrelerin bilinmesi deney modelleri oluşturmada oldukça önemlidir. Temel olarak tüpün gerilimi (kilovolt-kV) ve tüpün akım şiddeti (miliampersaniye-mAs) dokulardaki etkileşimi ve buna bağlı olarak görüntü kalitesini etkileyen pratik uygulamada kullanılan temel özelliklerdir [7,8]. Tüpün gerilimi ile doku kontrastı ters orantılıdır yani tüpün gerilimi azaldıkça doku kontrastı artmakla birlikte, potansiyel enerjisi düşük X ışını üretiminden dolayı ışın kalitesi düşer.
Tüpün akım şiddeti ile X ışın miktarı doğru orantılıdır ve akım şiddeti arttıkça, X-ışını
miktarı arttığı gibi radyasyon dozu da artar. Görüntü ve radyasyon dozunu etkileyen
bir başka husus ise tüp-obje mesafesidir [7,8]. X ışın miktarı mesafenin karesi ters
orantılı olarak mesafe arttıkça ışın azalmaktadır. Elde olunan görüntüler siyah, beyaz
ve gri tonlarda atenüasyon oranlarına göre izlenmektedir. Lezyonlar bu görüntülerde karakterlerine göre radyolüsen ve radyopak olarak sınıflandırılırlar. Özellikle dijital sistemlerin günlük pratiğe girmesi ile birlikte elde edilen görüntü standartları en
üst düzeye erişmiştir ve bu sistemler sayesinde işlemci programlardaki özellikler kullanılarak uzunluk ve açı ölçümleri gibi sayısal verilerin optimal değerlendirilmesi de
sağlanmıştır. İlave olarak dijital sistemler, konvansiyel sistemlere göre görüntü üzerinde değişiklikler yapma imkanı sunar.
Tüm bu bilgiler ışığında deneysel rat modellerinde X ışınının yerine bakıldığında en
büyük avantajı uygulamadaki kolaylık ve kolay ulaşılabilir olmasından ileri gelir. Görüntü özelliklerine göre ise özellikle kemik dokunun değerlendirilmesi, kalsifikasyonların, radyoopak maddelerin, yabancı cisimlerin gösterilmesi ve travma modellerinde kullanılabilir (Resim 1).
Floroskopi, X ışını tüpü, detektör veya floresan ekranlar ile olan gerçek zamanlı görüntüler alınmasını sağlayan diğer bir görüntüleme tekniğidir [8]. Tomografi cihazlarında da bu özelliği olan sistemler mevcuttur. Anlık olarak izleme imkanı verme avantajının yanı sıra verilen doz parametreleri daha düşüktür. Kemik yapı, arter, ven ve
safra yolları gibi lümeni olan organlar, kateter, dren, operasyon materyali gibi yabancı donanım materyallerinin değerlendirilmesinde bilgiler sunmaktadır.
Tomosentez son zamanlarda geliştirilmiş ve primer olarak meme görüntülemesinde
kullanılan bir yeni bir yöntem olup değişik tüp açıları ve düşük X-ray doz kullanılarak
görüntüler elde olunur [9]. Meme gibi benzer özelliklere sahip yumuşak doku planla204 DERMAN MEDICAL PUBLISHING
2
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
rında ve kemik dokuların , kalsifikasyonların değerlendirilmesinde katkı sağlamaktadır [4].
Ultrasonografi ve ekokardiyografi;
Temel olarak ses dalgaları ile çalışmaktadır.
Elektrik enerjisi, prob yapısında bulunan piezoelektrik kristallerini titreştirerek ses dalgaları oluşturur. Farklı frekanslarda ses dalgası üreten problar ile değişik dokular değerlendirilebilir.
Düşük frekanslı ses dalgalarının penetrasyonu
güçlü ve daha derin dokuları görüntüleme özelliği bulunmaktadır fakat görüntü rezolüsyonları
frekans ile ters orantılıdır. Buna karşılık yüksek
frekanslı ses dalgaları ise daha yüzeyel dokuları yüksek çözünürlükte görüntülemektedir [10].
