Протокол описывает оптимизированный рабочий процесс для доклинической лучевой терапии на основе ПЭТ в модели глиобластомы крыс с использованием собственных алгоритмов. Оптимизированный подход способствует автоматизации и занимает меньше времени по сравнению с ранее разработанным рабочим процессом. После анестезии крысы с глиобластомой F98, имеющей опухоль диаметром от семи до восьми миллиметров, вводят от 10 до 12 мегабеккереля фтора-18 FET, растворенного в 200 микролитрах физиологического раствора в боковой хвостовой вене за час до приобретения ПЭТ.
Позвольте животному прийти в сознание, в то время как индикатор распределяется по всему телу. Между тем, исправьте капилляр, заполненный ПЭТ-агентом МРТ, для облегчения совместной регистрации. Затем снова обезболить животное и поместить его на многомодальную кровать.
Закрепите животное с помощью крючковых и петлевых креплений для поддержания фиксированного положения во время визуализации и микрооблучения, а затем оберните животное в пузырьковую пленку, чтобы сохранить температуру его тела во время мультимодальной визуализации и терапии. Через час после инъекции ПЭТ-индикатора выполните ПЭТ-сканирование. Реконструируйте ПЭТ-сканирование в 3D-том с размером вокселя 0,4 миллиметра, используя 30 итераций алгоритма максимизации максимального ожидания вероятности.
Затем введите контрастное вещество МРТ в хвостовую вену, затем поместите крысу, все еще закрепленную на многомодальной кровати в держателе МРТ-сканера для животных. Выполните сканирование локализатора с последующим усилением контрастности T1 взвешенной спиновой эхо-последовательности. Затем поместите животное, все еще закрепленное на мультимодальной кровати, на пластиковый держатель, закрепленный на четырехосевом роботизированном позиционном столе на микрооблучателе.
Выполните КТ с конусным пучком с высоким разрешением, требующую в общей сложности 360 проекций на 360 градусов. Реконструируйте КТ-изображения изотропного вокселя размером 0,275 миллиметра. Для совместной регистрации изображений поместите три модальности изображений в одну папку, а затем импортируйте преобразованные изображения в MATLAB.
Затем запустите скрипт совместной регистрации дозы живописи MATLAB, который преобразует изображения DICOM в формат NIfTI, фильтрует ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЭТ с помощью одного миллиметра полной ширины половины максимального гауссовского фильтра, обрезает ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЭТ и перемещает центры изображения близко друг к другу и выполняет фактическую совместную регистрацию твердого тела с использованием статистического параметрического отображения. Оцените результат автоматической совместной регистрации, прежде чем приступать к планированию лечения. Чтобы применить первый метод, запустите скрипт MATLAB для планирования дозирования излучения и загрузите три различных метода визуализации в приложение MATLAB.
Затем поместите щедрую ограничительную рамку вокруг контрастного усиления на поперечном, сагиттальном и фронтальном видах взвешенного МРТ-сканирования Т1. Сохраните расположение ограничительной рамки, а затем завершите ее. Определите увеличенный объем контрастности с помощью порогового значения.
Если было выбрано несколько областей, выберите только самый большой объем, центр которого считается первым изоцентром, доставляющим предписанную дозу для лучевой терапии. Разверните ранее определенное усиление контрастности МРТ на 10 пикселей в каждом направлении. При обнаружении нескольких областей сохраняют только наибольший объем ПЭТ, центр которого считается вторым изоцентром для доставки предписанной дозы для лучевой терапии.
Для первого изоцентра доставьте предписанную дозу 2000 сантигрей, используя три некопланарные дуги в положениях дивана ноль, отрицательные 45 и отрицательные 90 градусов с поворотом портала на 120, 120 и 60 градусов соответственно. Используйте фиксированный размер коллиматора 10 на 10 миллиметров. Однако для небольших опухолей используйте соответствующий размер, например, пять на пять миллиметров.
Для второго изоцентра доставьте предписанную дозу 800 сантигрей, используя три некопланарные дуги в положении дивана ноль, отрицательные 45 и отрицательные 90 градусов с вращением порта на 120, 120 и 60 градусов соответственно. Используйте фиксированный размер коллиматора в один миллиметр. Рассчитайте распределение дозы внутри животного и параметры подачи луча.
Чтобы применить второй метод, загрузите три различных метода визуализации в приложение MATLAB, как показано ранее, затем поместите щедрую ограничительную рамку вокруг контрастного усиления на поперечном, сагиттальном и фронтальном видах изображения Фтора-18 FET PET и сохраните расположение ограничительной коробки. После завершения работы над ограничительной рамкой используйте соответствующий сценарий MATLAB для определения V50, V60, V70, V80 и V90 в изоцентрах и размеров челюсти для каждого луча, необходимого для направления моторизованного переменного коллиматора. Чтобы доставить предписанную дозу 2000 сантигрей, распределенных по 16 пучкам для V50, и дозу 800 сантигреев, распределенных по 40 пучкам для V60-V90, выберите выходной файл, сгенерированный скриптом MATLAB, и импортируйте 56 пучков в программное обеспечение для планирования лечения.
Убедившись, что все 56 пучков были импортированы правильно, рассчитайте распределение дозы внутри животного и параметры доставки пучка. Оба метода лучевой терапии на основе ПЭТ были применены к трем различным случаям. Первый случай имеет сферическое однородное поглощение ПЭТ, в то время как второй и третий случаи имеют кольцеобразное поглощение, где уменьшенное поглощение ПЭТ, скорее всего, является некротической тканью.
Объемные гистограммы дозы для второго метода систематически ближе к идеальному распределению дозы, чем для первого метода. Значительный объем опухоли получает недостаточное облучение во втором и третьем случаях при лечении методом один. Значения D90 и D50 значительно ниже для первого метода, чем для второго.
В идеале объемные гистограммы Q делают резкое падение при значении Q, равном единице. Второй метод всегда приводит к распределению доз, которые ближе к целевому значению дозы, чем первый метод. Кроме того, общие Q-коэффициенты для второго метода превосходили коэффициенты для первого метода.
Эта методология является важным шагом на пути к обратному планированию, которое обычно используется в клинической рутине и еще больше сокращает разрыв между доклиническими исследованиями радиации и клиникой.
