Name: positron emission tomography-based dose painting radiation therapy in a glioblastoma rat model using the small animal radiation research platform
Uploaded: 2022-03-24T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Positron Emission Tomography-based Dose Painting Radiation Therapy in a Glioblastoma Rat Model using the Small Animal Radiation Research Platform at JoVE.com

يود المؤلفون أن يشكروا مؤسسة لوكس لوكا على دعم هذا العمل.

تمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات المحلية للتجارب على الحيوانات (ECD 18/21). يتم إجراء مراقبة التخدير عن طريق الحصول على معدل التنفس للحيوانات باستخدام جهاز استشعار.
1. F98 GB نموذج خلية الفئران
<ol><li>قم بزراعة خلايا F98 GB في طبقة أحادية باستخدام Dulbecco's Modified Eagle Medium ، مع ?...

<ol>
	<li>Louis, D. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+2016+World+Health+Organization+classification+of+tumors+of+the+central+nervous+system:+a+summary.">The 2016 World Health Organization classification of tumors of the central nervous system: a summary.</a> Acta Neuropathologica. 131 (6), 803-820 (2016).</li><li>Wadajkar, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor-targeted+nanotherapeutics:+Overcoming+treatment+barriers+for+glioblastoma.">Tumor-targeted nanotherapeutics: Overcoming treatment barriers for glioblastoma.</a> Wiley Interdisciplinary Reviews. Nanomedicine &amp; Nanobiotechnology. 9 (4), (2016).</li><li>Lim, M., Xia, Y., Bettegowda, C., Weller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+state+of+immunotherapy+for+glioblastoma.">Current state of immunotherapy for glioblastoma.</a> Nature Reviews. Clinical Oncology. 15 (7), 422 (2018).</li><li>McGranahan, T., Li, G., Nagpal, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History+and+current+state+of+immunotherapy+in+glioma+and+brain+metastasis.">History and current state of immunotherapy in glioma and brain metastasis.</a> Therapeutic Advances in Medical Oncology. 9 (5), 347-368 (2017).</li><li>Stupp, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiotherapy+plus+concomitant+and+adjuvant+temozolomide+for+glioblastoma.">Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma.</a> The New England Journal of Medicine. 352 (10), 987-996 (2005).</li><li>Von Neubeck, C., Seidlitz, A., Kitzler, H. H., Beuthien-Baumann, B., Krause, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glioblastoma+multiforme:+Emerging+treatments+and+stratification+markers+beyond+new+drugs.">Glioblastoma multiforme: Emerging treatments and stratification markers beyond new drugs.</a> The British Journal of Radiology. 88 (1053), 20150354 (2015).</li><li>Mann, J., Ramakrishna, R., Magge, R., Wernicke, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+radiotherapy+for+glioblastoma.">Advances in radiotherapy for glioblastoma.</a> Frontiers in Neurology. 8, 748 (2018).</li><li>Ling, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+multidimensional+radiotherapy+(MD-CRT):+Biological+imaging+and+biological+conformality.">Towards multidimensional radiotherapy (MD-CRT): Biological imaging and biological conformality.</a> International Journal of Radiation Oncolology, Biology, Physics. 47 (3), 551-560 (2000).</li><li>Bentzen, S. M., Gregoire, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging-based+dose+painting:+a+novel+paradigm+for+radiation+therapy+prescription.">Molecular imaging-based dose painting: a novel paradigm for radiation therapy prescription.</a> Seminars in Radiation Oncology. 21 (2), 101-110 (2011).</li><li>Bentzen, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theragnostic+imaging+for+radiation+oncology:+Dose-painting+by+numbers.">Theragnostic imaging for radiation oncology: Dose-painting by numbers.</a> The Lancet. Oncology. 6 (2), 112-117 (2005).</li><li>Wong, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution,+small+animal+radiation+research+platform+with+X-ray+tomographic+guidance+capabilities.">High-resolution, small animal radiation research platform with X-ray tomographic guidance capabilities.</a> International Journal of Radiation Oncolology, Biology, Physics. 71 (5), 1591-1599 (2008).</li><li>Van Hoof, S. J., Granton, P. V., Verhaegen, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+validation+of+a+treatment+planning+system+for+small+animal+radiotherapy:+SmART-Plan.">Development and validation of a treatment planning system for small animal radiotherapy: SmART-Plan.</a> Radiotherapy and Oncology. 109 (3), 361-366 (2013).</li><li>Verhaegen, F., Granton, P., Tryggestad, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+animal+radiotherapy+research+platforms.">Small animal radiotherapy research platforms.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 56 (12), 55-83 (2011).</li><li>Butterworth, K. T., Prise, K. M., Verhaegen, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+animal+image-guided+radiotherapy:+Status,+considerations+and+potential+for+translational+impact.">Small animal image-guided radiotherapy: Status, considerations and potential for translational impact.