Günlük pratikte genellikle kullanılan 3 -5 megahertz (MHz) aralığında ses dalgası üreten konveks probların, frekansları düşük, penetrasyonları yüksektir ve bu nedenle derin doku planları daha net değerlendirilir. 8-12 MHz aralığında
ses dalgası üreten yüzeyel, lineer ve sektör problarda (örn: ekokardiyografi) ise daha çok yüzeyel
dokular yüksek çözünürlükte incelenir. Ratın boyutları baz alındığında yüzeysel ve sektör probların kullanılması faydalıdır [11]. Ultrasonografide lezyonlar değişik dokulardan kıyaslama yapılarak anekoik, hipoekoik, izoekoik ve hiperekoik olarak tariflenir. Sıvı içeriği anekoiktir bununla birlikte doku yoğunluğu arttıkça eko şiddeti artmaktadır (örneğin, kemik ve fibrotik dokular hiperekoiktir). Ayrıca, ultrason teknolojisinde Resim 1. X-ray görüntüleme ile elde olunan iskelet sisteminin tümünün izlendiği iki boyutlu gövar olan renkli doppler görüntüleme ve kontrast rüntü (Uzm. Dr. Özgür BAŞAL’ın izniyle)
madde kullanımı ile de damar yapıları ya da lezyonların ve çevre dokunun vaskülaritesi ile ilgili bilgiler elde edilebilir [12]. Ülkemizde
ultrason kontrast ajanı bulunmamaktadır.
Bilgisayarlı Tomografi;
X-ışınının kullanıldığı ve kesitler halinde görüntü elde edilmesini sağlayan görüntüleme yöntemidir. Temel olarak görüntüleme tekniği direkt grafilere benzemekle birlikte dönen bir ya da iki röntgen tüpünden çıkan X-ışınlarının hastayı geçerek dedektörler aracığı ile toplanması ve bir takım bilgisayar işlemlerinden sonra görüntü elde
edilmesidir [7,8]. Yıllar içerisinde görüntüyü kaydeden dedektör sayısının artması ile
birlikte çok kısa sürelerde inceleme yapılabilmesine ve elde edilen ince kesitlerden
multiplanar görüntüleme, volume tarama ve maksimum intensite projeksiyon (MIP)
gibi tekniklerle üç boyutlu görüntü analizlerinin yapılmasına olanak sağlamıştır. Günümüzde multidedektör bilgisayarlı tomografi kullanımı oldukça yaygındır ve dedektör sayısı 1 den 320’ye kadar değişmektedir. Küçük deney hayvanlarının görüntülenmesinde hedef, yüksek uzaysal ve zamansal çözünürlüktür [13]. Mikro/Nano BT’ler bu
3
DERMAN MEDICAL PUBLISHING 205
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
açıdan detaylı bilgiler sunmaktadır [13] (Resim 2). Özellikle toraks, abdomen, beyin,
Resim 2. Mikro BT ile elde olunan mandibula kesitleri (Uzm.Dt. Cansu EFEOĞLU’nun izniyle)
kemik görüntülemede oldukça değerlidir ve ince kesit volumetrik taramalarla detaylı görüntüler elde edilebilir. Diğer taraftan yumuşak dokulardaki rezolüsyonu düşüktür. Değerlendirmede kemik, toraks, batın, beyin gibi değişik pencere ayarları kullanılabilir ve lezyonlar atenüasyon değerlerine göre Hounsfield unite (HU) birimindeki
dansitelerine bakılarak hipodens, hiperdens ve izodens olarak referans doku ile karşılaştırılıp tarif edilirler. HU biriminde dansite hesaplamaları da iş istasyonlarında yapılabilmektedir. İlave olarak iyonik ve non-iyonik bazlı kontrast ajanların kullanılması ile görüntülenen doku ve organlardan, artmış rezolüsyona bağlı detaylı morfolojik
bilgiler elde edilebilirken; yine bu kontrast ajanlar ile yapılan dinamik fazlı görüntülemelerle kitle karakteristikleri ortaya konulabilir ve organların fonksiyonları hakkında veriler elde edilebilir. Diğer yöntemlere göre alınan doz kullanılan tomografi cihazının özelliklerine ve ayarlanan parametrelere (kV, mAs, ilgilenilen alan) göre farklılık gösterebilmektedir.
