JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

בעבר, הקרנה בעלי חיים קטנים בוצעה בדרך כלל ללא יכולת למקד נפח הגידול מוגדרים היטב היטב. המטרה הייתה כדי לחקות את הטיפול של גליובלסטומה אנושי אצל חולדות. באמצעות פלטפורמה הקרנה בעלי חיים קטנים, ביצענו מונחה MRI תלת-ממד קונפורמיים הקרנה עם חיית המחמד המשנה של אמצעי אחסון מבוססי לחיזוק באווירה פרה.

Abstract

במשך עשורים, קרינה בעלי חיים קטנים המחקר בוצע בעיקר באמצעות גולמי למדי setups ניסיוני החלים טכניקות פשוטות חד-קרן ללא היכולת למקד אמצעי אחסון ספציפי או מוגדרים היטב היטב גידול. המסירה של קרינה הושג באמצעות מקורות הקרינה קבוע או מאיצים קוויים הפקת צילומי רנטגן megavoltage (MV). התקנים אלה אינם יכולים להשיג דיוק מילימטר הנדרשים לבעלי-חיים קטנים. יתר על כן, במינונים גבוהים נמסר בריא שמסביב רקמות הכביסה התגובה הערכה. כדי להגדיל את התרגום בין קטן מחקרים שנעשו בבעלי חיים ובבני אדם, המטרה שלנו היה לחקות את הטיפול של גליובלסטומה האנושי במודל של עכברים. כדי לאפשר הקרנה מדויקת יותר באווירה פרה, לאחרונה, דיוק תמונה מונחה קרינה בעלי חיים קטנים מחקר הפלטפורמות פותחו. בדומה למערכות התכנון האנושי, טיפול מתכנן אלה המיקרו-irradiators מבוסס על טומוגרפיה (CT). עם זאת, חדות נמוכה ברקמות הרכות על CT מקל מאוד מאתגרת כדי להתאים לשפה מטרות ברקמות מסוימות, כגון המוח. לפיכך, שילוב דימות תהודה מגנטית (MRI), בעל ניגודיות מצוינת ברקמות הרכות, בהשוואה ל- CT, תאפשר של תיחום מדויק יותר של היעד עבור הקרנה. בחודש האחרון טכניקות הדמיה גם ביולוגי של העשור, כגון טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) צבר ריבית להדרכה טיפול טיפול קרינה. PET מאפשר את החזיית למשל, צריכת גלוקוז, חומצות תחבורה או היפוקסיה, נוכח הגידול. פילוח אותם חלקים מאוד המקדימות או רדיו עמידים של הגידול עם מינון גבוה יותר יכול לתת יתרון הישרדות. השערה זו הובילה המבוא של נפח גידול ביולוגי (BTV), מלבד אמצעי האחסון קונבנציונאלי היעד ברוטו (GTV), אחסון של יעד קליניים (CTV), אחסון של יעד מתוכנן (זאת).

במעבדה הדמיה פרה של אוניברסיטת גנט, זמינות של מיקרו-בעוצמה, חיה קטנה PET ו- 7 T חיה קטנה MRI. המטרה היא לשלב הקרנה מונחה MRI ו מונחה PET אחסון תת לחיזוק במודל חולדה גליובלסטומה.

Introduction

Glioma בדרגה גבוהה הוא הגידול ממאיר במוחו הנפוץ ביותר, האגרסיביים ביותר במבוגרים עם חציון ההישרדות של 1 שנה למרות הקדמה הנוכחי. הטיפול כולל כריתה כירורגית מקסימלי ואחריו טיפול קרינתי חיצוני משולב קרן (RT) temozolomide (TMZ), ואחריו תחזוקה TMZ1,2,3. מאז כניסתה של TMZ עכשיו יותר מאשר לפני 15 שנה, אין שיפורים משמעותיים שנעשו על הטיפול של גידולים אלה. לכן, יישום אסטרטגיות טיפוליות חדשות דחוף אבל כדאי ייחקר תחילה במודלים טיפול לסרטן בבעלי חיים קטנים (בעיקר עכברים וחולדות). מודלים מכרסמים נושאות יכול לשמש כדי לחקור את היעילות של פרוטוקולים חדשים ומורכבים קרינה, ואולי בשילוב עם הסוכנים טיפול (חדש), כדי להעריך את התגובה קרינה או לחקור סוכנים רדיו-מגן. היתרון העיקרי של המחקר קרינה פרה היא היכולת לעבוד תחת תנאים מבוקרים ניסיוני באמצעות קוהורטות גדולות וכתוצאה מכך התשואה נתונים מואצת עקב לכלבים קצר יותר של מכרסמים. הממצאים פרה צריך להיות מתורגם ואז ניסוי קליני בצורה הרבה יותר מהר ויעיל יותר מאשר תרגול הנוכחי4.

