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

המחברים רוצים להודות לקרן לוקס לוקה על תמיכתה בעבודה זו.

המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה המקומית לניסויים בבעלי חיים (ECD 18/21). ניטור הרדמה מתבצע על ידי רכישת קצב הנשימה של בעלי החיים באמצעות חיישן.
1. דגם תא עכברוש F98 GB
<ol><li>תרבית את תאי F98 GB במונולייר באמצעות מדיום הנשר המותאם של Dulbecco, בתוספת סרום עגל 10%, 1% פניצילין, 1% סטרפטומיצין, ו 1% L-ג?...

<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>

מודל GB חולדה לחקות את הטיפול כימותרפיה-קרינה במרפאה לחולי גליובלסטומה תואר בעבר20. בדומה לשיטה הקלינית, CT ו- MRI שולבו במהלך תהליך תכנון הטיפול כדי לקבל הקרנה מדויקת יותר. מיטה רב-מודלית כדי למזער (את תנועת הראש) שימשה כאשר החיה הועברה ממערכת הדמיה אחת לאחרת. לאחר מכן, הדמיית PET נו?...

גליובלסטומה (GB) הוא גידול ממאיר ואגרסיבי מאוד במוח. GB הוא גידול הטרוגני מוצק המאופיין בדרך כלל על ידי גבולות חודרניים, אטיפיה גרעינית, ונמק1. הנוכחות של מחסום הדם - מוח ומעמדו של המוח כאתר בעל זכויות חיסוניות הופכת את גילוי המטרות החדשות לכימותרפיה ואימונותרפיה למשימה מרתיעה 2,3,4. ראוי לציין כי הטיפול בחולי GB בקושי השתנה מאז ההקדמה, בשנת 2005, של פרוטוקול Stupp המשלב טיפול קרינת קרן חיצונית (RT) עם טמוזולומייד במקביל, בדרך כלל ואחריו temozolomide אדג'ובנטית5. בדרך כלל, לפרוטוקול סטאפ קדם כריתה כירורגית מקסימלית. לכן, גישות טיפול אלטרנטיבי הן בעלות חשיבות מכרעת.
טיפול קרינה נוכחי לחולי גליובלסטומה מספק מינון קרינה אחיד לנפח הגידול המוגדר. בקרינה אונקולוגית, יש מתאם חשוב של תגובת מינון עבור גליובלסטומה עם הגדלת המינון, אשר נראה לכסות סביב 60 Gy, בשל רעילות מוגברת למוח הרגיל6,7. עם זאת, גידולים יכולים להיות הטרוגניים מאוד (רדיוביולוגית), עם שיפועים של רמת חמצן ו / או הבדלים גדולים בצפיפות התאים. טכניקות הדמיה מטבולית, כגון PET, יכול לדמיין תכונות ביולוגיות אלה, ניתן להשתמש כדי להתאים אישית את מרשם המינון. גישה זו ידועה בשם ציור מינון RT. מונח זה הוצג על ידי לינג ואח 'בשנת 2000. המחברים הגדירו את צביעת המינון RT כמפיקה "התפלגות מינון קונפורמית להפליא בתוך האילוצים של התפשטות קרינה ופיזור"8.
ישנם שני סוגים של ציור מינון RT, ציור מינון על ידי קווי מתאר (DPBC), שבאמצעותו מינון נקבע לקבוצה של תת-כרכים מקוננים, וציור מינון לפי מספרים (DPBN), לפיו מינון נקבע ברמת voxel. התפלגות המינון עבור DPBN RT ניתן לחלץ מתמונות פונקציונליות. המינון בכל voxel נקבע על ידי האינטנסיביות I של voxel המתאים בתמונה, עם גבול תחתון ועליון, כדי לוודא כי, מצד אחד, מנה מספקת מועברת לכל חלק של הגידול. מצד שני, מינונים אינם חורגים מהגבול העליון כדי להגן על איברים בסיכון ולהימנע מרעילות. השיטה הפשוטה ביותר היא אינטרפולציה ליניארית (ראה Eq. 1) בין מינון מינימלי Dmin לבין Dmax במינון מקסימלי, המשתנה באופן יחסי בין Imax בעוצמה מינימלית לבין עוצמה מקסימלית בתוך נפח היעד9,10
