Diese Arbeit wurde von der Summa Cancer Institute unterstützt.

Ethische Erklärung: Summa Health System Institutional Review Board Genehmigung wurde für diese Studie erhalten. 1. Behandlung Beratung <ol><li> Beschreiben Sie die neue Lungen SBRT Behandlung für den Patienten. HINWEIS: Die neue Plattform bietet SBRT koplanar und nicht koplanare hohen Strahlendosis für Krebsziele und gleichzeitig die Strahlendosis für nicht zu den Zielorganen. </li><li> Besprechen Sie die Behandlungsrisiken. HINWEIS: SBRT können in möglichen kurzfristigen Hyperpigmentierung der Haut oder Hautrötung, Müdigkeit, selten Husten, Übelkeit, Entzündung der Speiseröhre, und seltene viszeralen Organschäden führen. Pneumonitis oder Lungenentzündung mit leichtem Fieber und nicht-produktiver Husten, kann bis zu drei Monate nach der Behandlung auftreten. Akute oder Spätschäden an Herz, andere Muskeln, peripheren Nerven oder Rückenmark und Knochen sind selten. Es gibt eine sehr geringe Gefahr für die strahlungsinduzierte Malignität. </li></ol> 2. Fiducial Marker Placement <ol><li> Perform perkutane CT-gesteuerte oder bronchoskopischen Platzierung einer einzigen goldbeschichteten Marker in den Tumor eingeführt Zielzentrum Punkts. <ol><li> Stellen Sie eine Radiologe, eine 3-5 mm dicke zusammenhängende axiale tomographischen Bildgebung von Brust 7 des Patienten durchzuführen. </li><li> Bestimmen Sie eine sichere Nadel Ansatz minimiert belüfteten Lungengewebe durchzogen (Vermeidung von Blasen und Risse) 7. </li><li> Spritzen Sie lokale subkutane Anästhesie (zB 1% Lidocain). </li><li> Einführung 17 oder 18 G Koaxialnadel, um eine einzige kurze (0,75 x 10 mm) oder einzelnen langen (0,75 x 20 mm) Markierung 10 zu platzieren. </li></ol></li><li> Haben eine elektromagnetische Navigation Bronchoskopie geführte Bezugsmarken Platzierung durch einen Lungenfacharzt zu bitten, Bildgebungs der Brust für endobronchiale Mapping 21 zu erwerben. <ol><li> Keil das Bronchoskop in den Verdacht bronchiale Segment. </li><li> Steuern Sie das Bronchoskop Sensorsonde auf die Zielläsion. </li><li> Bereitstellen einer Bezugsmarkeer durch transbronchiale Nadel. HINWEIS: Techniken für die Bezugsfreien Radiochirurgie in der Lunge werden als Prüfpräparat und unterliegen einem aktiven Forschungs 22,23. </li></ol></li><li> Als Alternative, um mindestens drei kurze (1,6 x 3 mm) mit Gold beschichtete Markierungen innerhalb eines 6 cm &quot;Box&quot; um das Ziel positioniert werden. Wenn mehr als eine Markierung als Bezugspunkt angeordnet ist, wird eine räumliche Trennung von 2 cm zwischen den Markern empfohlen. </li></ol> 3. Behandlungsplanung <ol><li> Führen CT-gesteuerte Simulation 4-7 Tage nach der Referenz-Markers Platzierung (in den Schritten 3.2 und 3.3 beschrieben). </li><li> Bitten Sie den Patienten in Rücken-Kopf voran auf dem Behandlungsmaschine flache Tischplatte liegen. <ol><li> Positionieren Sie die Arme des Patienten über dem Kopf, von Oberarm und Handgelenk Halter oder einem Vakuum-Beutel Wegfahrsperre unterstützt. Stellen Sie sicher, dass die Brust und Bauch sind nicht immobilisiert. </li><li> Optional können Sie eine Zwei-Pin lokalisiert Knieschwamm für die Indizierung. </li><li> Platzmindestens 4 Infrarot-Schienenkörper Markierungen auf der Brust für die Lokalisierung. Infrarot-Raupenatem Marker übermäßig Körperregionen demonstriert konsequente vertikale Atembewegung (3 mm oder mehr von Spitze zu Spitze Bewegung wird empfohlen). </li></ol></li><li> Führen Sie eine nicht-kontras angrenzenden spiralförmigen axialen CT-Scan (1 mm Schichtdicke, Spannung 120 kV, 350 mAs). HINWEIS: Die Behandlung von Ärzten kann ein 4D CT bestellen Thorax-Scan 12 oder ein 3D-CT-Thorax-Scan, der frei atmenden, End-inspiration, und End-Ablaufbild Atemanhalte umfasst Sätze 24. </li><li> Erhalten Sie 18 F-FDG-PET / CT-Scans für eine verbesserte Erfassung der Lungentumor-Bewegung. <ol><li> Fragen Sie die Patienten in einer Kopf-erste Scanposition für zusammenhängende Spiral-CT-Scan liegen (zB Spannung 120 kV, 450 mAs) vom orbitomeatal Linie Oberschenkel während ruhiger Atmung. </li><li> Erwerben Sie 18 F-FDG-PET nach intravenöser Gabe von 11 mCi von 18 F-FDG im Durchschnitt in der gleichen scAnning Position aus dem orbitomeatal Linie Oberschenkel während ruhiger Atmung. Wenn diese Technik verwendet wird, sind 18 F-FDG-PET / CT-Scans auto-konturiert durch Software zu einem 40% SUVmax Schwelle gesetzt, und dann, mit CT-Simulation Bilder, wie beschrieben, 1 co-registriert. </li></ol></li><li> Kontur des primären Lungenbruttozielvolumen oder Volumes (GTVp) von Hand Zeichnung auf 4D CT-Datensätzen, vorzugsweise das Ausatmen-Phase. Die Erweiterung des GTVp mit einem 5 mm Marge erstellt die Planung Tumorvolumen (PTV). Strahlendosis Planung erfolgt auf der End-Exspirationsphase Scan für dynamische Tracking-Systems. HINWEIS: Als Alternative und bei der Verwendung von 3D-CT-Datensätzen ist der frei atmenden CT-Scan-Simulation der Referenz-Scan. Mit dieser Technik, die Behandlung von Strahlenonkologen Konturen der GTV auf dem freien Atmung (GTVfb), inspiration (GTVi) und Ablauf (GTVe) CT-Simulation Scans. Ein schwellen 40 Prozent maximale Standardaufnahmewert Kontur auf den 18 F-FDG-PET-Bilder schafft ein <sup&gt; 18 F-FDG-PET klinische Zielvolumen (CTVpet) 1. Ein Verbund ITV stellt die hinzugefügt Summe der GTVfb, GTVi, GTVe und CTVpet Bände. Ein 5 mm Marge Expansion des Verbund ITV schafft eine PTV. Hier tritt Strahlendosis Planung auf der frei atmenden Scan für dynamische Tracking-Systems. </li><li> Contour Nähe normalen Gewebestrukturen von Hand Zeichnung auf 4D CT-Datensätzen, vorzugsweise beim Ausatmen-Phase. Dies kann die normale Lunge, Herz und Herzbeutel, Speiseröhre, Leber, Nieren bilateralen, Plexus brachialis, und das Rückenmark umfassen. Eine Kontur der Luftröhre mit der rechten Hauptbronchus und verließ Hauptbronchus erzeugt werden kann, erweitert 3 mm, und als Hochprioritätsplanung Einschränkung verwendet werden, um Spättoxizität Atemwegsfibrose zu vermeiden. </li><li> Klicken Sie auf das dynamische Tracking-Button in der Planungssoftware. Diese Maßnahme greift in den kardanisch aufgehängten Schwenk- und Neige Tracking auf dem neuen SBRT Plattform. </li><li> Schreiben eine Strahlendosis für den PTV. Betrachten Sie eine von drei Strahlungs Monte-Carlo-Dosisvorschrifts: 3 x 17 = 51 Gy Gy täglich peripheren Lungenläsionen; 4 x 12 = 48 Gy Gy für die zentrale Lungenläsionen und peripheren Läsionen Brustwand; oder jeden zweiten Tag 5 x 10 Gy = 50 Gy. Ungewöhnlich, wenn PTV Volumen Einschränkungen (dh 95% Deckung) oder Organ-at-Risk Einschränkungen nicht erfüllt sind, kann ein Rezept von 8 x 7,5 Gy = 60 Gy verwendet werden. </li></ol> 4. Behandlung Lieferung und Workflow- <ol><li> Erstellen Sie eine ruhige Atmung Korrelationsmodell nach dem Rücken-Kopf voran Ausrichtung. <ol><li> Platz 4 (oder bis zu 6) Infrarot-Körper-Marker auf den Körper in der gleichen bei CT-Simulation identifiziert markierten Stellen. </li><li> Stellen Sie sicher, Positionsgenauigkeit der Körper-Marker