</a> The British Journal of Radiology. 88 (1045), 20140634 (2015).</li><li>Nasr, A., Habash, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dosimetric+analytic+comparison+of+inverse+and+forward+planned+IMRT+techniques+in+the+treatment+of+head+and+neck+cancer.">Dosimetric analytic comparison of inverse and forward planned IMRT techniques in the treatment of head and neck cancer.</a> Journal of the Egyptian National Cancer Institute. 26 (3), 119-125 (2014).</li><li>Matinfar, M., Iyer, S., Ford, E., Wong, J., Kazanzides, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+guided+complex+dose+delivery+for+small+animal+radiotherapy.">Image guided complex dose delivery for small animal radiotherapy.</a> IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro. , 1243-1246 (2009).</li><li>Matinfar, M., Iordachita, I., Wong, J., Kazanzides, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+delivery+of+complex+radiation+volumes+for+small+animal+research.">Robotic delivery of complex radiation volumes for small animal research.</a> IEEE International Conference on Robotics and Automation. , 2056-2061 (2010).</li><li>Balvert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+for+inverse+planning+of+beam-on+times+for+3D+small+animal+radiotherapy+using+interactive+multi-objective+optimisation.">A framework for inverse planning of beam-on times for 3D small animal radiotherapy using interactive multi-objective optimisation.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 60 (14), 5681-5698 (2015).</li><li>Cho, N. B., Wong, J., Kazanzides, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose+Painting+with+a+Variable+Collimator+for+the+Small+Animal+Radiation+Research+Platform+(SARRP).">Dose Painting with a Variable Collimator for the Small Animal Radiation Research Platform (SARRP).</a> The Midas Journal. , 1-8 (2014).</li><li>Bolcaen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI-guided+3D+conformal+arc+micro-irradiation+of+a+F98+glioblastoma+rat+model+using+the+Small+Animal+Radiation+Research+Platform+(SARRP).">MRI-guided 3D conformal arc micro-irradiation of a F98 glioblastoma rat model using the Small Animal Radiation Research Platform (SARRP).</a> Journal of Neuro-oncology. 120 (2), 257-266 (2014).</li><li>Bolcaen, J., Descamps, B., Boterberg, T., Vanhove, C., Goethals, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+and+MRI+guided+irradiation+of+a+glioblastoma+rat+model+using+a+micro-irradiator.">PET and MRI guided irradiation of a glioblastoma rat model using a micro-irradiator.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (130), e56601 (2017).</li><li>Verhoeven, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technical+feasibility+of+[18F]FET+and+[18F]FAZA+PET+guided+radiotherapy+in+a+F98+glioblastoma+rat+model.">Technical feasibility of [18F]FET and [18F]FAZA PET guided radiotherapy in a F98 glioblastoma rat model.</a> Radiation Oncology. 14 (1), 89 (2019).</li><li>Hutterer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FET+PET:+a+valuable+diagnostic+tool+in+neuro-oncology,+but+not+all+that+glitters+is+glioma.">FET PET: a valuable diagnostic tool in neuro-oncology, but not all that glitters is glioma.</a> Neuro-oncology. 15 (3), 341-351 (2013).</li><li>Stockhammer, F., Plotkin, M., Amthauer, H., Landeghem, F. K. H., Woiciechowsky, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+of+F-18-fluoro-ethyl-tyrosin+uptake+with+vascular+and+cell+density+in+non-contrast-enhancing+gliomas.">Correlation of F-18-fluoro-ethyl-tyrosin uptake with vascular and cell density in non-contrast-enhancing gliomas.</a> Journal of Neuro-oncology. 88 (2), 205-210 (2008).</li><li>. Mricron dicom to nifti converter. neuroimaging informatics tools and resources clearinghouse (nitrc) Available from: <a target="_blank" href="https://www.nitrc.org/projects/mricron">https://www.nitrc.org/projects/mricron</a> (2015)</li><li>. SPM12 Manual Available from: <a target="_blank" href="https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/doc/spm12_manual.pdf">https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/doc/spm12_manual.pdf</a> (2014)</li><li>Espa&#241;a, S., Marcinkowski, R., Keereman, V., Vandenberghe, S., Van Holen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DigiPET:+Sub-millimeter+spatial+resolution+small-animal+PET+imaging+using+thin+monolithic+scintillators.">DigiPET: Sub-millimeter spatial resolution small-animal PET imaging using thin monolithic scintillators.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 59 (13), 3405-3420 (2014).</li></ol>

تم وصف نموذج الفئران GB لمحاكاة العلاج الكيميائي الإشعاعي في العيادة لمرضى الورم الأرومي الدبقي سابقا20. على غرار الطريقة السريرية ، تم الجمع بين التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي أثناء عملية تخطيط العلاج للحصول على تشعيع أكثر دقة. تم استخدام سرير متعدد الو?...