ניסויים קרינה בעלי חיים קטנים בעשרות השנים האחרונות בדרך כלל הושגו באמצעות קרינה קבוע מקורות5,6,7, למשל, 137Cs ו- 60Co, איזוטופים, או ליניארית ' מאיצים ' מיועד לשימוש קליני בבני אדם, החלת שדה הקרינה יחיד עם צילומי רנטגן MV6,8,9,10,11. עם זאת, התקנים אלה לא להגיע דיוק מילימטר, אשר נדרש עבור חיות קטנות12. יתר על כן, צילומי רנטגן MV יש מאפיינים מתאים בין מטרות קטנות, כגון שיצטברו מינון-הממשק רקמות אוויר באזור הכניסה של הקורה במידה לפי סדר החיות גודלו4,6 ,8,9,10,11. לאחרון הופך די מאתגר כדי לספק מנה אחידה גידול בעוד חוסך סביב מוח נורמלי רקמות4,8,9,10,11. לכן, לא ברור על אילו מחקרים בבעלי חיים הנוכחי במידה עדיין רלוונטיות RT מודרני תרגול12. במובן זה, פיתחה לאחרונה תלת מימדי (3D) קונפורמיים קטנים בעלי חיים מיקרו-irradiators מבטיחים כדי לגשר על הפער הטכנולוגי בין תלת-ממד תמונה מונחה RT בטכניקות מתקדמות, כגון עוצמת מאופנן הקרנות (IMRT) או קשתות קונפורמיים בשימוש בני אדם הקרנה חיה קטנה הנוכחי4,13. פלטפורמות אלה לעשות שימוש של מקור רנטגן kilovoltage (kV) כדי לקבל חדות penumbras וכדי למנוע הצטברות במינון. פלטפורמות אלה כוללים שלב מבוקר-מחשב לחיה מיצוב, kV מקור רנטגן הדמיה, הקרנות, אסיפה גנטרי הסיבוב כדי לאפשר משלוח קרינה זוויות שונות, ומערכת collimating לעצב את קרן קרינה 4. בשנת 2011 מיקרו-בעוצמה הותקן במעבדה הדמיה פרה של אוניברסיטת גנט (איור 1). מערכת זו דומה לאימון הקרנות האנושית המודרנית, ומאפשרת מגוון רחב של ניסויים פרה, כגון הסינרגיה של קרינה עם טיפולים אחרים, ערכות קרינה מורכבות תמונה מונחה מטרה תת להגביר את לימודי.

טיפול מתכנן אלה המיקרו-irradiators מבוסס על CT, אשר שווה ל האדם תכנון מערכות14,15. גלאי על לוח רנטגן CT הדמיה, משמש בשילוב עם אותו kV שפופרת רנטגן המשמש במהלך הטיפול. CT הדמיה משמש זה מאפשר מיקום בעלי חיים מדויק ומספק מידע הדרושים לחישוב מינון הקרינה בודדים באמצעות פילוח. עם זאת, בשל הניגוד ברקמות הרכות נמוך ב- CT הדמיה, גידולים במוח של חיות קטנות, כמו glioma בדרגה גבוהה, לא יכול בקלות מאפשרת. שילוב של הדמיה מודאליות רב לכן הכרחי עבור תיחום אמצעי אחסון יעד מדויק. בהשוואה ל- CT, MRI מספקת ניגודיות לרקמות רכות מאוד נעלים. זה עושה את זה הרבה יותר קל לדמיין את גבולות הנגע כי תגרום תיחום הרבה יותר מאמצעי האחסון היעד, עוזר כדאי להאיר את הנגע ולהימנע סביב רקמות, כמופיע ב איור 24, 16. יתרון נוסף הוא כי MRI משתמשת מייננת, בניגוד CT שעושה שימוש קרינה מייננת. החסרונות העיקריים של MRI הן ארוכות יחסית רכישת פעמים גבוה עלויות התפעול. חשוב לציין כי סריקות MRI אינם יכולים לשמש עבור חישובים במינון, כפי שהם לא מספקים את המידע צפיפות אלקטרונים נדרשים, למרות התקדמות בתחום זה, גם עם ההתפתחות האחרונה של מר-LINACS. ככזה, dataset CT/MRI משולב היא השיטה של בחירה עבור תכנון של ההקרנה של glioma ממאירים, המכיל שני המידע הנדרש עבור מיקוד (מבוססת MRI כרכים), מנה חישובים (צפיפות אלקטרונים מבוסס-CT).

כדי להקטין את הפער בין הקרנה בעלי חיים קטנים ושגרה קליני, MRI בבירור צריך ניתן לשלב את זרימת העבודה המיקרו-בעוצמה הדורשים רישום הנכון בין MRI ו- CT, וזה רחוק טריוויאלי. בנייר זה, פרוטוקול שלנו עבור מונחה MRI תלת-ממד קונפורמיים הקרנה של F98 גליובלסטומה בחולדות הנדונה, אשר כבר פורסם לאחרונה17.