Pozitron Emisyon Bilgisayarlı Tomografi ( PET-BT);
Radyoaktif madde kullanılarak biyodağılım veya vücut fonksiyon görüntülerinin elde
olunmasını sağlayan hibrid görüntüleme yöntemidir [6]. İlaç, radyonüklid madde ile
işaretlenir ve vücuda verilir. Hedef organ ya da tümörün metabolizması hakkında veriler elde olunur (Resim 3). Salınan foton enerjileri türlerine göre PET veya SPECT ile
algılanır ve elektronik sinyale dönüşür. Temelde onkolojik hastalıkların tanısı, evrelemesi, izlemi, tedavi sürecinin değerlendirilmesi sürecinde yapısal ve metabolik bilgiler sunan modalitedir. Ayrıca kalp, beyin alanlarında da kullanılmaktadır (Resim 3).
PET ve BT teknolojilerinin füzyonu ile oluşan bu modalitede PET hücresel ve metabolik bilgi verirken, BT anatomik bilgi verir. Tümör modellemelerinde, biyodağılım çalışmalarında radyonüklid ajanlarla bu modalite tercih edilebilir.
Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG);
Manyetik rezonans görüntüleme temelinde bazı atomların örneğin 1H, 13C, 19F
manyetik alana maruz bırakıldıklarında larmor frekansına göre atomların protonla206 DERMAN MEDICAL PUBLISHING
4
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Resim 3. Mikro PET-BT ve PET ile elde olunmuş füzyon görüntü ve çeşitli organlardaki (kalp, böbrek, üreter, mesane) radyofarmasötik madde uptakeleri izlenmektedir (Prof.Dr. N.Özlem KÜÇÜK’ün izniyle).
rında oluşan spin ve presesyon hareketleri ve çeşitli radyofrekans dalgalarından faydalanılarak görüntü elde olunmasıdır [7,8]. Rutin pratikte kullanılan MRG de organizmadaki hidrojene ait protonların manyetik alan içerisinde değişik sürelerde ve açılarda uyarılmasına dayalı kompleks bir sistemdir. Uyarılan protonlar (hidrojen atomu) eksite olur, belli bir uyum gösteren transverse manyetizma kazanır. Zamanla bu
transverse manyetizma kaybolur ve protonlar eski konumlarına dönerek relakse olur
ve başlangıçtaki longutidinal manyetizma tekrar kazanılır. Transverse ve longitudinal manyetizma sonucu, relaksasyon zamanlarına göre elde edilen sinyaller ölçülebilir hale getirilir. Toplanan sinyaller bilgisayar analizleriyle siyahtan-beyaz tona kadar
değişik renklerde kodlanır. Çok çeşitli uyarılma ve eko toplama parametreleri kullanılarak parankimal, dinamik ve fonksiyonel veriler farklı özelliklere sahip sekanslar
kullanılarak değerlendirir.
Değerlendirmede intensite kullanılır (örneğin saf sıvılar T1 ağırlıklı görüntüde hipointens, T2 ağırlıklı görüntüde hiperintens olarak izlenir). T1 ağırlıklı görüntüler anatomiyi değerlendirmek için en uygun sekanslardır Kontrast madde enjeksiyonlarında verilen madde T1 relaksasyon zamanının kısalttığından görüntülemede parlaklık
sağlar. Yağ, yavaş akım, proteinden zengin sıvı, melanin, methemoglobin, mineralizasyon ve kontrast ajanlar T1 ağırlıklı görüntülemede yüksek sinyal intensitede yani
parlak görülürler.
Sekansların özelliklerine göre görüntüleme süreleri değişebilir. Temelde iki grup sekans vardır. Spin eko ve Gradient eko. Gradient eko sekansları daha hızlı görüntü elde
olunmasını sağlamaktadır. Hızlı sekanslar olduğu gibi uzun süren sekanslarda vardır.
Yağ baskılama, su baskılama, kontrastsız damar görüntüleme sekansları bulunmaktadır. Bu çeşitliliğe ilave olarak MRG de tıpkı BT gibi çoklu planda ve üç boyutlu görüntüleme imkanını bizlere sunmaktadır (Resim 4).