und die Ausrichtung des Patienten durch Infrarotkamera und Bildschirme an der Behandlungskonsole. HINWEIS: Body Markerposition dient als Strahl-on-Check für unregelmäßige Bewegung, wie ein Husten. </li><li> Erwerben Querebene Dualdiagnose kV Röntgenstrahlen oder Kegelstrahl-CT-Bilder an der Behandlungskonsole implantierte Marker für interne p erfassenositional Genauigkeit. </li><li> Associate und Korrelat Körper Marker Bewegung (als Ersatz für die Atmung) und interne implantierte Marker Bewegung mit Computer-Software auf die neue Plattform SBRT Workflow verknüpft. HINWEIS: Eine alternative Lokalisierungsverfahren beinhaltet orthogonale Ausrichtung des Patienten nach vorderen und seitlichen tätowiert CT Simulation Lasertriangulation Marken und Verwendung einer standardisierten Referenzanordnung (Stern) mit sechs Infrarot-imprägnierten Körper Marker. </li></ol></li><li> Generieren Sie ein Lungentumor Bewegungskorrelationsmodell. <ol><li> Leiten Sie eine kardanisch pan-Kipp-Pfad für den Beschleuniger, um Tumorbewegung zu verfolgen mit Computer-Software auf die neue Plattform SBRT Workflow verknüpft. </li><li> Visuell beurteilen die Lungentumor Bewegungskorrelationsmodell vor Strahlung Lieferung. </li></ol></li><li> Beachten Sie für die Referenz-Markers Drift während Strahlung Lieferung. </li><li> Werten Sie maschinen Patienten Kollisionen aufgrund Gantryrotation, O-Ring-Dreh und kardanisch Schwenk- und Neigebewegungens vor der Auslieferung zu planen. HINWEIS: Die Strahlung Personal wird dieser Schritt. Die Behandlung kann fünf Minuten vor neun statische koplanar und nicht koplanaren Behandlungsstrahlen, manuell und visuell durch Strahlung Zusteller überprüft zur Folge haben. Behandlungen können 15-30 Minuten dauern, mit Lungentumor Bewegungskorrelationsmodell Prüfungen etwa alle 7 min durchgeführt. </li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Viel versprechende frühen stereotaktische Radiochirurgie klinischen Erfahrungen haben klinische Studie Untersuchung der ablative Strahlung für die Behandlung von Lungenkrebs 25,26 angetrieben. Erfahrung hat Forscher führten zu ablative Strahlung gegenüber einer Vielzahl von Tumorarten metastasierenden zur Lunge 27,28 zu verwenden. Die neue SBRT Plattform bietet eine Strahlungsabgabesystem besonders abgestimmt auf die Behandlung von bewegten Tumoren. Die neue SBRT Plattform bietet eine unsichtbare Röntgenbehandlung, die von einem Linearbeschleuniger in einem Schwenk O-Ring Gantry montiert erzeugt. A Kardanmechanismus können Schwenk- und Neigebewegung der Linearbeschleuniger und bietet in-time dynamische Tumor Motion-Tracking. Doppelquerebene kV Röntgenstrahlen werden vor und während der Behandlung erhalten werden, um 6 Grad Freiheitspatientenpositionierung zu verifizieren. Coplanar und nicht koplanare einzigartigen Freiheitsgrade zu verbessern Lieferung von qualitativ Strahlendosis für Krebsziele bei gleichzeitiger MinimierungStrahlendosis zu kritischen inneren Organe. Es wird erwartet, dass die Behandlung sterilisiert Krebszelle Ziele ohne irreparable Schäden an gesunden Zellen senkende strahlungsbedingte Toxizität. Zukunftsstudie des neuen SBRT Plattform werden alle Gewinne in der Zielsteuerung und einer Verringerung der Nebenwirkungen zu dokumentieren. Erste Erfahrungen mit den neuen SBRT Plattform zeigt Versprechen 10. Nuancen der dynamischen Verfolgung von Lungentumoren weiter erforscht werden; jedoch sind einige Verallgemeinerungen ersichtlich. Lungentumoren zeigen Bewegung weniger als sieben Millimeter kann am besten durch ein Verbund ITV plus 5 mm Ausdehnung Ansatz behandelt werden. Für Lungentumoren, die 7 mm oder mehr vertikale Verschiebung, eine dynamische Tracking-Ansatz mit einem GTVp plus 5 mm Expansion am besten für die Behandlung sein. Weitere Forschung der Festlegung dieser Grenzwerte erforderlich. Auch 18 F-FDG-PET-Bilder auf 3D-CT-Bilddatensätze übereinander in der Regel erhöhen Verbund ITV Bände. Dieser Ansatz geht davon Volumen expansion durch 18 F-FDG-Signal-Abstrich während 3-5 min bin Zeit des PET-Scanners auftreten. Eine 40% Schwellenwert 18 F-FDG klinische Zielvolumen wurde untersucht und hat sich in eines unserer Programme 1 verwendet. Weitere Forschung charakterisieren, ob 18 F-FDG-PET-Bilder ausreichend repliziert Tumor Hysterese erforderlich. Schließlich kann bis zu 3-Läsionen in einem einzigen Lunge zur Behandlung auf einmal betrachtet werden. Andernfalls wird eine sequentielle Ansatz getan. Dynamische Verfolgung auf dem neuen SBRT Plattform verwendet einen Lungentumor Bewegungskorrelationsmodell, um Lungentumor-Bewegung bis zu 40 ms in die Zukunft vorherzusagen. Position und Geschwindigkeit des Infrarot Körper und Atem Marker in das Modell aufgenommen. Ein Markierungserkennungsrate von 70% in erworbenen kV Röntgenstrahlen ist eine Voraussetzung für die dynamische Nachführung. Fiducials in drei Dimensionen (dh, x, y, z) verfolgt. Bilder von den kV Röntgengeräte erzeugt werden automatisch registriert und im Vergleich in Echtzeit. Observed Latenz in dynamischen Tracking ist wegen der Beschränkungen in Schwenk- und Neige kardanisch Hardware, Software Verarbeitung und Positionssteuerung Leistung der kV Röntgengeräte. Forschung Ermittler sind bei der Verbesserung der Verfolgungslatenzzeit beschäftigt. Während Strahlung Lieferung mit dynamischen Tracking auf dem neuen SBRT Plattform, ist es wichtig, für die Bezugsmarken Drift zu beobachten. Trends in Referenz-Markers Drift über vordefinierte 3 mm Toleranzen in jede Richtung führt zu Operator-initiierte Behandlung Pause oder im Automatikstrahl halten. Wenn eine Behandlung Pause auftritt, wird empfohlen, dass die Betreiber ermöglichen die Wiederaufnahme der ruhigen Atembewegung in den nächsten Patienten Atemzüge und dann die Wiederaufnahme der Behandlung vor der Korrelationsmodell aufzubauen. Wenn Pausen nicht erfolgreich sind, Umlagerung des Patienten, Infrarot Atem Marker Bewegungserkennung, kV Marker-Erkennung, Korrelation Modellierung Umbau fertig sind, die Behandlung fortzusetzen. Nach unserer Erfahrung sind Atemkorrelationsmodelle genau für up bis 7 min, die oft von Patienten Spannung oder Entspannung begrenzt, während sich auf der Behandlungstischplatte. Unbeantwortete Fragen bleiben. Was sind die Folgen radiobiologische und Art der Zelltod in normalen Zellen und Krebszellen nach ablative Strahlendosis auftreten? Warum hat es so schwierig, hochgenaue ablative Strahlung mit radiosensibilisierende Chemotherapien zusammenführen? Zwar ist es wichtig, andere Modalitäten der Bereitstellung ablative Strahlung in der Brust zu untersuchen, bleibt unklar, ob ablative Strahlung vergleichbarer therapeutischer Wirkung, wie der Thoraxchirurgie bereitzustellen. In der Tat ist der Thoraxchirurgie die am häufigsten gebrauchten und validierte Methode zur Tumorbekämpfung in der Lunge zu erreichen, wenn konventionelle Therapien wurden bereits angewandt. Hier bietet die neue Plattform SBRT eine innovative nicht-invasive Therapiemittel für Frauen und Männer mit Lungentumoren, die Bewegung.

