1. Microvascular MRI and Unsupervised Clustering Yields Histology-Resembling Images in Two Rat Models of Glioma
- Author
-
Régine Farion, Nicolas Coquery, Chantal Rémy, Olivier François, Emmanuel L. Barbier, Benjamin Lemasson, Clément Debacker, Neuro-imagerie fonctionnelle et métabolique (ANTE-INSERM U836, équipe 5), Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications, Grenoble - UMR 5525 (TIMC-IMAG), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Biologie Computationnelle et Mathématique (TIMC-IMAG-BCM), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), INSERM U836, équipe 5, Neuroimagerie fonctionnelle et perfusion cérébrale, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Bruker Biospin MRI, Bruker Biospin MRI-Bruker Biospin MRI, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)-Grenoble Institut des Neurosciences (GIN), This work has been partially supported by the LabExPERSYVAL-Lab(ANR-11-LABX-0025-01), ANR-11-LABX-0025,PERSYVAL-lab,Systemes et Algorithmes Pervasifs au confluent des mondes physique et numérique(2011), Francois, Olivier, Laboratoires d'excellence - Systemes et Algorithmes Pervasifs au confluent des mondes physique et numérique - - PERSYVAL-lab2011 - ANR-11-LABX-0025 - LABX - VALID, Territoires, économie, enjeux sociétaux [?-2015] (LARHRA TEES [?-2015]), LAboratoire de Recherche Historique Rhône-Alpes - UMR5190 [2003-2015] (LARHRA [2003-2015]), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Université Jean Moulin - Lyon 3 (UJML), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Université Jean Moulin - Lyon 3 (UJML), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications, Grenoble - UMR 5525 [2011-2015] (TIMC [2011-2015]), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMAG-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Biologie Computationnelle et Mathématique [?-2015] (TIMC-BCM [?-2015]), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMAG-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMAG-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), [GIN] Grenoble Institut des Neurosciences, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-CHU Grenoble-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-CHU Grenoble-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Bruker Biospin MRI, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-CHU Grenoble-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-11-LABX-0025-01,PERSYVAL-lab,Systèmes et Algorithmes Pervasifs au confluent des mondes physique et numérique(2011)
- Subjects
Male ,Pathology ,medicine.medical_specialty ,030218 nuclear medicine & medical imaging ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Text mining ,Region of interest ,Cell Line, Tumor ,Glioma ,Image Processing, Computer-Assisted ,medicine ,Animals ,Cluster Analysis ,Effective diffusion coefficient ,[SDV.NEU] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC] ,Rats, Wistar ,medicine.diagnostic_test ,Brain Neoplasms ,business.industry ,Brain ,Discriminant Analysis ,Histology ,Magnetic resonance imaging ,medicine.disease ,Magnetic Resonance Imaging ,Rats, Inbred F344 ,Rats ,Neurology ,Cerebral blood flow ,Microvessels ,Original Article ,[SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC] ,Neurology (clinical) ,Cardiology and Cardiovascular Medicine ,business ,Neoplasm Transplantation ,030217 neurology & neurosurgery ,Preclinical imaging - Abstract
International audience; Imaging heterogeneous cancer lesions is a real challenge. For diagnosis, histology often remains the reference, but it is widely acknowledged that biopsies are not reliable. There is thus a strong interest in establishing a link between clinical in vivo imaging and the biologic properties of tissues. In this study, we propose to construct histology-resembling images based on tissue microvascularization, a magnetic resonance imaging (MRI) accessible source of contrast. To integrate the large amount of information collected with microvascular MRI, we combined a manual delineation of a spatial region of interest with an unsupervised, model-based cluster analysis (Mclust). This approach was applied to two rat models of glioma (C6 and F98). Six MRI parameters were mapped: apparent diffusion coefficient, vessel wall permeability, cerebral blood volume fraction, cerebral blood flow, tissular oxygen saturation, and cerebral metabolic rate of oxygen. Five clusters, defined by their MRI features, were found to correspond to specific histologic features, and revealed intratumoral spatial structures. These results suggest that the presence of a cluster within a tumor can be used to assess the presence of a tissue type. In addition, the cluster composition, i.e., a signature of the intratumoral structure, could be used to characterize tumor models as histology does.
- Published
- 2014
- Full Text
- View/download PDF