MR görüntülerin elde olunmasında geçen süre uzundur ve bu yüzden harekete oldukça duyarlıdır. Bu nedenle görüntülemenin anestezi eşliğinde planlanması görüntülerin kalitesi ve elde olunan veriler açısından sağlıklı olacaktır. MRG’nin dezavantajlarından diğeri de çekim odasında kullanılan her türlü malzemenin MR uyumlu olması
gerekmektedir. Bu da maliyeti artırabilmektedir.
5
DERMAN MEDICAL PUBLISHING 207
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Resim 4. a. T2 ağırlıklı aksiyel kesitlerde akciğer bazalleri, b.mesane, c. böbrek düzeyi izlenmektedir. (Doç.Dr.A. Turan
ILICA’nın izniyle)
Anjiyografi:
Damarsal dinamik X-ray görüntüleme şeklidir. Dijital çıkarım anjiyografisi (DSA) olarak da bilinir. Floroskopi tekniği kullanılarak damarlara, kontrast madde verilerek lümen görüntülenir. Kontrast öncesi görüntü alındıktan sonra ardışık alınan kontrast
madde sonrası imajlar birbirlerinden çıkarılarak anjiyografi görüntüleri elde edilir
[7,8]. Tüp açısı değiştirilerek farklı planlardan görüntü alınabilir. Damarlara ulaşmak
için yol haritası sunar. Yeni nesil cihazlarda üç boyutlu görüntüleme imkanı vardır. Girişimsel işlemler için yol göstericidir.
İleri Görüntüleme Teknolojisi (Mikro/Nano BT, Yüksek frekans US)
Küçük hayvan görüntüleme teknolojisi yurt dışında bir çok merkezde yaygın olarak
kullanılmakla birlikte ülkemizde yakın zamanda gelişmeye başlamıştır. Mikrotomografi, yapı olarak bilgisayarlı tomografiye benzerdir. Sistem; X ışını tüpü, üzerine sabitlenen materyali belli aralıklarla bilgisayar kontrollu çeviren adım motoru, X ışınını kamera sensörüne yoğunlaştıran akım yoğunlaştırıcısı, üzerine düşen X ışınlarını
görüntü verisine dönüştüren CCD kamera sisteminden ve bilgisayardan oluştur [13].
Nano BT ise yeni bir teknoloji olup daha yüksek uzaysal rezolüsyon sağlamaktadır
[13] (Tablo 2). Nano BT hareket artefaktlarına (kalp ve bağırsak hareketlerine bağlı
Tablo 2. In vivo mikro BT, in vitro mikro BT ve nano- BT nin teknik özellikleri [21]
In-vivo mikro-BT
In-vitro mikro-BT
Nano-BT
Tüp dizaynı
Refleksiyon tüpü
Refleksiyon tüpü/
Transmisyon Tüpü
Transmisyon tüpü
Foküs boyutu
50-200 μm
1-50 μm
<400 nm
Tüp voltajı
20-90 kVp
20-130 kVp
8-190 kVp
Tüp gücü
10-300 W
1-50 W
8-25 W
Uzaysal rezolusyon (% 10 MTF)
50-200 μm
5-100 μm
50-600 nm
Tarama süreleri
0.1-30 dk
10-300 dk
60-180 dk
Dedektör
CCD / flat panel
CCD/ flat panel
CCD / flat panel
gelişen artefaktlar) oldukça duyarlı oluşu temeldeki kısıtlılığıdır ve bu nedenle şu an
için çoğunlula ex-vivo görüntülemeye olanak sağlamaktadır [13].
20 megaherz üzeri frekansa ulaşan yüksek frekanslı prob sistemleri (Yüksek frekanslı US) rutin pratikte kullanılan ultrason problarının aksine, deneysel hayvan çalışmalarında organizmada herhangi bir stres yaratmadan kullanılabilmektedir ve noninvaziv yüksek uzaysal çözünürlükte görüntüleme imkanı sunmaktadır [14]. Ayrıca inceleme süresini kısaltmakta, deneyde kaybedilen hayvan sayısını azaltmaktadır [14].
208 DERMAN MEDICAL PUBLISHING
6
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
DENEYSEL MODELLERDEN ÖRNEKLER
Bu başlık altında yukarıda bahsedilen görüntüleme yöntemlerinin nasıl kullanıldığını daha iyi anlamak için örneklerle rat deney modellerindeki görüntüleme özelliklerini değerlendireceğiz.