Lungenkrebs-Konto für die größte Zahl der Krebs-Todesfälle bei Frauen und Männern weltweit 2. Bis zu 63% der persistierenden oder rezidivierenden Lungenkarzinome umfassen Lungengewebe, die bereits durch eine Chemotherapie besteuert wird oder vorher bestrahlt. 3,4. Weitere Bestrahlung an den Standorten der anhaltende oder wiederkehrenden Lungentumoren kann unerträglich Lungen Morbidität 5,6 führen, insbesondere wenn konventionelle Operation, Chemotherapie und Strahlentherapie bereits versucht worden. So haben Frauen und Männer in solchen klinischen Gegebenheiten bei den neuen Krebstherapie Strategien ähnlich Behandlungen vor dem in dieser Zeitschrift 7 vorgestellt benötigen. Stereotaktische Strahlentherapie Körper ablative (SBRT) kann diese Therapiebedarf durch Sterilisieren Lungentumoren durch zielgenaue, hochdosierte Strahlung 8,9 erfüllen. Es ist ein Roman SBRT Plattform, die diese therapeutische Aufgabe 10-12. Er trennt sich von anderen SBRT PlattformenIntegration von Dual-Diagnose ExacTrac kV Röntgengeräte (in der Lage, Kegelstrahl-Computertomographie Ziellokalisierung) und einer Infrarot-Kamera-Einheit (in der Lage, Körperoberfläche Markenverfolgung als Surrogat für die interne Bewegung) zu ermöglichen, dass sowohl stereoskopische Open-Loop-Feedback von Krebs Ziel intrafraction Bewegung. Es hat auch eine einzigartige ± 4 cm gimbaled Schwenk- und Neigestrahlenbeschleuniger, die ihre Strahlenbündel um 60 Wolfram-Legierung Blätter (0,25 cm physikalische Breite, 11 cm Bauhöhe) geformt hat. Es verwendet eine vollständige Überzentrum-travel Konturenkollimator für maximal 15 x 15 cm Feldgröße. Es enthält einen Roboter-driven ± 60 ° Schwenk O-Ring und ± 185 ° Drehportal Berücksichtigung koplanar und nicht koplanare Beschleuniger Strahlaufbau Winkel und einzigartige Behandlung Freiheitsgraden. Schließlich hat es Submillimeter Genauigkeit (0,4 mm im Isozentrum) 13. Im Gegensatz zu montieren anderen SBRT Strahlentherapie Plattformen eine klinische Strahlenbeschleuniger entweder zu einem Industrieroboterarmes 14, oder zu einer spiralförmigen Scheibe-zu-Scheibe Gantry 15, oder in einer herkömmlichen Maschine um bildgeführte intensitätsmodulierte Strahlentherapie oder dynamische Lichtbogen-Lieferungssoftware 16 verbunden. Jede Plattform greift eine Vielzahl von Maschinenkomponenten, um die Bewegung von Atmungsbewegung, Herzschlag, oder der Verdauung entstehende verfolgen. Lungenradiochirurgie hat den klinischen Erfolg 17,18 hatte, wodurch das eine neuartige Behandlungsoption in der Radioonkologie 19,20 Modalität. Diese wie-Artikel enthält eine neue Strahlentherapie-Protokoll, das dynamische Lungentumor-Tracking beschreibt für die therapeutische Behandlung Absicht.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Vero SBRT Linac System 1.0</td>
			<td>Brainlab, Inc. (Munich, Germany)</td>
			<td>46300</td>
			<td>High accuracy first-of-its-kind gimbaled irradiation head with tilt function and gantry rotation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Tokyo, Japan)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visicoil fiducial marker</td>
			<td>IBA Dosimetry America (Bartlett, TN, USA)</td>
			<td>67245</td>
			<td>0.75 mm x 10 mm marker -or- 0.75 mm x 20 mm marker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold fiducial marker</td>
			<td>Civco Medical Solutions (Orange City, IA, USA)</td>
			<td>MTNW887860</td>
			<td>Sterile placement needle (14GA ETW x 20cm) with one 1.6mm &#215; 3mm marker</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dynamic lung tumor tracking for stereotactic ablative body radiation therapy