למרות שילוב CT ו- MRI בזרימת העבודה של המיקרו-בעוצמה הוא צעד ברור קדימה במחקר הקרנה בעלי חיים קטנים, טכניקות דימות אנטומי אלה אינם מאפשרים תמיד הגדרה מלאה של אמצעי האחסון היעד. השינויים הפתולוגיים במוח ב- CT ו- MRI מאופיינים על ידי תוכן מים מוגברת (בצקת) ודליפה של מחסום הדם - מוח או שיפור ניגודיות. עם זאת, ניגודיות-שיפור והן רגשניים אזורים ב- MRI משוקלל T2 אינם תמיד מדד מדויק של היקף הגידול.תאים סרטניים זוהו הרבה מעבר לשוליים של ניגודיות-שיפור12. כמו כן, אף אחת משיטות אלה ניתן לזהות את החלקים האגרסיביים ביותר בתוך הגידול, אשר עשוי להיות אחראי על הישנות הגידול והתנגדות טיפולית. לכן, פרטים נוספים של טכניקות הדמיה מולקולרית כאילו PET יש ערך מוסף עבור RT יעד הגדרת עוצמת הקול כי שיטות אלה מאפשרות להמחיש מסלולים ביולוגיים ויוו12,18, 19.

בשנת 2000, לינג. et al. הציג את המושג של אחסון של יעד ביולוגי (BTV) על-ידי שילוב הדמיה אנטומית ופונקציונלית זרימת העבודה של הקרנות, המוביל אל מה הם קראו הקרנות קונפורמיים רב-ממדי20. זה יוצר את האפשרות לשפר את המינון פילוח על-ידי אספקת מנה לא אחידה לאזור היעד באמצעות לדוגמה תמונות חיות מחמד. הנפוצים ביותר PET מעקב עבור הגידול staging, לעקוב אחר הטיפול התגובה היא עבור חיל הים-18 (18F) הנקרא fluorodeoxyglucose (FDG), אשר מדמיין את חילוף החומרים של הגלוקוז21. ב סרטן הראש והצוואר, מחקרים קודמים הראו כי השימוש 18F-FDG מחמד הוביל אומדן טוב יותר של אמצעי האחסון גידול בפועל, כפי שהוגדרו על ידי דגימות פיפטות, לעומת CT ו- MRI22. במוח ראשוניים גידולים, איפה FDG אינה שימושית בשל האות רקע חזק מאוד מן המוח נורמלי, חומצות אמינו, כגון 11C-מתיונין ולאחרונה 18F-fluoroetthyltyrosine (FET), נחקרו עבור GTV תיחום מסומן לעתים קרובות הבדלים בין חומצה אמינית חיית המחמד, מבוססת MRI GTVs23. עם זאת, אין משפט פוטנציאליים חוקר את המשמעות של ממצא זה בוצעה כבר. במחקר זה, בחרנו חומצה אמינית מעקב 18F-FET ו- מעקב היפוקסיה 18F-fluoroazomycin-arabinoside (18F-FAZA). 18 F-FET ו- 18F-FAZA נבחרו משום ספיגה מוגברת של חומצה אמינית קשורה חזק עם קצב התפשטות גידולים ג'יגה-בתים, ואילו ספיגת של היפוקסיה PET-מעקב הוא מתואם עם התנגדות (כימותרפיה) הקרנות18 , 23. תת נפח לחיזוק באמצעות המיקרו-בעוצמה היה מותאם על ידי מתן מנה קרינה נוספים לחלק מוגדרת על-ידי חיית המחמד של הגידול F98 GB בחולדות.

Protocol

המחקר אושרה על ידי ועדת האתיקה לניסויים בבעלי חיים (ECD 09/23 ו ECD 12/28). כל הפרטים המסחריים ניתן למצוא טבלה שלחומרים.

1. F98 ג'יגה-בתים עכברוש תא מודל

  1. התרבות התאים F98 ג'יגה-בתים, המתקבל בקרת האוויר, ב- monolayers שימוש של Dulbecco ששונה נשר בינוני, סרום עגל 10%, 1% פניצילין, סטרפטומיצין 1%, 1%-גלוטמין ו- 0.1% שהוא גוסס b, ומניחים בתוך חממה2 CO (5% CO2 ו- 37 מעלות צלזיוס).
  2. לחסן את התאים glioma במוח של חולדות נקבות F344 פישר (הגוף משקל 170 גרם).
    1. להשתמש בכלים סטריליים, ללבוש כפפות סטריליות בכל עת.
    2. עזים ומתנגד החולדות באמצעות הזרקת תערובת של 74 מ"ג/ק"ג קטמין intrapertioneally חריגות השירותים הווטרינריים 11 מ"ג/ק"ג (IP) עם מזרק אינסולין (1 מ"ל, ג'י 29). האסתטיזציה לאשר את העדר בתגובה רפלקס הנסיגה של האיבר. לשתק העכברושים התקן סטיאוטטי באמצעות נקודות קיבוע עבור האף והאוזניים. במקום יש עין carbomer ג'ל למניעת יובש בעיניים תחת הרדמה.
    3. לגלח את החולדה מרמת העין לחלק האחורי של הגולגולת, לחטא את העור עם povidone יוד.
    4. לחשוף את הגולגולת דרך חתך בקרקפת קו האמצע של 2 ס מ, להפוך את 1 מ"מ חור (מקדחת יהלום) 2 מ מ אחוריים 2.5 מ מ לרוחב כדי bregma באונה פרונטלית נכון.
    5. להכניס מחט האינסולין stereotactically מודרך (29 גרם) ולהזריק µL 5 תא ההשעיה (תאים F98 GB 20,000) עמוק באמצעות לקונטרולר משאבת microsyringe 3 מ מ (הגדרות: להזריק (I50), קצב nL 1/s (001 שם מחשב מארח)).
    6. לסגת לאט את המזרק וסגור את החתך עם שעווה לאיטום. תפר את העור ולחטא עם povidone יוד.
    7. ייצוב טמפרטורת הגוף של בעלי חיים לאחר הניתוח באמצעות מנורה אדומה. לפקח על ההתעוררות של העכברוש עד זה שהכרתו מספיק כדי לשמור על recumbency בחזה ובצלעות. אל תשיבו את החיה על החברה של בעלי חיים אחרים עד החלים לחלוטין. שמור כל החיות בתנאים מבוקרים לסביבה (12 h מחזורים/כהה נורמליים, 20-24 ° C ו- 40-70% לחות יחסית) עם מים ואוכל ad libitum. הקפד לעקוב החיות מקרוב על-ידי ניטור ממשקל גופם, מזון, צריכת מים, ואת פעילות, ההתנהגות הרגילה שלהם. השתמש מנה קטלנית של סודיום פנטוברביטל להרדים את החיות (160 מ"ג/ק"ג) אם נצפית ירידה של 20% מהמשקל או כאשר ההתנהגות הרגילה קשות מתדרדר (למשל, חוסר טיפוח).