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62560/62560eq01.jpg">א.ק. 1
כי יש כמה ספקנות לגבי אבטחת האיכות של DPBN RT, התצהיר של המינון צריך להיות מאומת באמצעות מחקר פרה קליני וקליני10. עם זאת, ניתן לרכוש רק נתונים מוגבלים מניסויים קליניים, וההשערה היא שניתן להשיג תובנות נוספות על ידי צמצום לבעלי חיים במעבדה1,12. לפיכך, מחקרים פרה-קליניים המשתמשים בפלטפורמות מחקר קרינה מונחות תמונה מדויקות המאפשרות צימוד עם כמה טכניקות ספציפיות מאוד, כגון אוטורדיוגרפיה, מתאימים לבחינת סוגיות פתוחות ולסלול את הדרך לרפואה מותאמת אישית ואסטרטגיות טיפול חדשניות, כגון ציור מינון RT13,14. עם זאת, הפרשנות של נתונים פרה-קליניים חייבת להתבצע בזהירות, וחסרונות של הגדרות פרה-קליניות אלה צריכים להיחשב 14.
מערכות מיקרו-הקרנה, כגון הפלטפורמה לחקר קרינת בעלי חיים קטנים (SARRP), מצוידות בטכנולוגיות דומות למקבילותן הקליניות. הם כוללים הדמיית CT קרן חרוט (CBCT) על הלוח, מערכת תכנון טיפול פרה-קלינית (PCTPS), ומספקים דיוק תת-מילימטרי. חישובי מינון קליני מבוצעים על ידי תכנון טיפול הפוך, לפיו יוזם מהתפלגות המינון הרצויה כדי לקבוע את הקורות באמצעות אלגוריתם איטרטיבי. מקרינים פרה-קליניים משתמשים לעתים קרובות בתכנון קדימה. בתכנון קדימה, הכמות והזווית הנדרשות של הקורות נבחרות, ולאחר מכן PCTPS מחשב את התפלגות המינון. האופטימיזציה של התוכניות מתבצעת על ידי איטרציה ידנית, שהיא עתירת עבודה15.
לאחר 2009, התפתחויות חדשניות הפכו את יישום התכנון ההפוך בפלטפורמות מחקר אלה לאפשרי16,17,18. כדי להגביר את הדמיון עם השיטה הקלינית, קולימטור מלבני משתנה ממונע (MVC) פותח כמקביל פרה-קליני של הקולימטור מרובה העלים. שיטת ציור מינון דו מימדית המשתמשת בקולימטור משתנה פורסמה על ידי Cho et al.19. קבוצת מחקר זו יישמה פרוטוקול תכנון טיפול הפוך תלת מימדי (3D) על מיקרו-קרינה וקבעה מינונים מינימליים ומקסימליים לנפח היעד ומינון מקסימלי לאיברים בסיכון. טכניקות אלה הוערכו בעיקר בסיליקו, ויש לחקור את היישומים הפרה-קליניים שלהם.
מאמר זה מציג מחקר בסיליקו כדי להשוות בין שתי מתודולוגיות עבור [18F]-פלואורו-אתיל-L-טירוזין ([18F]FET) ציור מינון מבוסס PET במודל עכברוש GB 20,21,222 באמצעות פלטפורמת מחקר קרינה קטנה בבעלי חיים. שתי מתודולוגיות אלה הן (1) הגברת נפח משנה באמצעות גדלי קרן מוגדרים מראש ו -(2) ציור מינון באמצעות קולימטור משתנה ממונע שבו מידות הלסת משתנות בהתבסס על ספיגת מעקב PET בנפח הגידול. [18F] FET הוא נותב PET המשמש לעתים קרובות נוירו-אונקולוגיה בגלל יכולתו לזהות גידולים במוח23. [18F] FET היא חומצת אמינו מלאכותית המופנמת לתאים סרטניים אך אינה משולבת בחלבוני תאים. [18F] ספיגת FET תואמת את קצב התפשטות התאים, צפיפות תאי הגידול ואנגיוגנזה24. מכיוון שזהו המעקב האונקולוגי הנפוץ ביותר של המוח האונקולוגי PET במכון של מחברים אלה, רדיוגרף זה נבחר להעריך את זרימת העבודה החדשה.