Ärzte, die eine stereotaktische Strahlentherapie Körper ablative (SBRT) für die Behandlung von Krebs extrakraniellen Ziele müssen über die erheblichen Risiken für die normale Gewebeverletzung und den Gefahren der körperlichen Tumor verpassen. A first-of-its-kind-Plattform erzielt SBRT hochpräzise ablativen Bestrahlung durch eine Kombination von vielseitigen Echtzeit-Imaging-Lösungen und anspruchsvolle Tumor-Tracking-Funktionen. Es nutzt Dual-Diagnose-kV Röntgengeräte für stereoskopische Open-Loop-Feedback von Krebs Ziel intrafraction Bewegung als Folge der Atembewegungen und Herzschlag auftreten. Bild-geführte Rück treibt einen kardanisch aufgehängten Strahlung Beschleuniger (maximal 15 x 15 cm Feldgröße), die Echtzeit-± 4 cm Schwenk- und Neigebewegungen. Robot-driven ± 60 ° Drehpunkte ein ± 185 ° Dreh Gantry integriert ermöglichen koplanar und nicht koplanare Beschleuniger Strahlaufbau Winkel letztlich ermöglicht einzigartige Behandlung Freiheitsgraden. State-of-the-art-Software unterstützt Echtzeit sechs dimensional Positionierung, wodurch die Bestrahlung von Krebs Ziele mit Sub-Millimeter-Genauigkeit (0,4 mm bei Isozentrum). Die Nutzung dieser Funktionen ermöglicht behandelnden Ärzte zu Strahlendosis für Krebstumorziele zu lenken bei gleichzeitiger Reduzierung Strahlendosis auf normalen Geweben. Durch Zugabe von Atmung korreliert Computertomographie (CT) und 2- [18 F] Fluor-2-deoxy-ᴅ-glucose (18 F-FDG), Positronenemissionstomographie (PET) Bilder in das Planungssystem für eine verbesserte Tumorziel Konturierung, die Wahrscheinlichkeit physischer Tumor vermissen wird wesentlich weniger 1. In diesem Artikel beschreiben wir neue Strahlung Pläne für die Behandlung von Lungentumoren bewegen.