2. אישור על הגידול

הערה: הערכת הגידול צמיחה 8 ימים לאחר חיסון באמצעות MRI משוקלל T2, MRI משופרת ניגודיות דינמי (DCE-MRI) חדות משופרת MRI T1 משוקלל. כאשר הגידול מגיע בגודל של 2.5 x 2.5 x 2.5 מ מ3, בחר את החולדה לטיפול.

  1. ראשית, להתחבר מחט 30 G צינור ארוך 60 ס מ, אשר ממוקם לווריד בווריד הזנב לרוחב. עזים ומתנגד העכברושים דרך קונוס האף עם 2% איזופלוריין מעורבב עם חמצן (0.3 L/דקה). לאשר ההרדמה כאשר העכברושים אינם מגיבים רפלקס הנסיגה של האיבר. לכסות את החולדות בשמיכה מחוממת ולמקם אותם על המיטה MRI. השתמש ג'ל עיניים carbomer למניעת יובש.
  2. למקם את המיטה בעל עם סליל השטח של המוח עכברוש קבוע, והצב את המיטה בתוך סליל המשדר 72 מ מ כל הגוף חולדה.
  3. בצע סריקה מאתר ואחריו סריקת אקו-ספין משוקלל T2 כדי להעריך את צמיחת הגידול. T2-MRI רצף פרטים: TR/טה 3661/37.1 ms, 109 מיקרומטר איזוטרופיות בתוך המטוס רזולוציה, פרוסה בעובי 600 מיקרומטר, ממוצעים 4, ת א 9 דקות 45 s.
  4. אם הגידול הוא אישר על הרכישה משוקלל T2, להחדיר סוכן ניגוד גדוליניום המכילות לתוך הצנרת שמוקם לווריד (MRI ניגודיות הסוכן; 0.4 mL/kg) 30 s לאחר תחילת הרכישה DCE-MRI. רוכשים DCE-MRI במהלך 12 דקות באמצעות זווית נמוכה מהיר ירה (פלאש) רצף בפרוסה אחת (1 מ מ עובי הפרוסה). והרזולוציה המרחבית בתוך המטוס של (312 מיקרומטר2) ולהשתמש רזולוציה טמפורלית של 1.34 s.
  5. שימוש בכלי ניתוח של רצף תמונות, בחר אזור בעל עניין (ROI) בתוך אזור הגידול חשוד כדי להתוות את עוצמת אות לאורך זמן. לאחר מכן, לנתח את צורת העקומה המתקבלת DCE לאשר הנוכחות של גליובלסטומה (איור 3).
  6. לבסוף, רוכשים את רצף חדות משופרת משוקלל T1 ספין-הד. T1-MRI רצף פרטים: TR/טה 1539/9.7 ms, 117 מיקרומטר איזוטרופיות בתוך המטוס רזולוציה, פרוסה בעובי 600 מיקרומטר, ממוצעים 3, ת א 4 דקות 15 ס' טיפוסי משופרת לעומת זאת מר משוקלל T1 תמונות מוצגות באיור2.
  7. לאחר השלמת רצף משוקלל T1, החיה יכולים להתעורר תחת פיקוח, עד זה חוזר conciousness מלא.