الورم الأرومي الدبقي (GB) هو ورم دماغي أولي خبيث وعدواني للغاية. GB هو ورم صلب غير متجانس يتميز عادة بحدود التسلل ، وعدم النمط النووي ، والنخر 1. إن وجود الحاجز الدموي الدماغي ووضع الدماغ كموقع متميز بالمناعة يجعل اكتشاف أهداف جديدة للعلاج الكيميائي والمناعي مهمة شاقة2،3،4. من الجدير بالذكر أن علاج مرضى GB بالكاد تغير منذ إدخال بروتوكول Stupp في عام 2005 الذي يجمع بين العلاج الإشعاعي بالحزمة الخارجية (RT) و temozolomide المصاحب ، والذي يتبعه عادة temozolomide5 المساعد. عادة ، يسبق بروتوكول Stupp استئصال جراحي أقصى. لذلك ، فإن نهج العلاج البديلة ذات أهمية محورية.
يقدم العلاج الإشعاعي الحالي لمرضى الورم الأرومي الدبقي جرعة إشعاعية موحدة لحجم الورم المحدد. في علم الأورام الإشعاعي ، هناك علاقة مهمة بين الجرعة والاستجابة للورم الأرومي الدبقي مع زيادة الجرعة ، والتي يبدو أنها تبلغ حوالي 60 Gy ، بسبب زيادة السمية للدماغ الطبيعي6,7. ومع ذلك ، يمكن أن تكون الأورام غير متجانسة للغاية (إشعاعيا) ، مع تدرجات مستوى الأكسجين و / أو اختلافات كبيرة في الكثافة الخلوية. يمكن لتقنيات التصوير الأيضي ، مثل PET ، تصور هذه الميزات البيولوجية ويمكن استخدامها لتخصيص وصفة الجرعة. يعرف هذا النهج باسم جرعة الطلاء RT. تم إدخال هذا المصطلح من قبل Ling et al. في عام 2000. عرف المؤلفون لوحة الجرعة RT بأنها تنتج "توزيعات جرعات مطابقة بشكل رائع ضمن قيود انتشار الإشعاع وتشتته"8.
هناك نوعان من الطلاء بالجرعة RT ، رسم الجرعة حسب الخطوط (DPBC) ، والتي يتم من خلالها وصف جرعة لمجموعة من المجلدات الفرعية المتداخلة ، ورسم الجرعة بالأرقام (DPBN) ، حيث يتم وصف جرعة على مستوى voxel. يمكن استخراج توزيع الجرعة ل DPBN RT من الصور الوظيفية. يتم تحديد الجرعة في كل فوكسل من خلال شدة I من voxel المقابلة في الصورة ، مع حد أدنى وأعلى ، للتأكد من أنه ، من ناحية ، يتم تسليم جرعة كافية إلى كل جزء من الورم. من ناحية أخرى ، لا تتجاوز الجرعات الحد الأعلى لحماية الأعضاء المعرضة للخطر وتجنب السمية. الطريقة الأكثر وضوحا هي الاستيفاء الخطي (انظر Eq. 1) بين الحد الأدنى للجرعة Dmin والحد الأقصى للجرعة Dmax ، وتختلف نسبيا بين الحد الأدنى للكثافة Imax والحد الأقصى للكثافة داخل الحجم المستهدف9,10
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62560/62560eq01.jpg">مكافئ 1
نظرا لوجود بعض الشكوك حول ضمان جودة DPBN RT ، يجب التحقق من ترسب الجرعة من خلال الأبحاث قبل السريرية والسريرية10. ومع ذلك، لا يمكن الحصول إلا على بيانات محدودة من التجارب السريرية، وقد افترض أنه يمكن الحصول على المزيد من الأفكار عن طريق تقليص حجم الحيوانات المختبرية11،12. وبالتالي ، فإن الدراسات قبل السريرية التي تستخدم منصات أبحاث إشعاعية دقيقة موجهة بالصور تسمح بالاقتران مع بعض التقنيات المحددة للغاية ، مثل التصوير الشعاعي الذاتي ، مناسبة لدراسة القضايا المفتوحة وتمهيد الطريق نحو الطب الشخصي واستراتيجيات العلاج الجديدة ، مثل طلاء الجرعة RT13,14. ومع ذلك ، يجب إجراء تفسير البيانات قبل السريرية بحذر ، ويجب النظر في عيوب هذه الإعدادات قبل السريرية14.
وقد تم تجهيز أنظمة التشعيع الجزئي، مثل منصة البحوث الإشعاعية الحيوانية الصغيرة (SARRP)، بتكنولوجيات مماثلة لنظيرتها السريرية. وهي تشمل التصوير المقطعي المحوسب على متن الطائرة بالشعاع المخروطي (CBCT) ، ونظام تخطيط العلاج قبل السريري (PCTPS) ، وتوفر دقة دون الملليمتر. يتم إجراء حسابات الجرعة السريرية عن طريق تخطيط العلاج العكسي ، حيث يبدأ المرء من توزيع الجرعة المطلوب لتحديد الحزم عبر خوارزمية تكرارية. غالبا ما تستخدم أجهزة التشعيع قبل السريرية التخطيط المستقبلي. في التخطيط المسبق ، يتم اختيار الكمية والزاوية المطلوبتين للحزم ، ثم تقوم معاهدة التعاون بشأن البراءات بحساب توزيع الجرعة. يتم تنفيذ تحسين الخطط عن طريق التكرار اليدوي ، وهو كثيف العمالة15.
بعد عام 2009 ، جعلت التطورات الجديدة تنفيذ التخطيط العكسي على منصات البحث هذه ممكنا16،17،18. لزيادة التشابه مع الطريقة السريرية ، تم تطوير مصادم مستطيل متغير آلي (MVC) كنظير قبل سريري للمصادم متعدد الأوراق. تم نشر طريقة طلاء الجرعة ثنائية الأبعاد باستخدام مصادم متغير بواسطة Cho et al.19. نفذت هذه المجموعة البحثية بروتوكول تخطيط العلاج العكسي ثلاثي الأبعاد (3D) على جهاز تشعيع دقيق وحددت الحد الأدنى والحد الأقصى للجرعات للحجم المستهدف والجرعة القصوى للأعضاء المعرضة للخطر. تم تقييم هذه التقنيات بشكل رئيسي في سيليكو ، ويجب استكشاف تطبيقاتها قبل السريرية.
تقدم هذه الورقة دراسة في سيليكو لمقارنة منهجيتين ل [18F] - فلورو - إيثيل - L-التيروزين ([18F]FET) على أساس الحيوانات الأليفة الرسم في نموذج الفئران GB 20،21،22 باستخدام منصة أبحاث الإشعاع الحيواني الصغيرة. هاتان المنهجيتان هما (1) تعزيز الحجم الفرعي باستخدام أحجام شعاع محددة مسبقا و (2) طلاء الجرعة باستخدام مصادم متغير بمحرك حيث يتم تعديل أبعاد الفك بناء على امتصاص مقتفي PET في حجم الورم. [18 واو] FET هو متتبع PET يستخدم غالبا في علم الأورام العصبية بسبب قدرته على اكتشاف أورام الدماغ23. [18 واو] FET هو حمض أميني اصطناعي يتم استيعابه في الخلايا الوترية ولكن لا يتم دمجه في بروتينات الخلايا. [18 واو] يتوافق امتصاص FET مع معدل تكاثر الخلايا وكثافة الخلايا السرطانية وتكوين الأوعية24. نظرا لأن هذا هو متتبع PET الدماغي الأكثر استخداما في معهد هؤلاء المؤلفين ، فقد تم اختيار هذا المقتفي الإشعاعي لتقييم سير العمل الجديد.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cell culture</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F98 Glioblastoma Cell Line</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-2397</td>