SBRT auf der neuen Plattform umfasst gegenwärtig mehrere statische Strahlungsstrahlen konvergieren auf einem oder mehreren eng assoziierten klinischen Strahlung Ziele, wie beispielsweise in 1 dargestellt. Eine repräsentative gute Planung Ergebnis liefert ablative Strahlung mit 95% Abdeckung der Krebszielvolumen und Krebsziel Dosiskonformität. 1 schema 5 koplanar und 4 nicht koplanaren Lichtstrahlen (dh Ringdrehung + 20 ° für Balken 2, 4, 6 und 8) verwendet werden, um eine einzelne PTV darstellt Plattenepithelkarzinom in der rechten Lunge zu behandeln. Strahl Margen für die PTV waren einen Millimeter. Strahlendosis, auf die 95% Isodosislinie vorgeschrieben, machte 95% PTV Abdeckung mit einer Konformitätsindex von 1,48. Das Rezept war 50 Gy in fünf jeden zweiten Tag 10 Gy-Fraktionen. Strukturen hier dargestellt sind die Planungszielvolumen (rot), interne Zielvolumen (weiß), Rückenmark (grün), und der Speiseröhre (hellblau). Isodosislinien sind wie angegeben. &lt;/ P&gt; <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52875/52875fig1highres.jpg" width="700" /> Abb. 1: Dynamische Tumor Verfolgung eines rechtsseitigen Lungentumor Abgebildet ist ein Beispiel für ablative Strahlendosis (50 Gy in fünf 10 Gy jeden zweiten Tag Fraktionen) auf eine einzige rechtsseitige Lungentumor mit neun statische Strahlen geliefert (blau / grün, 34 ° versetzt). Die 4-Planungssoftware Fenster zeigen: (A) ein Strahl und kritische Struktur Kollision Karte, (B) beam&#39;s-Augen-Ansicht (hier Strahl 1), (C) dreidimensionale CT und Strahlrekonstruktion Karte, und (D) axial CT mit Dosisverteilung. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Struktur </td><td> Metrisch </td><td> Volumen </td><td> Zulässigen Ausführungen </td></tr><tr><td> PTV </td><td> V50Gy </td><td> ≥95% </td><td> ≥90% </td></tr><tr><td> Mindestdosis </td><td> 0,03 cm 3 </td><td> ≥46 Gy (92%) </td><td> ≥45 Gy (90%) </td></tr><tr><td> Höchstdosis </td><td> 0,03 cm 3 </td><td> ≤60 Gy (120%) </td><td> ≤62.5 Gy (125%) </td></tr><tr><td> Rückenmark </td><td> 0,03 cm 3 </td><td> ≤15 Gy </td><td> ≤22 Gy </td></tr><tr><td> Lung (minus GTV) </td><td> V20Gy </td><td> ≤10% </td><td> ≤15% </td></tr><tr><td></td><td> Mittlere Dosis </td><td> ≤8 Gy </td><td> ≤10 Gy </td></tr><tr><td> Herzen / Herzbeutel </td><td> 15 cm 3 </td><td> ≤32 Gy </td><td> ≤36 Gy </td></tr><tr><td> Speiseröhre </td><td> Mittlere Dosis </td><td> ≤18 Gy </td><td> ≤20 Gy </td></tr><tr><td></td><td> 0,03 cm 3 </td><td> ≤27 ​​Gy </td><td> ≤30 Gy </td></tr><tr><td> BrachialPlexus </td><td> 0,03 cm 3 </td><td> ≤24 Gy </td><td> ≤30 Gy </td></tr></tbody></table> Tabelle 1: Struktur der Behandlung ergebenden Zwänge.

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Dynamic Lung Tumor Tracking for Stereotactic Ablative Body Radiation Therapy

Stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) involves the precise delivery of high-dose radiation to cancer tumor targets. A novel SBRT platform offers a first-of-its-kind gimbaled radiation accelerator mounted within a pivoting O-ring gantry capable of dynamic image-guided tumor tracking. Here, we describe dynamic tumor tracking for lung targets.

Dynamische Lungentumor Tracking für stereotaktische Strahlentherapie Körper Ablative

Physicians considering stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) for the treatment of extracranial cancer targets must be aware of the sizeable ...

dynamic-lung-tumor-tracking-for-stereotactic-ablative-body-radiation

Research

JoVE Journal

Medicine

15.5K Aufrufe.  Summa Cancer Institute. Stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) involves the precise delivery of high-dose radiation to cancer tumor targets. A novel SBRT platform offers a first-of-its-kind gimbaled radiation accelerator mounted within a pivoting O-ring gantry capable of dynamic image-guided tumor tracking. Here, we describe dynamic tumor tracking for lung targets.

Serie: Dynamic Lung Tumor Tracking for Stereotactic Ablative Body Radiation Therapy

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There is little knowledge about in situ, in vivo, tumor hypoxia during intracranial development of malignant brain tumors because of lack of efficient means to monitor it in these deep-seated orthotopic tumors. Bioluminescence imaging (BLI), based on the detection of light emitted by living cells expressing a luciferase gene, has been rapidly adopted for cancer research, in particular, to evaluate tumor growth or tumor size changes in response to treatment in preclinical animal studies. Moreover, by expressing a reporter gene under the control of a promoter sequence, the specific gene expression can be monitored non-invasively by BLI. Under hypoxic stress, signaling responses are mediated mainly via the hypoxia inducible factor-1&alpha; (HIF-1&alpha;) to drive transcription of various genes. Therefore, we have used a HIF-1&alpha; reporter construct, 5HRE-ODD-luc, stably transfected into human breast cancer MDA-MB231 cells (MDA-MB231/5HRE-ODD-luc). In vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay is performed by incubating the transfected cells in a hypoxic chamber (0.1% O2) for 24 hr before BLI, while the cells in normoxia (21% O2) serve as a control. Significantly higher photon flux observed for the cells under hypoxia suggests an increased HIF-1&alpha; binding to its promoter (HRE elements), as compared to those in normoxia. Cells are injected directly into the mouse brain to establish a breast cancer brain metastasis model. In vivo bioluminescence imaging of tumor hypoxia dynamics is initiated 2 wks after implantation and repeated once a week. BLI reveals increasing light signals from the brain as the tumor progresses, indicating increased intracranial tumor hypoxia. Histological and immunohistochemical studies are used to confirm the in vivo imaging results. Here, we will introduce approaches of in vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay, surgical establishment of a breast cancer brain metastasis in a nude mouse and application of in vivo bioluminescence imaging to monitor intracranial tumor hypoxia.