X-Işını Görüntüleme;
X ışını görüntüle ya da direkt filmler genellikle kemik doku, kalsifikasyon ve opak
maddelerin değerlendirilmesinde kullanılmaktadır (Tablo 1). Bununla ilgili bir deney
modelinde omurga füzyonuna yönelik ortopedik rat modeli oluşturulmuştur [15]. Bu
çalışmada oluşturulan modelin takibi X-ray görüntüleme kullanılarak yapılmış ve disk
mesafesinde daralma, kamalaşma, end plato değişiklikleri gibi parametreler kullanılarak değerlendirme sağlanmıştır [15].
Ultrasonografi ve ekokardiyografi;
Ultrasonografi veya ekokardiyografi, yüksek frekanslı problar yardımıyla deney hayvanını real time gri skala, renkli roppler gibi incelemelerle görüntüleyerek morfolojik,
fonksiyonel ve dinamik bulgular sunar (Tablo 1).
Tablo 1. Doku ve organ sistemlerine hangi modalitelerin daha faydalı bilgiler sağlayabileceği; morfoloji ve dinamikfonksiyonel değerlendirildiğinde hangi modalitelerin tercih edilebileceği tabloda belirtilmiştir.
Doku ve Organ
Modaliteler
Anatomi
Dinamik-Fonksiyonel
Kemik
X-RAY,
TOMOSENTEZ,
BT, MRG
*BT ve MRG de
3 boyutlu detaylı
görüntüleme
XRAY
TOMOSENTEZ
BT, MRG
PET-BT
MRG BT
Solid Organlar
Karaciğer, Böbrek,
Dalak, Pankreas vs
US, BT,
PET-BT,
MRG
*BT ve MRG de 3
boyutlu (D) detaylı
görüntüleme
US
BT
MRG
BT
PET-BT
MRG
Beyin
BT, PET-BT, MRG
*BT, MRG 3D detaylı
görüntüleme
MRG, BT
BT, MRG,
PET-BT
Vasküler
Doppler US, BT,
MRG, Anjiyografi
*BT, MRG,
Anjiyografi 3D
detaylı görüntüleme
US, BT, MRG,
Anjiyografi
Doppler US, BT,
MRG, Anjiyografi
12- megahertz lineer prob kullanılarak erken ve orta dönem gebelik ultrasonografik
bulgularının tanımladığı bir çalışma, ratların kullanıldığı fertilite ve doğurganlık toksikolojisi deneylerine yol göstermek fetal karakteristiklerini ortaya koymak için planlanmıştır [11]. Ayrıca puls-doppler kullanılarak embriyonik kalp atımı saptanmıştır
[11]. Ultrasonun yaratabileceği termal etkiler dışında belirgin bir risk bilinmemektedir. Termal etkiler izlemi açısından mekanik indeks parametresi önemlidir. Modelleme çalışmaları öncesinde tariflenen çalışma gibi öncül normal fizyoloji çalışmalarıda
yol gösterici olması için gerektiğinde yapılmalıdır. İntraperitoneal olarak N-metil-Nnitrozüre verilerek ratlarda kadın meme tümörlerinin modellendiği bir çalışmada ultrasonografi kullanılarak tümör volüm ve boyutları ölçülmüş ve takip edilmiştir [16].
Literatürde 40 megahertz frekansta problar ile yapılan rat deneyi çalışmaları da bulunmaktadır [14].
Bilgisayarlı Tomografi;
Bilgisayarlı tomografi X-ışını kullanılarak, ince kesit, 3 boyutlu görüntü imkanı sunan,
hızlı görüntü eldesi olan bir modalitedir. Bununla birlikte radyasyon dozu açısından
7
DERMAN MEDICAL PUBLISHING 209
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
dikkatli olunması gereken bir modalitedir. Anatomik, dinamik ve fonksiyonel bilgiler
sunar (Tablo 1). Mikro BT ya da Nano BT gibi daha yüksek çözünürlüklü, daha az radyasyon dozu verilen alt türleri vardır [13,17].
