O protocolo descreve um fluxo de trabalho otimizado para radioterapia pré-clinical baseada em PET em um modelo de glioblastoma de rato usando algoritmos desenvolvidos internamente. A abordagem otimizada favorece a automação e é menos demorada quando comparada com o fluxo de trabalho previamente desenvolvido. Depois de anestesiar um rato de glioblastoma F98 abrigando um tumor de sete a oito milímetros de diâmetro, injete de 10 a 12 megabecquerel de flúor-18 FET dissolvido em 200 microlitres de soro fisiológico na veia lateral da cauda uma hora antes da aquisição do PET.
Deixe o animal recuperar a consciência enquanto o rastreador é distribuído por todo o corpo. Enquanto isso, conserte um capilar preenchido com o agente MRI PET para facilitar o co-registro. Em seguida, anestesiar o animal novamente e colocá-lo em um leito multi-modalidade.
Fixar o animal usando fixadores de gancho e loop para manter uma posição fixa durante a imagem e micro-irradiação, em seguida, enrolar o animal em plástico bolha para preservar sua temperatura corporal durante a imagem e terapia multimoda. Uma hora após a injeção do rastreador PET, realize uma tomografia pet. Reconstrua a varredura PET em um volume 3D com um tamanho voxel de 0,4 milímetros usando 30 iterações do algoritmo de maximização de expectativa de probabilidade máxima.
Em seguida, injete um agente de contraste de ressonância magnética na veia traseira e coloque o rato ainda fixado no leito multide modalidade no suporte animal do scanner de ressonância magnética. Realize uma varredura de localizador seguida de uma sequência de eco de giro ponderada T1 ponderada em contraste. Em seguida, coloque o animal ainda fixado no leito multimoeda em um suporte plástico preso na mesa de posicionamento robótico de quatro eixos no micro-irradiador.
Realizar um tratamento de alta resolução planejamento de feixe de feixe de feixe de ar exigindo um total de 360 projeções acima de 360 graus. Reconstrua as imagens ct com um voxel isotrópica de 0,275 milímetros. Para co-registro de imagem, coloque as três modalidades de imagem em uma pasta e, em seguida, importe as imagens convertidas em MATLAB.
Em seguida, execute o script MATLAB de pintura de dose que converte as imagens DICOM para o formato NIfTI, filtra a imagem PET com um milímetro de largura total metade do filtro gaussiano, planta a imagem PET e move os centros de imagem próximos um do outro e realiza o co-registro corporal rígido real usando mapeamento paramétrico estatístico. Avalie o resultado do co-registro automático antes de prosseguir com o planejamento do tratamento. Para aplicar o método um, execute o script matlab de planejamento de radiação de pintura de dose e carregue as três modalidades de imagem diferentes no aplicativo MATLAB.
Em seguida, coloque uma generosa caixa delimitadora em torno do aprimoramento de contraste nas vistas transversais, sagita e frontal da ressonância magnética ponderada T1. Salve a localização da caixa de delimitação e, em seguida, finalize a caixa. Determine o volume aprimorado de contraste usando um limiar.
Se várias regiões tiverem sido selecionadas, selecione apenas o maior volume, sendo que o centro é considerado o primeiro isocentro a fornecer uma dose prescrita para radioterapia. Expanda o aprimoramento de contraste de ressonância magnética previamente determinado em 10 pixels em cada direção. Se forem detectadas várias regiões, retenha apenas o maior volume pet, o centro do qual é considerado o segundo isocentro a fornecer uma dose prescrita para radioterapia.
Para o primeiro isocentro, entregue uma dose prescrita de 2.000 centigray usando três arcos não coplanares nas posições zero, 45 negativos e negativos 90 graus com uma rotação de pórtico de 120, 120 e 60 graus, respectivamente. Use um tamanho de collimador fixo de 10 por 10 milímetros. No entanto, para tumores menores, use um tamanho apropriado, como cinco por cinco milímetros.
Para o segundo isocentro, entregue uma dose prescrita de 800 centigray usando três arcos não coplanares nas posições zero, 45 negativos e negativos 90 graus com uma rotação de pórtico de 120, 120 e 60 graus, respectivamente. Use um tamanho de colisão fixo de um milímetro. Calcule a distribuição da dose dentro do animal e dos parâmetros de entrega do feixe.
Para aplicar o método dois, carregue as três diferentes modalidades de imagem no aplicativo MATLAB, como demonstrado anteriormente, em seguida, coloque uma generosa caixa delimitação em torno do aprimoramento de contraste nas vistas transversais, sagital e frontal da imagem PET fet flúor-18 e salve os locais da caixa delimitadora. Depois de finalizar a caixa delimitadora, use o script MATLAB apropriado para determinar V50, V60, V70, V80 e V90 nos isocentros e as dimensões da mandíbula para cada feixe necessário para guiar o colisimador variável motorizado. Para entregar uma dose prescrita de 2.000 centigray distribuídas em 16 vigas para V50 e uma dose de 800 centigray distribuídas em 40 vigas para V60 a V90, selecione o arquivo de saída gerado pelo script MATLAB e importe os 56 feixes no software de planejamento de tratamento.
Após verificar se todas as 56 vigas foram importadas corretamente, calcule a distribuição da dose dentro dos parâmetros de entrega do animal e do feixe. Ambos os métodos de radioterapia de pintura de dose baseada em PET foram aplicados em três casos diferentes. O caso um tem uma absorção de PET homogênea esférica, enquanto os casos dois e três têm uma absorção em forma de anel onde a absorção reduzida de PET é provavelmente tecido necrosado.
Os histogramas de volume de dose para o método dois estão sistematicamente mais próximos da distribuição de dose ideal do que os do método um. Um volume substancial de tumor recebe irradiação insuficiente nos casos dois e três quando tratado com o método um. Os valores D90 e D50 são consideravelmente menores para o método um do que para o método dois.
Idealmente, histogramas de volume Q fazem uma queda acentuada a um valor Q igual a um. O método dois sempre resulta em distribuições de doses mais próximas do objetivo da dose do que o método um. Além disso, os fatores Q globais para o método dois foram superiores aos do método um.
Essa metodologia é um passo crucial para o planejamento inverso que geralmente é utilizado na rotina clínica e diminui ainda mais a distância entre a pesquisa de radiação pré-clínica e a clínica.