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

Bioluminescence imaging of hypoxia inducible factor-1&alpha; activity is applied to monitor intracranial tumor hypoxia development in a breast cancer brain metastasis mouse model.

In-vivo-Biolumineszenz-Bildgebung von Tumorhypoxie Dynamics of Breast Cancer Hirnmetastasen in einem Mausmodell

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There ...

Forschung

Medizin

Combination Radiotherapy in an Orthotopic Mouse Brain Tumor Model

Glioblastoma multiforme (GBM) are the most common and aggressive adult primary brain tumors1. In recent years there has been substantial progress in the understanding of the mechanics of tumor invasion, and direct intracerebral inoculation of tumor provides the opportunity of observing the invasive process in a physiologically appropriate environment2. As far as human brain tumors are concerned, the orthotopic models currently available are established either by stereotaxic injection of cell suspensions or implantation of a solid piece of tumor through a complicated craniotomy procedure3. In our technique we harvest cells from tissue culture to create a cell suspension used to implant directly into the brain. The duration of the surgery is approximately 30 minutes, and as the mouse needs to be in a constant surgical plane, an injectable anesthetic is used. The mouse is placed in a stereotaxic jig made by Stoetling (figure 1). After the surgical area is cleaned and prepared, an incision is made; and the bregma is located to determine the location of the craniotomy. The location of the craniotomy is 2 mm to the right and 1 mm rostral to the bregma. The depth is 3 mm from the surface of the skull, and cells are injected at a rate of 2 &mu;l every 2 minutes. The skin is sutured with 5-0 PDS, and the mouse is allowed to wake up on a heating pad. From our experience, depending on the cell line, treatment can take place from 7-10 days after surgery. Drug delivery is dependent on the drug composition. For radiation treatment the mice are anesthetized, and put into a custom made jig. Lead covers the mouse's body and exposes only the brain of the mouse. The study of tumorigenesis and the evaluation of new therapies for GBM require accurate and reproducible brain tumor animal models. Thus we use this orthotopic brain model to study the interaction of the microenvironment of the brain and the tumor, to test the effectiveness of different therapeutic agents with and without radiation.

The purpose of this article is to describe the use of an orthotopic glioblastoma model for chemoradiation studies. This article will go though cell processing, implanting, and radiotherapy of the mouse using an intracranial model.

Kombination Strahlentherapie in einem orthotopen Maus Brain Tumor-Modell

Glioblastoma multiforme (GBM) are the most common and aggressive adult primary brain tumors1. In recent years there has been substantial progress in the ...

Stereotactic Radiosurgery for Gynecologic Cancer

Stereotactic body radiotherapy (SBRT) distinguishes itself by necessitating more rigid patient immobilization, accounting for respiratory motion, intricate treatment planning, on-board imaging, and reduced number of ablative radiation doses to cancer targets usually refractory to chemotherapy and conventional radiation. Steep SBRT radiation dose drop-off permits narrow 'pencil beam' treatment fields to be used for ablative radiation treatment condensed into 1 to 3 treatments.
Treating physicians must appreciate that SBRT comes at a bigger danger of normal tissue injury and chance of geographic tumor miss. Both must be tackled by immobilization of cancer targets and by high-precision treatment delivery. Cancer target immobilization has been achieved through use of indexed customized Styrofoam casts, evacuated bean bags, or body-fix molds with patient-independent abdominal compression.1-3 Intrafraction motion of cancer targets due to breathing now can be reduced by patient-responsive breath hold techniques,4 patient mouthpiece active breathing coordination,5 respiration-correlated computed tomography,6 or image-guided tracking of fiducials implanted within and around a moving tumor.7-9 The Cyberknife system (Accuray [Sunnyvale, CA]) utilizes a radiation linear accelerator mounted on a industrial robotic arm that accurately follows patient respiratory motion by a camera-tracked set of light-emitting diodes (LED) impregnated on a vest fitted to a patient.10 Substantial reductions in radiation therapy margins can be achieved by motion tracking, ultimately rendering a smaller planning target volumes that are irradiated with submillimeter accuracy.11-13
Cancer targets treated by SBRT are irradiated by converging, tightly collimated beams. Resultant radiation dose to cancer target volume histograms have a more pronounced radiation "shoulder" indicating high percentage target coverage and a small high-dose radiation "tail." Thus, increased target conformality comes at the expense of decreased dose uniformity in the SBRT cancer target. This may have implications for both subsequent tumor control in the SBRT target and normal tissue tolerance of organs at-risk. Due to the sharp dose falloff in SBRT, the possibility of occult disease escaping ablative radiation dose occurs when cancer targets are not fully recognized and inadequate SBRT dose margins are applied. Clinical target volume (CTV) expansion by 0.5 cm, resulting in a larger planning target volume (PTV), is associated with increased target control without undue normal tissue injury.7,8 Further reduction in the probability of geographic miss may be achieved by incorporation of 2-[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose (18F-FDG) positron emission tomography (PET).8 Use of 18F-FDG PET/CT in SBRT treatment planning is only the beginning of attempts to discover new imaging target molecular signatures for gynecologic cancers.

Stereotactic body radiotherapy (SBRT) involves image-guided, ablative radiation delivered to cancer targets refractory to chemotherapy or to conventional radiation treatment. The robotic-armed Cyberknife SBRT system, using sophisticated target localization, delivers hypofractionated radiation doses capable of sterilizing cancer targets. This article will consider new therapeutic roles of SBRT for gynecological cancers.

Stereotaktische Radiochirurgie für Gynäkologische Krebs

Stereotactic body radiotherapy (SBRT) distinguishes itself by necessitating more rigid patient immobilization, accounting for respiratory motion, ...

