Il protocollo descrive un flusso di lavoro ottimizzato per la radioterapia preclinica basata su PET in un modello di glioblastoma di ratto utilizzando algoritmi sviluppati internamente. L'approccio ottimizzato favorisce l'automazione e richiede meno tempo rispetto al flusso di lavoro sviluppato in precedenza. Dopo aver anestetizzato un ratto glioblastoma F98 che ospita un tumore da sette a otto millimetri di diametro, iniettare da 10 a 12 megabecquerel di fluoro-18 FET disciolto in 200 microlitri di soluzione salina nella vena laterale della coda un'ora prima dell'acquisizione del PET.
Lascia che l'animale riprenda conoscenza mentre il tracciante viene distribuito in tutto il corpo. Nel frattempo, fissare un capillare riempito con l'agente PET MRI per una più facile co-registrazione. Quindi anestetizzare nuovamente l'animale e posizionarlo su un letto multimodale.
Fissare l'animale utilizzando elementi di fissaggio a strappo per mantenere una posizione fissa durante l'imaging e la microirraggiamento, quindi avvolgere l'animale in un pluriball per preservare la sua temperatura corporea durante l'imaging e la terapia multimodali. Un'ora dopo l'iniezione del tracciante PET, eseguire una scansione PET. Ricostruisci la scansione PET in un volume 3D con una dimensione voxel di 0,4 millimetri utilizzando 30 iterazioni dell'algoritmo di massimizzazione dell'aspettativa di massima probabilità.
Quindi, iniettare un mezzo di contrasto MRI nella vena della coda, quindi posizionare il ratto ancora fissato sul letto multimodale nel supporto animale dello scanner MRI. Eseguire una scansione del localizzatore seguita da una sequenza di eco di spin ponderato T1 con contrasto migliorato. Quindi posizionare l'animale ancora fissato sul letto multimodale su un supporto di plastica fissato sul tavolo di posizionamento robotico a quattro assi sul microirraggiatore.
Eseguire un trattamento ad alta risoluzione pianificando la TC del fascio conico richiedendo un totale di proiezioni a 360 gradi su 360 gradi. Ricostruire le immagini TC con una dimensione voxel isotropa di 0,275 millimetri. Per la co-registrazione delle immagini, posiziona le tre modalità di immagine in un'unica cartella, quindi importa le immagini convertite in MATLAB.
Successivamente, eseguire lo script MATLAB di co-registrazione del pittura della dose che converte le immagini DICOM nel formato NIfTI, filtra l'immagine PET con un filtro gaussiano half max a larghezza intera di un millimetro, ritaglia l'immagine PET e sposta i centri immagine l'uno vicino all'altro ed esegue la co-registrazione effettiva del corpo rigido utilizzando la mappatura parametrica statistica. Valutare il risultato della co-registrazione automatica prima di procedere alla pianificazione del trattamento. Per applicare il metodo uno, esegui lo script MATLAB per la pianificazione delle radiazioni di pittura della dose e carica le tre diverse modalità di imaging nell'app MATLAB.
Quindi, posizionare un generoso riquadro di delimitazione attorno al miglioramento del contrasto sulle viste trasversali, sagittali e frontali della risonanza magnetica ponderata T1. Salvare la posizione del rettangolo di selezione, quindi finalizzarlo. Determinare il volume con contrasto migliorato utilizzando una soglia.
Se sono state selezionate più regioni, selezionare solo il volume più grande, il cui centro è considerato il primo isocentro a fornire una dose prescritta per la radioterapia. Espandere il miglioramento del contrasto MRI determinato in precedenza di 10 pixel in ciascuna direzione. Se vengono rilevate più regioni, mantenere solo il più grande volume di PET, il cui centro è considerato il secondo isocentro a fornire una dose prescritta per la radioterapia.
Per il primo isocentro, somministrare una dose prescritta di 2.000 centigrani utilizzando tre archi non complanari nelle posizioni del divano zero, negativo 45 e negativo 90 gradi con una rotazione del portale di 120, 120 e 60 gradi rispettivamente. Utilizzare una dimensione del collimatore fisso di 10 per 10 millimetri. Tuttavia, per i tumori più piccoli, utilizzare una dimensione appropriata come cinque per cinque millimetri.
Per il secondo isocentro, somministrare una dose prescritta di 800 centigrani utilizzando tre archi non complanari nelle posizioni del divano zero, negativo 45 e negativo di 90 gradi con una rotazione del portale di 120, 120 e 60 gradi rispettivamente. Utilizzare una dimensione del collimatore fissa di un millimetro. Calcolare la distribuzione della dose all'interno dell'animale e i parametri di consegna del fascio.
Per applicare il metodo due, carica le tre diverse modalità di imaging nell'app MATLAB come dimostrato in precedenza, quindi posiziona un generoso riquadro di delimitazione attorno al miglioramento del contrasto sulle viste trasversali, sagittali e frontali dell'immagine PET FET fluoro-18 e salva le posizioni del riquadro di delimitazione. Dopo aver finalizzato il riquadro di delimitazione, utilizza lo script MATLAB appropriato per determinare V50, V60, V70, V80 e V90 negli isocentri e le dimensioni della mascella per ciascun raggio necessario per guidare il collimatore variabile motorizzato. Per erogare una dose prescritta di 2.000 centigray distribuiti su 16 fasci per V50 e una dose di 800 centigray distribuiti su 40 fasci da V60 a V90, selezionare il file di output generato dallo script MATLAB e importare i 56 fasci nel software di pianificazione del trattamento.
Dopo aver verificato che tutti i 56 fasci siano stati importati correttamente, calcolare la distribuzione della dose all'interno dell'animale e i parametri di consegna del fascio. Entrambi i metodi di radioterapia con verniciatura a dose basata su PET sono stati applicati a tre diversi casi. Il caso uno ha un assorbimento sferico omogeneo del PET mentre i casi due e tre hanno un assorbimento a forma di anello in cui l'assorbimento ridotto del PET è molto probabilmente tessuto necrotico.
Gli istogrammi del volume della dose per il metodo due sono sistematicamente più vicini alla distribuzione ideale della dose rispetto a quelli per il metodo uno. Un volume sostanziale del tumore riceve un'irradiazione insufficiente nei casi due e tre se trattato con il metodo uno. I valori D90 e D50 sono notevolmente inferiori per il metodo uno rispetto al metodo due.
Idealmente, gli istogrammi del volume Q fanno un forte calo a un valore Q uguale a uno. Il metodo due determina sempre distribuzioni della dose più vicine all'obiettivo della dose rispetto al metodo uno. Inoltre, i fattori Q complessivi per il metodo due erano superiori a quelli per il metodo uno.
Questa metodologia è un passo cruciale verso la pianificazione inversa che viene generalmente utilizzata nella routine clinica e riduce ulteriormente il divario tra la ricerca preclinica sulle radiazioni e la clinica.