<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

מודל גליובלסטומה עכברוש לחקות טיפול כימותרפיה-קרינה של גליובלסטומה אנושית במרפאה הוקם בעבר. בדומה לטיפול הקליני, טומוגרפיה ממוחשבת (CT) והדמיה תהודה מגנטית (MRI) שולבו במהלך תהליך תכנון הטיפול. הדמיית טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) נוספה לאחר מכן כדי ליישם הגברת נפח משנה באמצעות מערכת מיקרו-הקרנה. עם זאת, שילוב של שלוש שיטות הדמיה (CT, MRI ו- PET) באמצעות מערכת מיקרו-הקרנה התגלה כגורם עתיר עבודה מכיוון שיש להשלים הדמיה רב-מודאלית, תכנון טיפול ואספקת מינון ברצף בסביבה הפרה-קלינית. התוצאה היא גם זרימת עבודה נוטה יותר לטעות אנוש. לכן, אלגוריתם ידידותי למשתמש כדי לייעל עוד יותר תכנון טיפול קרינה רב-קליני מבוסס הדמיה פרה-קלינית יושם. כלי תוכנה זה שימש להערכת הדיוק והיעילות של טיפול בקרינה בצביעת מינון עם מיקרו הקרנה באמצעות עיצוב מחקר סיליקו . המתודולוגיה החדשה לצביעת מינון הקרנות עדיפה על השיטה שתוארה בעבר מבחינת דיוק, יעילות זמן ושונות פנים-משתמשית ובין-משתמשית. זהו גם צעד חשוב לקראת יישום תכנון טיפול הפוך על מיקרו-הקרנות, שבו תכנון קדימה עדיין נפוץ, בניגוד למערכות קליניות.

ההיתכנות של הקרנה מונחית PET ו- MRI במודל חולדת גליובלסטומה באמצעות SARRP כדי לחקות את אסטרטגיית הטיפול האנושי תוארה בעבר 20,21,22. בעוד החיה תוקנה על מיטה רב-מודאלית המיוצרת בתוך הבית, ניתן היה ליצור תוכנית טיפול בקרינה מקובלת המשלבת שלוש שיטות ה?...

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

כאן אנו מציגים פרוטוקול לביצוע טומוגרפיה מבוססת טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים פרה-קלינית במודל גליובלסטומה עכברוש באמצעות אלגוריתמים שפותחו בתוך הבית כדי לייעל את הדיוק והיעילות.

פוזיטרונים פליטת טומוגרפיה מבוסס מינון ציור הקרנות טיפול במודל חולדת Glioblastoma באמצעות פלטפורמת מחקר קרינה בבעלי חיים קטנים