Lee ve arkadaşlarının tomografi kullanarak perfüzyon ve morfolojik parametrelerin,
erken radyoterapi cevabında potansiyel görüntüleme biyomarkırı olarak kullanılabileceğini öneren rat-tümör modelinde tomografi ile boyut, alan ve hacim gibi morfolojik; kan akımı, permeabilite gibi fonksiyonel verileri elde etmişlerdir [18]. Bu çalışmada, intramüsküler yolla 4 mg/kg xylazin hidroklorid ve 10 mg/kg ketamin hidroklorid enjekte edilmiştir. Kuyruk veni, 24-gauge kanül ile kontrast madde enjeksiyonu için kateterize edilmiştir. Rat, plastik zemine yerleştirilmiş ve fiske edilmiştir. Tomografi görüntüleri, yüzeyel solunum sırasında alınmıştır. Öncelikle kontrastsız görüntüler alınmış, sonrasında mikropompa kullanılarak, kuyruk veninden kontrast madde değişik oran ve sürelerde verilmiştir. Burada dikkat edilmesi gerek husus
kontrast madde verilmesinde geçen sürenin ve kontrast madde miktarının incelenecek dokunun özelliklerine göre görüntüleme farklılığı yaratacağının akılda tutulmasıdır. Rat çalışması planlarken, yapılan rat modellemesine uygun protokol rat fizyolojisine göre planlanmalıdır.
Pozitron Emisyon Blgisayarlı Tomografi ( PET-BT);
Hibrid görüntüleme tekniğidir. BT kısmı anatomik veri sunarken, PET kısmı fonksiyonel veri sunar (Tablo 1). Genel anestezi eşliğinde intraperitoneal, intravenöz, oral
yollar kullanılarak radyonüklidler uygulanabilir. Ratlarda egzersizle ilgili iskelet kası
metabolizma değişikliklerinin incelendiği bir çalışmada elektrositumulasyon ile vastus lateralis kasının motor noktası uyarılarak 11C asetat radyonüklid maddesi enjekte edilmiştir [19]. Kinetik parametreler ve standardize uptake değerleri (SUV) ile korele edilmiştir. Kinetik modellemenin, SUV ölçümüne göre yüksek duyarlılıkta aktif ve
inaktif dönemde iskelet kası değişiklikleri saptadığı bildirilmiştir [19].
Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG);
MRG kompleks bir görüntüleme modalitesidir. Anatomik veri yanı sıra dinamik ve
fonksiyonel bilgiler de sağlar (Tablo 1). Bir deneysel çalışmada, rat spinal korduna kanser tedavisi için verilen radyasyon etkileri, difüzyon ağırlıklı ve T2 ağırlıklı sekans parametreleri kullanılarak MRG’ de değerlendirilmiştir [20]. % 1.1 izofluran- 1:1
N2O/O2 gaz karışımı ile anestezi sağlanmıştır. Solunum ve ısı, MR uyumlu cihazlarla monitörize edilmiştir. Yüzeyel koil kullanılarak görüntüler elde olunmuş, ödem ve
beyaz cevher lezyonları difüzyon ağırlıklı ve T2 ağırlıklı sekans özellikleri kullanılarak
değerlendirilmiştir.
Sonuç olarak, rat modellemeli çalışmalarda, görüntüleme teknolojilerinin kullanılmasında deneyim ve yöntemler yakın geçmişte gelişmeye başlamıştır. Çalışma sayılarının az olmasından dolayı araştırmacılar planlama yaparken zorluklar çekebilmektedir. Radyolojik modalitelerin kullanımında, amaçlar çok önemlidir. Modalitelerin birbirine üstün olduğu alanlar bulunmaktadır. Çalışmada kullanılacak modalite ve
yöntem belirlenirken, ratın ve yaratılan modelin fizyolojik özellikleri ile modalitelerin
özellikleri iyi bilinerek, örnek alınacak bir yöntem çalışması yok ise, araştırmacı kendi yöntemini multidisipliner olarak geliştirmelidir.
210 DERMAN MEDICAL PUBLISHING
8
Radyolojik Modalitelerin Rat Deneylerindeki Yeri
Teşekkür
Uzm. Dr. Özgür BAŞAL’a, Uzm.Dt. Cansu EFEOĞLU’na, Prof.Dr. N.Özlem KÜÇÜK’e, Doç.Dr.A. Turan ILICA’ya yazıya görselleriyle katkılarından dolayı teşekkür ederiz.