			<td>https://www.lgcstandards-atcc.org/products/all/CRL-2397</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbeco&#39;s Modified Eagle Medium</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>22320-030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture flasks</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>178883</td>
			<td>75 cm&#178;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10270106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamine</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>25030-032</td>
			<td>200 mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicilline-Streptomycin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15140-148</td>
			<td>10,000 U/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>14040-224</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>25300-062</td>
			<td>0.05%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GB Rat Model</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ball-shaped burr</td>
			<td>Foredom</td>
			<td>A-228</td>
			<td>1.8 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bone Wax</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>1029754</td>
			<td>https://www.aesculapusa.com/en/healthcare-professionals/or-solutions/or-solutions-cranial-closure/hemostatic-bone-wax.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethilon</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>662G/662H</td>
			<td>FS-2, 4-0, 3/8, 19 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fischer F344/Ico crl Rats</td>
			<td>Charles River</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin Syringe Microfine</td>
			<td>Beckton-Dickinson</td>
			<td>320924</td>
			<td>1 mL, 29 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Lamp</td>
			<td>Philips</td>
			<td>HP3616/01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meloxicam (Metacam)</td>
			<td>Boehringer Ingelheim</td>
			<td>-</td>
			<td>2 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micromotor rotary tool</td>
			<td>Foredom</td>
			<td>K.1090-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropump system</td>
			<td>Stoelting Co.</td>
			<td>53312</td>
			<td>Stoelting Stereotaxic Injector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotactic frame</td>
			<td>Stoelting Co.</td>
			<td>51600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylocaine (1%, with adrenaline 1:200,000)</td>
			<td>Aspen</td>
			<td>-</td>
			<td>1%, with adrenaline 1:200,000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylocaine gel (2%)</td>
			<td>Aspen</td>
			<td>-</td>
			<td>2%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal Irradiation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-irradiator</td>
			<td>X-Strahl</td>
			<td>SARRP</td>
			<td>Version 4.2.0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td>X-Strahl</td>
			<td>Muriplan</td>
			<td>Preclinical treatment planning system (PCTPC), version 2.2.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small Animal PET</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[18F]FET</td>
			<td>Inhouse made</td>
			<td>-</td>
			<td>PET tracer; along with Prohance: MRI/PET agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-PET</td>
			<td>Molecubes</td>
			<td>Beta-Cube</td>
			<td>https://www.molecubes.com/b-cube/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small Animal MRI</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-MRI</td>
			<td>Bruker Biospin</td>
			<td>Pharmascan 70/16</td>
			<td>https://www.bruker.com/products/mr/preclinical-mri/pharmascan.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 G Needle for IV injection</td>
			<td>Beckton-Dickinson</td>
			<td>305128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE 10 Tubing</td>
			<td>Instech Laboratories Inc</td>
			<td>BTPE-10</td>
			<td>BTPE-10, polyethylene tubing 0.011 x 0.024 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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prohance contrast agent</td>
			<td>Bracco Imaging</td>
			<td>-</td>
			<td>279.3 mg/mL, gadolinium-contrast agent (along with [18F]FET: MRI/PET agent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tx/Rx Rat Brain - Mouse Whole Body Volumecoil</td>
			<td>Bruker Biospin</td>
			<td>-</td>
			<td>40 mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water-based Heating Unit</td>
			<td>Bruker Biospin</td>
			<td>MT0125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Consumables</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>B506</td>
			<td>Anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin Syringe Microfine</td>
			<td>Beckton-Dickinson</td>
			<td>320924</td>
			<td>1 mL, 29 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Analysis</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>-</td>
			<td>Version R2019b</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMOD</td>
			<td>PMOD technologies LLC</td>
			<td></td>
			<td>Preclinical and molecular imaging software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