3. multimodality הדמיה עבור בחירת אמצעי אחסון היעד

הערה: כדי להיות מסוגל לבצע מונחה MRI תלת-ממד קונפורמיים הקרנה של העכברוש F98 GB מודל עם מונחה PET אחסון תת לחיזוק, 3 שיטות צורך לבצע הדמיה. ראשית, להזריק את radiotracer, ואז לבצע MRI במהלך מעקב ספיגת, לאחר מכן לבצע רכישה סטטי של חיית המחמד, טיפול תכנון טי

  1. עזים ומתנגד החיות באמצעות קונוס האף עם 2% איזופלוריין מעורבב עם חמצן (0.3 L/דקה). לאשר ההרדמה כאשר העכברושים אינם מגיבים רפלקס הנסיגה של האיבר. השתמש ג'ל עיניים carbomer למניעת יובש תחת הרדמה.
  2. נחדיר קטטר (26 גרם) לתוך הווריד של הזנב, הפעלת ההזרקה של 37 MBq של מחמד מעקב רדיואקטיבי מומס בתוך תמיסת מלח µL 200. להזריק או 18F-FET או 18F-FAZA, 30 דקות או שעתיים לפני הרכישה חיית המחמד, בהתאמה.
  3. להזריק MRI ניגודיות הסוכן (0.4 mL/kg) דרך הווריד בווריד הזנב בעזרת הצנתר 15 דקות לפני רכישת חיית המחמד.
  4. במקום החולדות על הפנימי המיטה multimodality ולאבטח באמצעות מהדקים וו ולופ, שמירה על משרה קבועה במהלך דימות, מיקרו-הקרנה (איור 1).
  5. תקן multimodality שלושה סמנים (נימים מלא במים) מתחת, מעל, מצד ימין של הגולגולת. מקם את החולדה, עדיין קבוע על המיטה multimodality, האוחז סורק MRI של בעלי חיים, לתקן את הסליל השטח של המוח עכברוש והצב זה בתוך סליל לכל הגוף המשדר עכברוש 72 מ מ. בצע סריקה מאתר ולאחריו רצף חדות משופרת משוקלל T1 ספין-הד.
  6. תחבורה החיה לבצע 18F-FET או 18F-FAZA מחמד רכישה. רוכשים סריקה טומוגרפית סטטי 30 דקות במצב-רשימה. הסריקה צריכה להיות רכשה גם 30 דקות לאחר ההזרקה 18F-FET או 2 h לאחר 18F-FAZA ההזרקה.
לשחזר כל סריקת PET לתוך מטריצה × 64 200 × 200 על ידי אלגוריתם למיקסום הציפיות הסבירות המרבית (MLEM) 2D באמצעות 60 חזרות של voxel בגודל של 0.5 × 0.5 × 1.157 מ מ.
  • . המקום החיה, עדיין על המיטה multimodality, בקופסת פלסטיק מאובטח על גבי השולחן רובוטית ארבע-ציר המיקום של המיקרו-בעוצמה. לבצע טיפול ברזולוציה גבוהה התכנון סריקה באמצעות מסנן אלומיניום של 1 מ מ, 20 x 20 ס מ (1,024 x 1,024 פיקסלים) אמורפי סי שטוחים גלאי. בנייה מחדש התמונות CT עם גודל voxel איזוטרופיות של 0.2 מ מ. לתקן את המתח צינור, צינור הנוכחית ב- 70 kV ו- 0.4 אמא, בהתאמה. רוכשים את סך של 360 תחזיות מעל 360 °.