Kaynaklar
1. Bilgen M. Imaging corticospinal tract connectivity in injured rat spinal cord using manganese-enhanced MRI. BMCMed
Imaging 2006;17;6:15.
2. Kiessling F, Pichler BJ. Small Animal Imaging: Basics and Practical Guide. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011.
3. Cunha L, Horvath I, Ferreira S, Lemos J, Costa P, Vieira D, et al. Preclinical imaging: an essential ally in modern biosciences. Mol Diagn Ther 2014;18(2):153-73.
4. Bilgen M. Feasibility and merits of performing preclinical imaging on clinical radiology and nuclear medicine systems.
Int J Mol Imaging 2013; ID:923823.
5. Iannaccone PM, Jacop HJ. Rats. Dis Model Mech 2009;2(5-6):206-210.
6. Altun GD, Üstün F. Deney Hayvanlarında Moleküler Görüntüleme Nükleer Tıp ve Optik Görüntüleme. Nobel Tıp Kitapevi İstanbul 2015.
7. Allisy Roberts P, Williams J. Farr’s Physics for Medical Imaging. Saunders Elsevier 2007.
8. Kaya T, Adapınar B, Özkan R. Temel Radyoloji Tekniği. Nobel Tıp Kitapevi İstanbul 4.baskı.
9. Dobbins J, McAdams HP. Chest Tomosynthesis: Technical Principles and Clinical Update. Eur J Radiol 2009;72(2):24451.
10. Rumack CM, Wilson SR, Charboneau JW, Levine D. Diagnostic Ultrasound. Saunders Elsevier 4th edition.
11. Ypsilantis P, Deftereos S, Prassopoulos P, Simopoulos C. Ultrasonographic diagnosis of pregnancy in rats. J Am Assoc Lab Anim Sci 2009;48(6):734-9.
12. Zwiebel WJ, Pellerito JS. Zwiebel’s Doppler general.Marban Libros Spain 2008.
13. Kampschulte M, Langheinirch AC, Sender J, Litzlbauer HD, Althöhn U, Schwab JD,et al. Nano-computed tomography:
Technique and Applications. Rofo 2016;188(2):146-54.
14. Chen W, Chen JY, Tung YT, Chen HL, Kuo CW, Chuang CH, et al. High-frequency ultrasound imaging to evaluate liver fibrosis progression in rats and yi guan jian herbal therapeutic effects. Evid Based Complement Alternat Med
2013;ID:302325.
15. Gruber HE, Gordon B, Williams C, Ingram J, Norton HJ, Hanley EN. A new small animal model for the study of spine
fusion in the sand rat: pilot studies. Lab Anim 2009;43:272-7.
16. Al FR, Silva A, Gabriel J, Teixeira-Guedes CI, Lopes C, Gil da Costa E, et al. Ultrasonographic, thermographic and
histologic evaluation of MNU-induced mammary tumors in female Sprague-Dawley rats. Biomed Pharmacother
2013;67(8):771-6.
17. Badea CT, Drangova M, Holdsworth DW, Johnson GA. In vivo small-animal imaging using micro CT and digital subtraction angiography. Phys Med Biol 2008;53(19):319-50.
18. Lee HY, Kim N, Goo JM, Chie EK, Song HJ. Perfusion parameters as potential imaging biomarkers for the early prediction of radiotheraphy response in a rat tumor model. Diagn Interv Radiol 2016;22:231-40.
19. Trombella S, Garcia D, Didier JC, Germain S, Seimbille Y, Ratip O. [ 11C] acetate and PET/CT assesment of muscle activation in rat studies. Int J CARS 2016;11:733.
20. Philippens MEP, Gambarota G, Kogel AJ, Heerschap A. Radiation effects in the rat spinal cord: Evaluation with apparent diffusion coefficient versus T2 at serial MR imaging. Radiology 2009;250(2):387-97.
21. Kalender WA, Deak P, Engelke K, Karolczak M. X-Ray and X-Ray CT. In: Kiessling F, Pichler BJ. Small Animal Imaging
Basics and Practical Guide. Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2011: 129.
9
DERMAN MEDICAL PUBLISHING 211