positron emission tomography-based dose painting radiation therapy in a glioblastoma rat model using the small animal radiation research platform

تم إنشاء نموذج الورم الأرومي الدبقي للفئران لمحاكاة العلاج الكيميائي الإشعاعي للورم الأرومي الدبقي البشري في العيادة. على غرار العلاج السريري ، تم الجمع بين التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) أثناء عملية تخطيط العلاج. تمت إضافة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) لاحقا لتنفيذ تعزيز الحجم الفرعي باستخدام نظام تشعيع صغير. ومع ذلك ، فإن الجمع بين ثلاث طرق تصوير (التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ) باستخدام نظام التشعيع الجزئي أثبت أنه كثيف العمالة لأن التصوير متعدد الوسائط وتخطيط العلاج وتسليم الجرعة يجب أن يكتمل بالتتابع في الإعداد قبل السريري. ينتج عن ذلك أيضا سير عمل أكثر عرضة للخطأ البشري. لذلك ، تم تنفيذ خوارزمية سهلة الاستخدام لزيادة تحسين تخطيط العلاج الإشعاعي القائم على التصوير الإشعاعي قبل السريري متعدد الوسائط. تم استخدام هذه الأداة البرمجية لتقييم دقة وكفاءة العلاج الإشعاعي بالطلاء بالجرعة باستخدام التشعيع الجزئي باستخدام تصميم دراسة في سيليكو . تتفوق المنهجية الجديدة للعلاج الإشعاعي بالطلاء بالجرعة على الطريقة الموصوفة سابقا من حيث الدقة وكفاءة الوقت والتباين داخل المستخدمين وفيما بينهم. كما أنها خطوة مهمة نحو تنفيذ تخطيط العلاج العكسي على أجهزة التشعيع الدقيقة، حيث لا يزال التخطيط المستقبلي شائعا، على عكس النظم السريرية.

