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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
生物異速生長，例如新陳代謝與質量的比例，被假設是自然選擇的結果，以最大化血管網絡填充空間的方式，同時最小化內部運輸距離和血流阻力。代謝標度理論提出了兩個指導原則——流體流動守恆和空間填充分形分佈——描述了生物網絡的多樣性，並預測了這些網絡的幾何形狀如何影響生物體代謝。然而，過去的努力大多缺乏直接、獨立地測量同一器官、生物體或組織的呼吸和血管結構代謝率的研究。缺乏這些措施可能會導致關於新陳代謝、生長和異速生長縮放的不一致的結果和結論。我們對肺癌臨床影像中的代謝標度指數進行同步且一致的測量，作為代謝標度理論的首個測試，並識別指示腫瘤生長的潛在定量成像生物標記。我們分析了 535 例非小細胞肺癌患者的臨床 PET-CT 掃描數據，以確定腫瘤代謝和腫瘤體積之間是否有代謝縮放。此外，我們使用電腦視覺和數學模型來檢查代謝縮放的預測，該預測基於 56 名 II-IV 期肺癌患者的腫瘤供應血管網絡的分支幾何形狀。檢查最大標準攝取值與代謝腫瘤體積的比例以及代謝腫瘤體積與總腫瘤體積的比例，得出代謝比例指數分別為 0.64 (0.20) 和 0.70 (0.17)。我們將這些數值與源自腫瘤供應脈管系統的幾何縮放的數值 0.85 (0.06) 進行比較。這些結果：（1）為腫瘤預測提供生長和發育的能量模型； (2) 識別與血量和流量相關的血管幾何形狀的成像生物標記； (3) 強調在腫瘤從無血管幾何結構轉變為血管幾何結構的過程中開發和測試生態學代謝尺度理論的獨特機會。