Stereotactic Intracranial Implantation and In vivo Bioluminescent Imaging of Tumor Xenografts in a Mouse Model System of Glioblastoma Multiforme

Glioblastoma multiforme (GBM) is a high-grade primary brain cancer with a median survival of only 14.6 months in humans despite standard tri-modality treatment consisting of surgical resection, post-operative radiation therapy and temozolomide chemotherapy 1. New therapeutic approaches are clearly needed to improve patient survival and quality of life. The development of more effective treatment strategies would be aided by animal models of GBM that recapitulate human disease yet allow serial imaging to monitor tumor growth and treatment response. In this paper, we describe our technique for the precise stereotactic implantation of bio-imageable GBM cancer cells into the brains of nude mice resulting in tumor xenografts that recapitulate key clinical features of GBM 2. This method yields tumors that are reproducible and are located in precise anatomic locations while allowing in vivo bioluminescent imaging to serially monitor intracranial xenograft growth and response to treatments 3-5. This method is also well-tolerated by the animals with low perioperative morbidity and mortality.

Stereotactic Intracranial Implantation and In vivo Bioluminescent Imaging of Tumor Xenografts in a Mouse Model System of Glioblastoma Multiforme

We describe an integrated method for the precise, stereotactic implantation of human glioblastoma multiforme cells into the brains of nude mice and subsequent serial in vivo imaging to monitor growth and response to treatment of the resultant xenografts.

Stereotaktische Intrakranielle Implantation und<em&gt; In vivo</em&gt; Bioluminescent Imaging der Tumorxenotransplantaten in einem Maus-Modell-System des Glioblastoma multiforme

Glioblastoma multiforme (GBM) is a high-grade primary brain cancer with a median survival of only 14.6 months in humans despite standard tri-modality ...

Human Neuroendocrine Tumor Cell Lines as a Three-Dimensional Model for the Study of Human Neuroendocrine Tumor Therapy

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human malignancies.1 Other than surgery for the minority of patients who present with localized disease, there is little or no survival benefit of systemic therapy. Therefore, there is a great need to better understand the biology of NETs, and in particular define new therapeutic targets for patients with nonresectable or metastatic neuroendocrine tumors. 3D cell culture is becoming a popular method for drug screening due to its relevance in modeling the in vivo tumor tissue organization and microenvironment.2,3 The 3D multicellular spheroids could provide valuable information in a more timely and less expensive manner than directly proceeding from 2D cell culture experiments to animal (murine) models.
To facilitate the discovery of new therapeutics for NET patients, we have developed an in vitro 3D multicellular spheroids model using the human NET cell lines. The NET cells are plated in a non-adhesive agarose-coated 24-well plate and incubated under physiological conditions (5% CO2, 37 &deg;C) with a very slow agitation for 16-24 hr after plating. The cells form multicellular spheroids starting on the 3rd or 4th day. The spheroids become more spherical by the 6th day, at which point the drug treatments are initiated. The efficacy of the drug treatments on the NET spheroids is monitored based on the morphology, shape and size of the spheroids with a phase-contrast light microscope. The size of the spheroids is estimated automatically using a custom-developed MATLAB program based on an active contour algorithm. Further, we demonstrate a simple method to process the HistoGel embedding on these 3D spheroids, allowing the use of standard histological and immunohistochemical techniques. 
This is the first report on generating 3D spheroids using NET cell lines to examine the effect of therapeutic drugs. We have also performed histology on these 3D spheroids, and displayed an example of a single drug's effect on growth and proliferation of the NET spheroids. Our results support that the NET spheroids are valuable for further studies of NET biology and drug development.

We present a simple agarose overlay platform to grow 3D multicellular spheroids using neuroendocrine cancer cell lines. This method provides a very convenient way to examine the effect of therapeutic drugs on the neuroendocrine tumor cells. It could also help us establish human neuroendocrine tumor spheroids for cancer therapy.

Menschliche neuroendokrinen Tumor-Zelllinien als dreidimensionales Modell für das Studium der menschlichen neuroendokrinen Tumor-Therapie

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a novel platform that allows for direct long-term visualization of tissue structure changes intracranially. Imaging at a single cell resolution in a real-time fashion provides supplementary dynamic information beyond that provided by standard end-point histological analysis, which looks solely at 'snap-shot' cross sections of tissue.
Establishing this intravital imaging technique in fluorescent chimeric mice, we are able to image four fluorescent channels simultaneously. By incorporating fluorescently labeled cells, such as GFP+ bone marrow, it is possible to track the fate of these cells studying their long-term migration, integration and differentiation within tissue. Further integration of a secondary reporter cell, such as an mCherry glioma tumor line, allows for characterization of cell:cell interactions. Structural changes in the tissue microenvironment can be highlighted through the addition of intra-vital dyes and antibodies, for example CD31 tagged antibodies and Dextran molecules.
Moreover, we describe the combination of our ICW imaging model with a small animal micro-irradiator that provides stereotactic irradiation, creating a platform through which the dynamic tissue changes that occur following the administration of ionizing irradiation can be assessed.
Current limitations of our model include penetrance of the microscope, which is limited to a depth of up to 900 &mu;m from the sub cortical surface, limiting imaging to the dorsal axis of the brain. The presence of the skull bone makes the ICW a more challenging technical procedure, compared to the more established and utilized chamber models currently used to study mammary tissue and fat pads 5-7. In addition, the ICW provides many challenges when optimizing the imaging.

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We describe a novel in vivo imaging technique that couples fluorescent chimeric mice with intracranial windows and high-resolution 2-photon microscopy. This imaging platform aids studies of dynamic changes in brain tissue and microvasculature, at a single-cell level, following pathological insults and is adaptable to assess intracranial drug delivery and distribution.