وقد سبق وصف جدوى التشعيع الموجه بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي في نموذج فئران الورم الأرومي الدبقي باستخدام SARRP لمحاكاة استراتيجية العلاج البشري20،21،22. في حين تم تثبيت الحيوان على سرير متعدد الوسائط م...

Watch this Scientific Journal Video about Positron Emission Tomography-based Dose Painting Radiation Therapy in a Glioblastoma Rat Model using the Small Animal Radiation Research Platform at JoVE.com

Positron Emission Tomography-based Dose Painting Radiation Therapy in a Glioblastoma Rat Model using the Small Animal Radiation Research Platform

نقدم هنا بروتوكولا لإجراء العلاج الإشعاعي القائم على التصوير الإشعاعي القائم على التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني قبل السريري في نموذج الورم الأرومي الدبقي للفئران باستخدام خوارزميات تم تطويرها داخليا لتحسين الدقة والكفاءة.

العلاج الإشعاعي القائم على التصوير الإشعاعي بجرعة التصوير المقطعي القائم على البوزيترون في نموذج الفئران الورم الأرومي الدبقي باستخدام منصة أبحاث الإشعاع الحيواني الصغير

A rat glioblastoma model to mimic chemo-radiation treatment of human glioblastoma in the clinic was previously established. Similar to the clinical ...