    • 4. RT תכנון טיפול

    1. השתמש הטיפול קליניים תכנון מערכת (PCTPS) לתכנון הטיפול. ה-CT התכנון לייבא PCTPS ואת באופן ידני לפלח את התמונה CT לתוך שלוש מחלקות רקמות שונות: עצם, רקמה רכה, ואוויר. פילוח ידנית זו מבוססת על הגדרת שלושה ספי גריי-ערך שונה בסי. טי התכנון אלה ספי גריי-ערך שנבחרו באופן ידני צריך להיבחר כך אוויר במוח נעדר, את עובי עצם הגולגולת אינו אפס. ברגע ספי אלה מוגדרים, צפיפות חומרים מוקצים כברירת PCTPS עצם, רקמה רכה של אוויר (איור 4).
    2. אם רק הדרכה MRI יש צורך, לטעון את ה-mri, לרשום בשיתוף עם ה-CT התכנון באמצעות PCTPS.
      1. השתמש המרות של גוף קשיח (שלושה תרגומים, שלושה סבבים), הסימנים multimodality, הגולגולת. על-ידי השלכת את עוצמת האות מוגברת של הגולגולת ב- CT עם האות שחור ב- MRI, שילוב מדויק יכולה להיות מושגת (איור 5).
      2. בחר את היעד עבור הקרנה במרכז הגידול לשיפור חדות ב- MRI T1 משוקלל, ראה איור 6 ו- 7 איור.
    3. כאשר חיית המחמד פרטים נוספים חייב להיות כלול, לכלול רישום משותף CT/MRI/חיית מחמד באמצעות התוכנה כימות תמונה ביו (BIQS).
      1. השתמש בכלי contouring ב BIQS כדי להשיג חיית המחמד/MRI התמונה פיוז'ן (איור 8). לאחר רישום משותף, בחר את היעד במרכז תפיסה מעקב חיית המחמד מוגברת ב- BIQS (איור 9) ולהיכנס הקואורדינטות באופן ידני PCTPS באמצעות את השינויים הבאים: X → -X, Y ← Z ו- Z ← -Y.
      2. בחר את המינון הקבוע, מספר קשתות, קשת עמדה, סיבוב טווח הקשתות, ואת גודל קולימטור (איור 10).
      3. עבור מונחה MRI RT, השתמש בהגדרות הבאות: מנה לפי מרשם של 20 Gy, 3 קשתות מוצב הספה זוויות של-45 ° 0 °, 45 ° עם קשת סבבים של 120 °, וגודל קולימטור של 5 x 5 מ מ.
      4. עבור חיית המחמד-MRI-מודרכת RT, השתמש בהגדרות הבאות: מנה לפי מרשם של 20 Gy באמצעות קשתות 3 ואת קולימטור של 5 x 5 מ מ Gy 5 תוספת עבור תת נפח לחיזוק באמצעות 3 קשתות מישור של קולימטור 1 x 1 מ מ. בחר סיבוב של 120 ° עבור כל קשתות בזמן שינוי המיקום של הספה (-45 ° 0 °, 45 °).
    4. לחשב את ההתפלגות במינון בתוך החיה ואת הפרמטרים משלוח קרן למסור את המינון הקבוע היעד באמצעות את PCTPS. לפני הקרנה בפועל, מבחן לסיבובים arc-העמדות הספה שונים כדי למנוע התנגשות כלשהי במהלך הקרנה.
    5. עבור ההקרנות בפועל, לבחור מסנן 0.15 מ מ נחושת, לקבוע את המתח רנטגן 220 kV, להגדיר את תצלום הרנטגן הנוכחי כדי אמא 13, ואת המיקום קולימטור נכון לפיגום. מבצע של RT באמצעות העברת הפרמטרים משלוח קרן המתאים PCTPS המיקרו-בעוצמה.
    6. במהלך הליכים אלה, העכברוש נשמרת תחת הרדמה איזופלוריין רציף (איזופלוריין 2%, מעורבב עם חמצן 0.3 L/min). אחרי ההוצאה להורג של הקשת האחרונה החיה יכולים להתעורר תחת פיקוח, עד שזה יחזור להכרה מלאה.

    5. במינון נפח היסטוגרמות (DVHs)

    הערה: כדי להשוות את המינון בפועל להעביר את אמצעי האחסון המטרה גידול של רקמת מוח נורמלי שמסביב, לחשב את DVHs.

    1. צייר נפח-של-עניין (VOI) סביב הגידול במוח רגיל על משוקלל T1 משופרת לעומת זאת מר תמונות כדי לחשב ממוצע, מקסימום, מינימום המינון (איור 11).
    2. בתור פונדקאית עבור מקסימלי, אומר, מינון מינימלי כדי גידול ונפח האחסון רקמת מוח נורמלי, לחשב את D2, ה-D50ו ה-D90. D מציין את המינון שהתקבלו על-ידי x % נפח, מסומן על ידי הכתב התחתי, הנגזרות של DVH וכתוצאה מכך.

    6. TMZ וכימותרפיה המזויפים

    1. כדי לחקות את הטיפול של גליובלסטומה בחולים, לנהל והמצוות כימותרפיה באמצעות זריקות IP של 29 מ"ג/ק"ג ש-TMZ מומס בתוך תמיסת מלח עם 25% dimethylsulfoxide (דימתיל סולפוקסיד) פעם ביום במשך 5 ימים החל מיום הקרנה24, 25. שימוש 1 מל, ג'י 29 מזרק אינסולין כדי להזריק את הזריקה.
    2. עבור קבוצת בקרה, ניהול הזרקה מהשלב 6.1 ללא TMZ.

    תוצאות

    כדי לחקות את המתודולוגיה טיפול אנושי עבור ההקרנות של גליובלסטומה במודל של פרה, הכללה של הקרנות מונחה MRI היה הכרחי. שימוש PCTPS את הממשק מיקרו-בעוצמה הצלחנו לעורר F98 גליובלסטומה בחולדות עם מספר קשתות מישור קונפורמיים פילוח האזור חדות משופרת ב MRI T1 משוקלל17. גוף קש?...

    Discussion

    כדי להשיג הקרנה מדויק של המטרה גידול גליובלסטומה במוח עכברוש, הדרכה CT ב- board של המיקרו-בעוצמה לא היה מספיק. גידולים במוח גלויים בקושי בשל ניגוד רקמות רכות לא מספיק, גם אם אפשר היה שיפור ניגודיות. ככזה, MRI צריך להיכלל כדי לאפשר הקרנה מדויקת יותר. באמצעות רכישת רציפים של מר על מערכת T 7 ורכישה CT ע?...

    Disclosures

    המחברים יש שאין ניגודי אינטרסים לחשוף

    Acknowledgements

    המחברים רוצה להודות Stichting לוקה Hemelaere וסורופטימיסט לתמיכה עבודה זו.