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

הפרוטוקול מתאר זרימת עבודה ממוטבת עבור הקרנות פרה-קליניות מבוססות PET במודל גליובלסטומה חולדה באמצעות אלגוריתמים שפותחו בתוך הבית. הגישה הממוטבת מעדיפה אוטומציה וגוזלת פחות זמן בהשוואה לזרימת העבודה שפותחה בעבר. לאחר המרדים חולדת גליובלסטומה F98 מחסה גידול בקוטר 7 עד 8 מילימטר, להזריק 10 עד 12 מגה פיקסל של פלואור-18 FET מומס ב 200 מיקרוליטרים של תמיסת מלח בווריד הזנב לרוחב שעה אחת לפני רכישת PET.תן לחיה לחזור להכרה בזמן שהמעקב מופץ בכל הגוף. בינתיים, לתקן נימי מלא עם סוכן PET MRI לרישום משותף קל יותר. לאחר מכן להרדים את החיה שוב ולהניח אותו על מיטה רב מודאלית.אבטחו את החיה באמצעות מחברים וו ולולאה כדי לשמור על מיקום קבוע במהלך ההדמיה והמיקרו-הקרנה, ואז עטפו את החיה בניילון נצמד כדי לשמור על טמפרטורת הגוף שלה במהלך ההדמיה והטיפול הרב-מודאליים. שעה לאחר הזרקת מכשיר המעקב PET, בצע סריקת PET. לשחזר את סריקת PET לתוך נפח 3D עם גודל voxel 0.4 מילימטר באמצעות 30 איטרציות של אלגוריתם מקסום ציפייה הסבירות המרבית.לאחר מכן, להזריק סוכן ניגודיות MRI לתוך הווריד הזנב, ולאחר מכן למקם את החולדה עדיין קבוע על המיטה multi-modality במחזיק החיה של סורק MRI. בצע סריקת לוקליזציה ואחריה רצף הד ספין משוקלל T1 משופרת. לאחר מכן הניחו את החיה שעדיין קבועה על המיטה הרב-מודאלית על מחזיק פלסטיק המאובטח על שולחן המיקום הרובוטי בעל ארבעת הצירים על המיקרו-הקרנה.בצע CT קרן חרוט תכנון טיפול ברזולוציה גבוהה הדורש סך של 360 תחזיות מעל 360 מעלות. לשחזר את תמונות CT עם גודל voxel איזוטרופי של 0.275 מילימטרים. לרישום משותף של תמונות, מקם את שלוש שיטות התמונה בתיקיה אחת ולאחר מכן ייבא את התמונות שהומרו ל- MATLAB.לאחר מכן, הפעל את סקריפט MATLAB של רישום משותף של צביעת המינון הממיר את תמונות DICOM לפורמט NIfTI, מסנן את תמונת PET עם מסנן מילימטרי מלא בחצי מקס גאוסיאן, חותך את תמונת PET ומזיז את מרכזי התמונה קרוב זה לזה ומבצע את רישום הגוף הנוקשה בפועל באמצעות מיפוי פרמטרי סטטיסטי. הערך את התוצאה של הרישום המשותף האוטומטי לפני שתמשיך לתכנון הטיפול. כדי ליישם את שיטה ראשונה, הפעל את סקריפט תכנון קרינת צביעת המינון MATLAB וטען את שלוש שיטות ההדמיה השונות לאפליקציית MATLAB.לאחר מכן, מקם תיבה תוחמת נדיבה סביב שיפור הניגודיות בתצוגות הרוחביות, הסגיטליות והחזיתיות של סריקת ה- MRI המשוקללת של T1. שמור את המיקום של התיבה התוחמת ולאחר מכן סיים את התיבה. קבע את אמצעי האחסון המשופר של הניגודיות באמצעות סף.אם נבחרו אזורים מרובים, בחר רק את הנפח הגדול ביותר, שבמרכזו נחשב לאיזוצנטר הראשון המספק מינון שנקבע לטיפול בקרינה. הרחב את שיפור ניגודיות ה- MRI שנקבע בעבר ב- 10 פיקסלים בכל כיוון. אם מזוהים אזורים מרובים, לשמור רק על נפח PET הגדול ביותר, שבמרכזו נחשב isocenter השני כדי לספק מינון שנקבע לטיפול בקרינה.עבור isocenter הראשון, לספק מנה שנקבעה של 2, 000 centigray באמצעות שלוש קשתות שאינן coplanar במיקומים ספה אפס, מינוס 45 ומינוס 90 מעלות עם סיבוב gantry של 120, 120, ו 60 מעלות בהתאמה. השתמש בגודל קולימטור קבוע של 10 על 10 מילימטרים. עם זאת, עבור גידולים קטנים יותר, להשתמש בגודל מתאים כגון חמישה על חמישה מילימטרים.