يصف البروتوكول سير عمل محسن للعلاج الإشعاعي القائم على التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني قبل السريري في نموذج الورم الأرومي الدبقي للفئران باستخدام خوارزميات مطورة داخليا. يفضل النهج الأمثل الأتمتة ويستغرق وقتا أقل مقارنة بسير العمل الذي تم تطويره مسبقا. بعد تخدير فأر الورم الأرومي الدبقي F98 الذي يؤوي ورما قطره سبعة إلى ثمانية ملليمترات ، حقن 10 إلى 12 ميجابيكريل من الفلور-18 FET المذاب في 200 ميكرولتر من المياه المالحة في الوريد الذيل الجانبي قبل ساعة واحدة من الحصول على PET.دع الحيوان يستعيد وعيه بينما يتم توزيع المقتفي في جميع أنحاء الجسم. وفي الوقت نفسه ، قم بإصلاح الشعيرات الدموية المليئة بعامل التصوير بالرنين المغناطيسي PET لتسهيل التسجيل المشترك. ثم تخدير الحيوان مرة أخرى ووضعه على سرير متعدد الوسائط.قم بتأمين الحيوان باستخدام مثبتات الخطاف والحلقة للحفاظ على وضع ثابت أثناء التصوير والتشعيع الجزئي ، ثم لف الحيوان في غلاف فقاعي للحفاظ على درجة حرارة جسمه أثناء التصوير والعلاج متعدد الوسائط. بعد ساعة واحدة من حقن مقتفي PET ، قم بإجراء فحص PET. أعد بناء فحص PET إلى وحدة تخزين ثلاثية الأبعاد بحجم فوكسل 0.4 ملليمتر باستخدام 30 تكرارا لخوارزمية تعظيم توقع الحد الأقصى.بعد ذلك ، حقن عامل تباين التصوير بالرنين المغناطيسي في الوريد الذيل ، ثم ضع الفئران التي لا تزال مثبتة على السرير متعدد الوسائط في حامل الحيوان لماسح التصوير بالرنين المغناطيسي. قم بإجراء فحص مترجم متبوعا بتسلسل صدى دوران مرجح T1 محسن للتباين. ثم ضع الحيوان الذي لا يزال مثبتا على السرير متعدد الوسائط على حامل بلاستيكي مثبت على طاولة تحديد المواقع الروبوتية رباعية المحاور على جهاز التشعيع الصغير.قم بإجراء تصوير مخروطي عالي الدقة لتخطيط العلاج يتطلب ما مجموعه 360 إسقاطا على 360 درجة. أعد بناء صور التصوير المقطعي المحوسب بحجم فوكسل متساوي الخواص يبلغ 0.275 ملم. للتسجيل المشترك للصور، ضع طرائق الصور الثلاث في مجلد واحد، ثم قم باستيراد الصور المحولة إلى MATLAB.بعد ذلك ، قم بتشغيل البرنامج النصي MATLAB للتسجيل المشترك للوحة الجرعة الذي يحول صور DICOM إلى تنسيق NIfTI ، ويقوم بتصفية صورة PET بمرشح Gaussian كامل العرض بمقدار ملليمتر واحد ونصف الحد الأقصى ، ويقص صورة PET ويحرك مراكز الصور بالقرب من بعضها البعض وينفذ التسجيل المشترك الفعلي للجسم الصلب باستخدام رسم الخرائط البارامترية الإحصائية. تقييم نتيجة التسجيل المشترك التلقائي قبل الشروع في تخطيط العلاج. لتطبيق الطريقة الأولى ، قم بتشغيل البرنامج النصي MATLAB للتخطيط الإشعاعي للرسم بالجرعة وقم بتحميل طرق التصوير الثلاث المختلفة في تطبيق MATLAB.بعد ذلك ، ضع صندوقا محيطا سخيا حول تحسين التباين على المناظر العرضية والسهمية والأمامية لفحص التصوير بالرنين المغناطيسي الموزون T1. احفظ موقع المربع المحيط، ثم قم بوضع اللمسات الأخيرة على المربع. حدد مستوى الصوت المحسن للتباين باستخدام عتبة.إذا تم اختيار مناطق متعددة ، فحدد فقط أكبر حجم ، والذي يعتبر مركزه أول مركز متساوي لتقديم جرعة محددة للعلاج الإشعاعي. قم بتوسيع تحسين تباين التصوير بالرنين المغناطيسي المحدد مسبقا بمقدار 10 بكسل في كل اتجاه. إذا تم الكشف عن مناطق متعددة ، فاحتفظ فقط بأكبر حجم PET ، والذي يعتبر مركزه ثاني مركز متساوي لتقديم جرعة محددة للعلاج الإشعاعي.بالنسبة لأول مركز متساوي ، قم بتوصيل جرعة محددة من 2،000 سنتيغراي باستخدام ثلاثة أقواس غير مستوية في مواضع الأريكة صفر وسالب 45 وسالب 90 درجة مع دوران جسري من 120 و 120 و 60 درجة على التوالي. استخدم حجم مصادم ثابت يبلغ 10 × 10 ملليمترات. ومع ذلك ، بالنسبة للأورام الأصغر ، استخدم حجما مناسبا مثل خمسة في خمسة ملليمترات.بالنسبة للمركز المتماثل الثاني ، قدم جرعة محددة من 800 سنتيغراي باستخدام ثلاثة أقواس غير مستوية في مواضع الأريكة صفر وسالب 45 وسالب 90 درجة مع دوران عملاق من 120 و 120 و 60 درجة على التوالي. استخدم حجم مصادم ثابت يبلغ ملليمترا واحدا. حساب توزيع الجرعة داخل الحيوان ومعلمات توصيل الحزمة.لتطبيق الطريقة الثانية، قم بتحميل طرق التصوير الثلاث المختلفة في تطبيق MATLAB كما هو موضح سابقا، ثم ضع صندوقا محيطا سخيا حول تحسين التباين على طرق العرض المستعرضة والسهمية والأمامية لصورة الفلور-18 FET PET واحفظ مواقع المربع المحيط. بعد الانتهاء من المربع المحيط ، استخدم البرنامج النصي MATLAB المناسب لتحديد V50 و V60 و V70 و V80 و V90 في المراكز المتساوية وأبعاد الفك لكل شعاع مطلوب لتوجيه المصادم المتغير الآلي. لتقديم جرعة محددة من 2،000 centigray موزعة على 16 حزمة ل V50 وجرعة من 800 centigray موزعة على 40 حزمة ل V60 إلى V90 ، حدد ملف الإخراج الذي تم إنشاؤه بواسطة البرنامج النصي MATLAB واستيراد الحزم 56 إلى برنامج تخطيط العلاج.بعد التحقق من أن جميع الحزم ال 56 قد تم استيرادها بشكل صحيح ، احسب توزيع الجرعة داخل الحيوان ومعلمات توصيل الحزمة. تم تطبيق كلتا الطريقتين للعلاج الإشعاعي بالطلاء بجرعة PET على ثلاث حالات مختلفة. الحالة الأولى لديها امتصاص PET متجانس كروي في حين أن الحالتين الثانية والثالثة لها امتصاص على شكل حلقة حيث يكون امتصاص PET المنخفض على الأرجح نسيجا نخريا.الصور التكرارية لحجم الجرعة للطريقة الثانية أقرب بشكل منهجي إلى التوزيع المثالي للجرعة من تلك الخاصة بالطريقة الأولى. يتلقى حجم الورم الكبير تشعيعا غير كاف في الحالتين الثانية والثالثة عند معالجته بالطريقة الأولى. قيم D90 و D50 أقل بكثير بالنسبة للطريقة الأولى منها للطريقة الثانية.من الناحية المثالية ، تحدث الرسوم البيانية لحجم Q انخفاضا حادا عند قيمة Q تساوي واحدا. تؤدي الطريقة الثانية دائما إلى توزيع جرعات أقرب إلى هدف الجرعة من الطريقة الأولى. وعلاوة على ذلك، كانت عوامل Q الإجمالية للطريقة الثانية متفوقة على تلك الخاصة بالطريقة الأولى.هذه المنهجية هي خطوة حاسمة نحو التخطيط العكسي الذي يستخدم بشكل عام في الروتين السريري ويزيد من تضييق الفجوة بين أبحاث الإشعاع قبل السريرية والعيادة.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Advanced Animal Model of Colorectal Metastasis in Liver: Imaging Techniques and Properties of Metastatic Clones