    Materials

    NameCompanyCatalog NumberComments
    GB RAT model
    F98 Glioblastoma cell lineATCCCRL-2397
    Fischer F344/Ico crl RatsCharles RiverN/Ahttp://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/fischer-344-rat
    Micropump systemWorld Precision InstrumentsUMP3Micro 4: https://www.wpiinc.com/products/top-products/make-selection-ump3-ultramicropump/#tabs-1
    Stereotactic frameKopf902Model 902 Dual Small Animal Stereotaxic frame
    diamant drillVellemanVTHD02https://www.velleman.eu/products/view/?id=370450
    Bone waxAesculap1029754https://www.aesculapusa.com/products/wound-closure/hemostatic-bone-wax
    Insulin syringe MicrofineBeckton-Dickinson3209241 mL, 29G
    InfraPhil IR lampPhilipsHP3616/01
    EthilonEthicon662G/662HFS-2, 4-0, 3/8, 19 mm
    NameCompanyCatalog NumberComments
    Cell culture
    DMEMInvitrogen14040-091
    Penicilline-streptomycineInvitrogen15140-148
    L-glutamineInvitrogen25030-032
    FungizoneInvitrogen15290-018
    Trypsin-EDTAInvitrogen25300-062
    PBSInvitrogen14040-224
    FalconsThermo Scientific178883175 cm2 nunclon surface, disposables for cell culture with filter caps
    Cell freezing mediumSigma-aldrichC6164Cell Freezing Medium-DMSO, sterile-filtered, suitable for cell culture, endotoxin tested
    NameCompanyCatalog NumberComments
    Animal irradiation
    Micro-irradiatorX-strahlSARRP
    software for irradiationX-strahlMuriPlanpre-clinical treatment planning system (PCTPS), version 2.0.5.
    NameCompanyCatalog NumberComments
    Small animal PET
    microPET system possibility 1MolecubesB-Cubehttp://www.molecubes.com/b-cube/
    microPET system possibility 2TriFoil Imaging, Northridge CAFLEX Triumph IIhttp://www.trifoilimaging.com
    PET tracersIn-house made18F-FDG, 18F-FET, 18F-FAZA, 18F-Choline
    NameCompanyCatalog NumberComments
    Small animal MRI
    microMRI systemBruker BiospinPharmascan 70/16https://www.bruker.com/products/mr/preclinical-mri/pharmascan/overview.html
    Dotarem contrast agentGuerbetMRI contrast agent, Dotarem 0,5 mmol/ml
    rat whole body transmitter coilRapid BiomedicalV-HLS-070
    rat brain surface coilRapid BiomedicalP-H02LE-070
    Water-based heating unitBruker BiospinMT0125
    30 G Needle for IV injectionBeckton-Dickinson30512830 G
    PE 10 tubing (60 cm/injection)Instech laboratories, IncBTPE-10BTPE-10, polyethylene tubing 0.011 x .024 in (0.28 x 60 mm), non sterile, 30 m (98 ft) spool, Instech laboratories, Inc Plymouth meeting PA USA- (800) 443-4227- http://www.instechlabs.com
    non-heparinised micro haematocrit capillariesGMBH7493 21these capillaries are filled with water to create markers visible on MRI and CT
    NameCompanyCatalog NumberComments
    Consumables
    isoflurane: IsofloZoetisB506Anaesthesia
    ketamine: KetamidorEcupharAnaesthesia
    xylazine: SedaxylCodifar NVAnaesthesia
    catheterTerumoVersatus-W26G
    TemozolomideSigma-aldrichT2577-100MGchemotherapy
    DMSOSigma-aldrich276855-100ML
    Insulin syringe MicrofineBeckton-Dickinson3209241 mL, 29G
    NameCompanyCatalog NumberComments
    Image analysis
    PMOD softwarePMOD technologies LLCPFUS (fusion tool)biomedical image quantification software (BIQS), version 3.405, https://www.pmod.com/web/?portfolio=22-image-processing-pfus
    NameCompanyCatalog NumberComments
    Anesthesia-equipment
    Anesthetic movabe unitASA LTDASA 0039ASA LTD, 5 valley road, Keighley, BD21 4LZ
    Oxygen generatorVeterinary technics Int.7F-3BDO-Medipass, Ijmuiden