עבור isocenter השני, לספק מנה שנקבעה של 800 centigray באמצעות שלוש קשתות שאינן coplanar במיקומים ספה אפס, מינוס 45 ומינוס 90 מעלות עם סיבוב gantry של 120, 120, ו 60 מעלות בהתאמה. השתמש בגודל קולימטור קבוע של מילימטר אחד. חשב את התפלגות המינון בתוך החיה ואת הפרמטרים משלוח הקרן.כדי להחיל את שיטה 2, טען את שלוש שיטות ההדמיה השונות לאפליקציית MATLAB כפי שהודגם קודם לכן, ולאחר מכן מקם תיבה תוחמת נדיבה סביב שיפור הניגודיות בתצוגות הרוחביות, קשתיות וחזיתיות של תמונת ה- FET PET של פלואור-18 ושמור את מיקומי התיבה התוחמת. לאחר סיום התיבה התוחמת, השתמש בקובץ ה- Script המתאים של MATLAB כדי לקבוע V50, V60, V70, V80 ו- V90 באיזוסנטרים ובממדי הלסת עבור כל קרן הנדרשת להנחות את קולימטור המשתנה הממונע. כדי לספק מנה שנקבעה של 2, 000 centigray מופץ מעל 16 קורות עבור V50 ומנה של 800 centigray מופץ מעל 40 אלומות עבור V60 כדי V90, בחר את קובץ הפלט שנוצר על ידי סקריפט MATLAB ולייבא את 56 הקורות לתוך תוכנת תכנון הטיפול.לאחר אימות כי כל 56 הקורות יובאו כראוי, לחשב את התפלגות המינון בתוך החיה ואת הפרמטרים משלוח הקרן. שתי השיטות של טיפול הקרנות בצביעת מינון PET מבוסס PET הוחלו על שלושה מקרים שונים. במקרה הראשון יש ספיגת PET הומוגנית כדורית בעוד במקרים 2 ו -3 יש ספיגה בצורת טבעת שבו ספיגת PET מופחתת היא ככל הנראה רקמה נמקית.ההיסטוגרמות של נפח המינון לשיטה 2 קרובות באופן שיטתי לחלוקת המינון האידיאלית מאשר אלה לשיטה 1. נפח גידול משמעותי מקבל הקרנה לא מספקת במקרים 2 ו -3 כאשר מטופלים בשיטה אחת. הערכים D90 ו- D50 נמוכים משמעותית עבור שיטה אחת מאשר עבור שיטה שתיים.באופן אידיאלי, היסטוגרמה של נפח Q מבצעת ירידה חדה בערך Q השווה לאחד. שיטה 2 תמיד גורמת להפצות מינון שקרובות יותר למטרת המינון מאשר לשיטה הראשונה. יתר על כן, גורמי Q הכוללים לשיטה השנייה היו עדיפים על אלה של שיטה אחת.מתודולוגיה זו היא צעד מכריע לקראת תכנון הפוך אשר משמש בדרך כלל בשגרה קלינית ומצמצם עוד יותר את הפער בין מחקר קרינה פרה קלינית למרפאה.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

מתקדם במודל חיה של גרורה גסה בכבד: טכניקות הדמיה ונכסים של משובטים גרורתי

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

PET ו- MRI מודרך הקרנה של מודל גליובלסטומה עכברים באמצעות מיקרו-בעוצמה

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

מודל מאתר בעצב In Vivo של הפלישה 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

היישום הקליני של הגידול לטיפול שדות טיפול ב גליובלסטומה

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

לימוד השפעות קרינת העור נורמלי באמצעות מטריקס הידרותאי הידרו

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

מחזור התא-מדידה ייחודית של γH2AX ו אפופטוזיס לאחר הלחץ הגנוטוקסיידי זרימה Cyהמטריה

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

ניהול חפצי תנועה נשימתית ב-18 טומוגרפיהשל פליטת פוזיטרונים F-fluorodeoxyglucose באמצעות אלגוריתם גת נשימתי אופטימלי המבוסס על משרעת

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

לומדת משולשת סרטן השד שלילי באמצעות אורתובנושא שד סרטן השד מודל

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

מודל ספרואיד תלת-ממדי לגלינובלסטומה

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

אלגוריתמים למידת מכונה לגילוי מוקדם של גרורות עצם במודל עכברוש ניסיוני

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