A Novel Hochauflösende<em&gt; In vivo</em&gt; Bildtechnik, um die Dynamik der intrakranielle Strukturen zu Tumorwachstum und Therapeutics Studieren

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. Here, we describe a general protocol for cell labeling, imaging, and image processing. The technique is applicable to various cell types and animal models, although here we focus on a typical mouse model for tracking murine immune cells. The most important issues for cell labeling are described, as these are relevant to all models. Similarly, key imaging parameters are listed, although the details will vary depending on the MRI system and the individual setup. Finally, we include an image processing protocol for quantification. Variations for this, and other parts of the protocol, are assessed in the Discussion section. Based on the detailed procedure described here, the user will need to adapt the protocol for each specific cell type, cell label, animal model, and imaging setup. Note that the protocol can also be adapted for human use, as long as clinical restrictions are met.

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

We describe a general protocol for in vivo cell tracking using MRI in a mouse model with ex vivo labeled cells. A typical protocol for cell labeling, image acquisition processing and quantification is included.

In-vivo-19 F-MRT für die Zellverfolgung

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. ...

Diagnostic Ultrasound Imaging of Mouse Diaphragm Function

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive surgical procedures. Although this is an effective method of assessing in vitro diaphragm activity, it involves non-survival surgery. The application of non-invasive ultrasound imaging as an in vivo procedure is beneficial since it not only reduces the number of animals sacrificed, but is also suitable for monitoring disease progression in live mice. Thus, our ultrasound imaging method may likely assist in the development of novel therapies that alleviate muscle injury induced by various respiratory diseases. Particularly, in clinical diagnoses of obstructive lung diseases, ultrasound imaging has the potential to be used in conjunction with other standard tests to detect the early onset of diaphragm muscle fatigue. In the current protocol, we describe how to accurately evaluate diaphragm contractility in a mouse model using a diagnostic ultrasound imaging technique.

Diagnostic ultrasound imaging has proven to be effective in diagnosing various respiratory diseases in human and animal subjects. We demonstrate a comprehensive ultrasound protocol utilized by Dr. Zuo's lab to analyze diaphragm kinetics specifically in mouse models. This is also a non-invasive research technique which can provide quantitative information on mouse respiratory muscle function.

Diagnostische Ultraschall-Bildgebung der Maus Membranfunktion

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive ...

Tumor Treating Field Therapy in Combination with Bevacizumab for the Treatment of Recurrent Glioblastoma

A novel device that employs TTF therapy has recently been developed and is currently in use for the treatment of recurrent glioblastoma (rGBM). It was FDA approved in April 2011 for the treatment of patients 22 years or older with rGBM. The device delivers alternating electric fields and is programmed to ensure maximal tumor cell kill1.
Glioblastoma is the most common type of glioma and has an estimated incidence of approximately 10,000 new cases per year in the United States alone2. This tumor is particularly resistant to treatment and is uniformly fatal especially in the recurrent setting3-5. Prior to the approval of the TTF System, the only FDA approved treatment for rGBM was bevacizumab6. Bevacizumab is a humanized monoclonal antibody targeted against the vascular endothelial growth factor (VEGF) protein that drives tumor angiogenesis7. By blocking the VEGF pathway, bevacizumab can result in a significant radiographic response (pseudoresponse), improve progression free survival and reduce corticosteroid requirements in rGBM patients8,9. Bevacizumab however failed to prolong overall survival in a recent phase III trial26. A pivotal phase III trial (EF-11) demonstrated comparable overall survival between physicians&#8217; choice chemotherapy and TTF Therapy but better quality of life were observed in the TTF arm10.
There is currently an unmet need to develop novel approaches designed to prolong overall survival and/or improve quality of life in this unfortunate patient population. One appealing approach would be to combine the two currently approved treatment modalities namely bevacizumab and TTF Therapy. These two treatments are currently approved as monotherapy11,12, but their combination has never been evaluated in a clinical trial. We have developed an approach for combining those two treatment modalities and treated 2 rGBM patients. Here we describe a detailed methodology outlining this novel treatment protocol and present representative data from one of the treated patients.

A novel methodology that is employed for the treatment of recurrent glioblastomas is described. This treatment approach employs the application of alternating electric tumor treating fields (TTFields), known as TTF Therapy in combination with bevacizumab, a targeted agent that is currently FDA approved as monotherapy.

Tumor Behandlung Feldtherapie in Kombination mit Bevacizumab für die Behandlung von rezidivierendem Glioblastom

A novel device that employs TTF therapy has recently been developed and is currently in use for the treatment of recurrent glioblastoma (rGBM). It was FDA ...

Primary Tumor and MEF Cell Isolation to Study Lung Metastasis

In breast tumorigenesis, the metastatic stage of the disease poses the greatest threat to the affected individual. Normal breast cells with altered genotypes now possess the ability to invade and survive in other tissues. In this protocol, mouse mammary tumors are removed and primary cells are prepared from tumors. The cells isolated from this procedure are then available for gene profiling experiments. For successful metastasis, these cells must be able to intravasate, survive in circulation, extravasate to distant organs, and survive in that new organ system. The lungs are the typical target of breast cancer metastasis. A set of genes have been discovered that mediates the selectivity of metastasis to the lung. Here we describe a method of studying lung metastasis from a genetically engineered mouse model.. Furthermore, another protocol for analyzing mouse embryonic fibroblasts (MEFs) from the mouse embryo is included. MEF cells from the same animal type provide a clue of non-cancer cell gene expression. Together, these techniques are useful in studying mouse mammary tumorigenesis, its associated signaling mechanisms and pathways of the abnormalities in embryos.

The goal of this protocol is to study breast tumorigenesis. With this technique, mouse mammary tumors are removed and primary cells are prepared from tumors. A lung extraction protocol is included for studying lung metastasis. Furthermore, another protocol for analyzing mouse embryonic fibroblasts from the mouse embryo is included.

Primärtumor und MEF Zellisolation zu Lungenmetastasen Studieren

In breast tumorigenesis, the metastatic stage of the disease poses the greatest threat to the affected individual. Normal breast cells with altered ...

Dynamische Lungentumor Tracking für stereotaktische Strahlentherapie Körper Ablative

Zusammenfassung

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