المتقدم نموذج حيواني من القولون والمستقيم ورم خبيث في الكبد: تقنيات التصوير وخصائص النقيلي النسخ

Patients with a limited number of hepatic metastases and slow rates of progression can be successfully treated with local treatment approaches1,2. ...

PET and MRI Guided Irradiation of a Glioblastoma Rat Model Using a Micro-irradiator

الحيوانات الأليفة والتصوير بالرنين المغناطيسي يسترشد تشعيع نموذج الفئران جليوبلاستوما استخدام الصغرى--إيرادياتور

For decades, small animal radiation research was mostly performed using fairly crude experimental setups applying simple single-beam techniques without ...

An In Vivo Murine Sciatic Nerve Model of Perineural Invasion

An In Vivo Murine Sciatic Nerve Model of Perineural Invasion

نموذج عصب الوركي مورين في فيفو غزو Perineural

Cancer cells invade nerves through a process termed perineural invasion (PNI), in which cancer cells proliferate and migrate in the nerve ...

The Clinical Application of Tumor Treating Fields Therapy in Glioblastoma

التطبيق السريري للورم علاج العلاج بحقول في جليوبلاستوما

Glioblastoma is the most common and lethal form of brain cancer, with a median survival of 15 months after diagnosis and a 5 year survival rate of only 5% ...

Studying Normal Tissue Radiation Effects using Extracellular Matrix Hydrogels

دراسة آثار إشعاع الأنسجة الطبيعية باستخدام هيدروجيلات مصفوفة خارج الخلية

Radiation is a therapy for patients with triple negative breast cancer. The effect of radiation on the extracellular matrix (ECM) of healthy breast tissue ...

Cell Cycle-specific Measurement of &#947;H2AX and Apoptosis After Genotoxic Stress by Flow Cytometry

Cell Cycle-specific Measurement of ÃƒÅ½Ã‚Â³H2AX and Apoptosis After Genotoxic Stress by Flow Cytometry

قياس دورة الخلية محددة من γH2AX والمبرمج بعد الإجهاد السامة الجينية عن طريق قياس التدفق الخلوي

The presented method or slightly modified versions have been devised to study specific treatment responses and side effects of various anti-cancer ...

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

إدارة التحف الحركة التنفسية في 18F-fluorodeoxyglucose Positron الانبعاثات التصوير المقطعي باستخدام خوارزمية الغاءات التنفسية الأمثل القائم على السعة

Positron emission tomography (PET) combined with X-ray computed tomography (CT) is an important molecular imaging platform that is required for accurate ...

Studying Triple Negative Breast Cancer Using Orthotopic Breast Cancer Model

دراسة ثلاثية سلبية سرطان الثدي باستخدام نموذج سرطان الثدي Orthotopic

Triple-negative breast cancer (TNBC) is an aggressive breast cancer subtype with limited therapeutic options. When compared to patients with less ...

A 3D Spheroid Model for Glioblastoma

نموذج كروي ثلاثي الأبعاد للورم الأرومي الدجلي

Two-dimensional (2D) cell cultures do not mimic in vivo tumor growth satisfactorily. Therefore, three-dimensional (3D) culture spheroid models were ...

Machine Learning Algorithms for Early Detection of Bone Metastases in an Experimental Rat Model

خوارزميات التعلم الآلي للكشف المبكر عن الانبثاث العظام في نموذج الفئران التجريبية

Machine learning (ML) algorithms permit the integration of different features into a model to perform classification or regression tasks with an accuracy ...