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导语
皮下荷瘤是肿瘤研究必不可少的体内模型,一般当小鼠皮下长出约绿豆大小的肿瘤块时,我们便可每隔2-3天进行肿瘤体积的测量,动态反应药物的抗肿瘤效果。然而,当我们信心满满地开始实验时,却发现肿瘤细胞,长成了各种不规则形状,如椭圆形、长条形,球形甚至还有多个小肿瘤等。此时,师兄告诉我们的:V=Length×Width2×0.52的公式,还能用吗,又该怎么用呢?本期就为大家揭晓:如何正确地进行皮下肿瘤的体积测量与计算。

如下图为:10只皮下荷瘤的裸鼠,可见每只鼠的肿瘤块形状都不同。似乎要找到一个公用的计算公式,好像不太现实。

胃癌皮下荷瘤小鼠[1]

面对形状各异的肿瘤块,我们该如何计算体积?

学者通过对214篇文献统计,发现肿瘤测量的计算方法主要有3种,分别是测量一维的直径;二维的面积及各种的体积计算方法。其中通过体积计算的方法,占了55%以上[2]。这也是目前最常用的计算方法。下面我们就主要讲解第三种方法。

由于肿瘤形状很不均一,衍生了很多体积测量公式(结合下表):

不同的体积计算公式[2]

根据上表,对肿瘤体积计算的公式分别有:

  • 长方形:V= L×W×H 或L×W2
  • 椭球体:V= 1/2×L×W×H或V= 1/2×L×W2;;π=3,π/6≈1/2;
  • 椭球体:V=π/6×L×W×H或π/6×L×W2等;π/6≈0.52;
  • 球体:V=4π/3×R3(R=L/2或L+W/2).
  • 其他混杂公式:如V=1/3×L×W×H等。

可看到以椭圆球体的计算公式占据了82%。若是加上球体,则占到了96%。因为当L=W=H=R/2时,就是球体。

那么,哪一种公式可以最准确地反应肿瘤的真实体积呢?

学者选取了50个质量介于0.46g—22.0g之间的裸鼠皮下肿瘤组织样本,结合了文章发表的19个体积计算公式,并通过排水法,计算出肿瘤组织的真实体积或质量。通过对各种方法的对比,发现以椭圆球体计算V=π/6×L×W×H的体积与排水法得到的最接近(r=0.93)。

卡尺测量与排水法得到的体积的相关性[2]

备注:排水法测量离体移植瘤近似真实体积

并且我们结合下图,发现剥离的肿瘤样本大部分接近椭圆球体,部分接近球体。

剥离的前列腺癌肿瘤块

V=π/6×L×W×H,L,W,H该如何测量呢?

V=π/6×L×W×H即椭圆体的体积公式,我们结合椭圆的模式图为大家介绍:

如下图:为椭圆体的模式图和近似椭圆的小鼠肿瘤块:

  • L代表(Y轴):即肿瘤块的最长直径;(右图中的L)
  • W代表(X轴):即与最长径垂直的一条最长横径;(右图中的W)
  • H代表:(Z轴):即肿瘤的高度;(右图中的H)

在研究中,我们一般用游标卡尺进行测量,由于小鼠的肿瘤块的长度L和宽度W可以较好地用卡尺卡住而测量出来,但是肿瘤的高度由于另一侧从皮肤长出,不太好测;

并且研究发现,V=π/6×L×W2,也可以很好反应肿瘤真实体积,因此也是可以采用的。因为π=3.14,π/6=0.52,所以我们常用的公式V=0.52×L×W2,就这么得来了。当然若是掌握了准确的测量肿瘤的高度,那么V=π/6×L×W×H是最合适的计算方法 [3]。

肿瘤测量常见问题解答:

Q:如何降低实验误差?

  • 首先,整个实验始终保证同一个人测量,因为每个人对于长宽度的确定和游标卡尺力度的掌握不同,因此不同人测量会造成很大误差,这个误差是完全可以避免的;其次,来自同一个测量者的误差:源于每次对肿瘤长度和宽度选取不一致造成。最好每次测量选择相同的位置,可做标记提醒自己[4]。

Q:有些瘤子好几个连在一起,该怎么测?

  • 由于在荷瘤时,拔针时细胞液体随着针移动,导致长出的肿瘤成长条或者好几个小的串联。针对这种情况,若是有多余样本,建议舍去;若没法舍去,建议分开测量再加和。

Q:为什么很多时候只采用V=π/6×L×W2而非V=π/6×L×W×H?

  • 因为高度不宜测量,且肿瘤处于隆起状态,贴近皮肤的那侧会往里生长,因此一般测量的高度比剥离的肿瘤要小。

Q:对于一些形状不规则的瘤子,是否可以用同一个公式?

  • 可以。只要保证准确测量长径和横径,就可以用v=0.52×L×W2

Q:v=1/2×L×W2这个公式可以用吗?

  • 可以,不过与v=0.52×L×W2相比,误差会大一点。

Q:游标卡尺测量有什么缺陷吗?

游标卡尺测量由于对卡尺松紧掌握及长宽度的确定会存在一些误差,如肿瘤形状,皮肤厚度等原因导致测量的数据不够准确。测量时一般需要两个人配合,相对麻烦一些。

Q:与游标卡尺相比,还有更精确的测量方式吗?

  • 有的。如一种micro-CT造影技术可以很精准的计算肿瘤体积。可连续动态地观测到肿瘤在小鼠体内的分布,所占体积的大小和肿瘤的生长变化的情况,操作比较简单,但价格非常昂贵。当然若你有这个条件,这确实是个不错的选择。如下图为micro-CT的扫描结果。

micro-CT的扫描的肿瘤块[5]

皮下生长的肿瘤组织由于形状难以统一,且多样,因此测量相对棘手,但是只要我们掌握了正确的测量和计算方法,还是可以得到一份准确的数据,在目前众多的文章中,大部分还是采用游标卡尺测量并用V=0.52×L×W2来计算的。本文就介绍到这里,希望能对你有所帮助。若你还有疑惑,可以给我们留言哦!

参考文献:

[1] Chen J, Guo J, Chen Z, et al. Linifanib (ABT-869) Potentiates the Efficacy of Chemotherapeutic Agents through the Suppression of Receptor Tyrosine Kinase-Mediated AKT/mTOR Signaling Pathways in Gastric Cancer.[J]. Scientific Reports, 2016, 6(1).

[2] Tomayko M M, Reynolds C P. Determination of subcutaneous tumor size in athymic (nude) mice[J]. Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 1989, 24(3): 148-154.

[3]何志军, 陈先祥, 蔡庆和,等. 移植瘤体积不同计测方法的比较[J]. 中国比较医学杂志, 2009, 19(9):47-50.

[4] Euhus D M, Hudd C, Laregina M C, et al. Tumor measurement in the nude mouse[J]. Journal of Surgical Oncology, 1986, 31(4): 229-234.

[5] Jensen M M, Jorgensen J, Binderup T, et al. Tumor volume in subcutaneous mouse xenografts measured by microCT is more accurate and reproducible than determined by 18F-FDG-microPET or external caliper[J]. BMC Medical Imaging, 2008, 8(1): 16-16.

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