    References

    1. Stupp, R., et al. Promising survival for patients with newly diagnosed glioblastoma multiforme treated with concomitant radiation plus temozolomide followed by adjuvant temozolomide. J Clin Oncol. 20 (5), 1375-1382 (2002).
    2. Dhermain, F. Radiotherapy of high-grade gliomas: current standards and new concepts, innovations in imaging and radiotherapy, and new therapeutic approaches. Chin J Cancer. 33 (1), 16-24 (2014).
    3. Ahmed, R., et al. Malignant gliomas: current perspectives in diagnosis, treatment, and early response assessment using advanced quantitative imaging methods. Cancer Manag Res. 6, 149-170 (2014).
    4. Verhaegen, F., Granton, P., Tryggestad, E. Small animal radiotherapy research platforms. Phys Med Biol. 56 (12), R55-R83 (2011).
    5. Kinsella, T. J., Vielhuber, K. A., Kunugi, K. A., Schupp, J., Davis, T. W., Sands, H. Preclinical toxicity and efficacy study of a 14-day schedule of oral 5-iodo-2-pyrimidinone-2-deoxyribose as a prodrug for 5-iodo-2-deoxyuridine radiosensitization in U251 human glioblastoma xenografts. Clin Cancer Res. 6 (4), 1468-1475 (2000).
    6. Vellimana, A. K., et al. Combination of paclitaxel thermal gel depot with temozolomide and radiotherapy significantly prolongs survival in an experimental rodent glioma model. J Neurooncol. 111 (3), 229-236 (2012).
    7. Kioi, M., Vogel, H., Schultz, G., Hoffman, R. M., Harsh, G. R., Brown, J. M. Inhibition of vasculogenesis, but not angiogenesis, prevents the recurrence of glioblastoma after irradiation in mice. J Clin Invest. 120 (3), 694-705 (2010).
    8. Vinchon-Petit, S., Jarnet, D., Jadaud, E., Feuvret, L., Garcion, E., Menei, P. External irradiation models for intracranial 9L glioma studies. J Exp Clin Cancer Res. 29, 142 (2010).
    9. Yang, W., et al. Convection enhanced delivery of carboplatin in combination with radiotherapy for treatment of brain tumors. J Neurooncol. 101 (3), 379-390 (2011).
    10. Rousseau, J., et al. Efficacy of intracerebral delivery of cisplatin in combination with photon irradiation for treatment of brain tumors. J Neurooncol. 98 (3), 287-295 (2010).
    11. Baumann, B. C., et al. An integrated method for reproducible and accurate image-guided stereotactic cranial irradiation of brain tumors using the small animal radiation research platform. Transl Oncol. 5 (4), 230-237 (2012).
    12. Grosu, A. -. L., et al. Implications of IMT-SPECT for postoperative radiotherapy planning in patients with gliomas. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 54 (3), 842-854 (2002).
    13. Butterworth, K. T., Prise, K. M., Verhaegen, F. Small animal image-guided radiotherapy: Status, considerations and potential for translational impact. Br J Radiol. 88 (1045), 4-6 (2015).
    14. Aird, E. G. A., Conway, J. CT simulation for radiotherapy treatment planning. Br J Radiol. 75 (900), 937-949 (2002).
    15. Baker, G. R. Localization: Conventional and CT simulation. Br J Radiol. 79 (Spec No 1). , S36-S49 (2006).
    16. Corroyer-Dumont, A., et al. MRI-guided radiotherapy of the SK-N-SH neuroblastoma xenograft model using a small animal radiation research platform. Br J Radiol. 90 (1069), 20160427 (2017).
    17. Bolcaen, J., et al. MRI-guided 3D conformal arc micro-irradiation of a F98 glioblastoma rat model using the Small Animal Radiation Research Platform (SARRP). J Neurooncol. 120 (2), 257-266 (2014).
    18. Niyazi, M., et al. FET-PET for malignant glioma treatment planning. Radiother Oncol. 99 (1), 44-48 (2011).
    19. Grosu, A. L., et al. First experience with I-123-alpha-methyl-tyrosine SPECT in the 3-D radiation treatment planning of brain gliomas. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 47 (2), 517-526 (2000).
    20. Ling, C. C., et al. Towards multidimensional radiotherapy (MD-CRT):biological imaging and biological conformality. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 47 (3), 551-560 (2000).
    21. Wahl, R. L., Jacene, H., Kasamon, Y., Lodge, M. A. From RECIST to PERCIST: Evolving Considerations for PET response criteria in solid tumors. J Nucl Med. 50 (5), 122S-150S (2009).
    22. Daisne, J. F., et al. Tumor volume in pharyngolaryngeal squamous cell carcinoma: comparison at CT, MR imaging, and FDG PET and validation with surgical specimen. Radiology. 233 (1), 93-100 (2004).
    23. Grosu, A. -. L., Weber, W. PET for radiation treatment planning of brain tumours. Radiother Oncol. 96 (3), 325-327 (2010).
    24. Banissi, C., Ghiringhelli, F., Chen, L., Carpentier, A. F. Treg depletion with a low-dose metronomic temozolomide regimen in a rat glioma model. Cancer Immunol Immunother. 58, 1627-1634 (2009).
    25. Robinson, C. G., et al. Effect of alternative temozolomide schedules on glioblastoma O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase activity and survival. Br J Cancer. 103, 498-504 (2010).
    26. España, S., Marcinkowski, R., Keereman, V., Vandenberghe, S., Van Holen, R. DigiPET: sub-millimeter spatial resolution small-animal PET imaging using thin monolithic scintillators. Phys Med Biol. 59 (13), 3405 (2014).

    Reprints and Permissions

    Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

    Request Permission

    Explore More Articles

    130

    This article has been published

    Video Coming Soon

    JoVE Logo

    Privacy

    Terms of Use

    Policies

    Contact Us

    Recommend to library

    JoVE NEWSLETTERS

    Research

    Education

    Authors

    Librarians

    ABOUT JoVE

    Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved