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

著者らは、この作業を支援してくれたLux Luka Foundationに感謝したいと思います。

この研究は、動物実験のための地元の倫理委員会(ECD 18/21)によって承認された。麻酔モニタリングは、センサを用いて動物の呼吸数を取得することにより行われる。
1. F98 GBラット細胞モデル
<ol><li>10%ふくらはぎ血清、1%ペニシリン、1%ストレプトマイシン、および1%L-グルタミンを添加したダルベッコの改変イーグル培地を用いてF98 GB細胞を単層で培養し、CO2 イ?...

<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>

膠芽腫患者に対する診療所における化学放射線治療を模倣するラットGBモデルが以前に記載されていた20。臨床方法と同様に、CTとMRIを治療計画プロセス中に組み合わせて、より正確な照射を得た。動物をある画像化システムから別のイメージングシステムに移動するときに、(頭部)動きを最小限に抑えるためのマルチモダリティベッドが使用されました。その後、PETイメー?...

膠芽腫(GB)は、悪性で非常に攻撃的な原発性脳腫瘍である。GBは、浸潤性境界、核異型、および壊死によって典型的に特徴付けられる固体の不均一な腫瘍である1。血液脳関門の存在と免疫特権部位としての脳の地位は、化学療法および免疫療法のための新規標的の発見を困難な課題としています2,3,4。GB患者の治療は、2005年に外部ビーム放射線療法(RT)と併用テモゾロミドを組み合わせたStuppプロトコルの導入以来、ほとんど変化していないことは注目に値します5。典型的には、Stuppプロトコルの前には、最大外科的切除術が先行する。したがって、代替治療アプローチは極めて重要である。
膠芽腫患者に対する現在の放射線療法は、定義された腫瘍体積に均一な放射線量をもたらす。放射線腫瘍学では、膠芽腫には線量の増加を伴う重要な線量反応相関があり、正常な脳に対する毒性の増加により、約60Gyに制限されるようです6,7。しかし、腫瘍は非常に(放射線生物学的に)不均一であり、酸素レベルの勾配および/または細胞密度の大きな差異であり得る。PETなどの代謝イメージング技術は、これらの生物学的特徴を視覚化することができ、用量処方をカスタマイズするために利用することができる。このアプローチは、線量塗装RTとして知られています。この用語は、2000年にLingらによって導入された。著者らは、線量塗装RTを「放射線の伝播と散乱の制約内で絶妙にコンフォーマルな線量分布」を生成すると定義した8。
線量塗装RTには、ネストされたサブボリュームのセットに線量を処方する輪郭による線量塗装(DPBC)と、ボクセルレベルで線量が処方される数値による線量塗装(DPBN)の2種類がある。DPBN RTの線量分布は、機能画像から抽出することができる。各ボクセルの線量は、画像内の対応するボクセルの強度Iによって決定され、下限および上限とともに、一方では、腫瘍のあらゆる部分に十分な用量が送達されることを確認する。一方、用量は、リスクのある臓器を保護し、毒性を回避するために上限を超えない。最も直接的な方法は、最小線量Dminと最大線量Dmaxの間の線形補間(式1を参照)であり、目標体積内の最小強度Imaxと最大強度の間で比例的に変化する9,10
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62560/62560eq01.jpg">式 1
DPBN RTの品質保証については懐疑的であるため、線量の沈着は前臨床および臨床研究を通じて検証する必要があります10。しかし、臨床試験から取得できるデータは限られており、実験動物にダウンスケーリングすることでより多くの洞察が得られるという仮説が立てられています11,12。したがって、オートラジオグラフィーなどの非常に特殊な技術との結合を可能にする精密画像誘導放射線研究プラットフォームを利用した前臨床試験は、未解決の問題を検討し、個別化医療や線量塗装RT13,14などの新しい治療戦略への道を開くのに適しています。しかし、前臨床データの解釈は慎重に行う必要があり、これらの前臨床設定の欠点を考慮する必要があります14。
小動物放射線研究プラットフォーム(SARRP)などのマイクロ照射システムには、臨床的対応物と同様の技術が装備されています。オンボードコーンビームCT(CBCT)イメージング、前臨床治療計画システム(PCTPS)を含み、サブミリメートルの精度を提供します。臨床線量計算は、逆治療計画によって実行され、それによって、所望の線量分布から開始し、反復アルゴリズムを介してビームを決定する。前臨床照射器は、多くの場合、フォワードプランニングを使用します。フォワードプランニングでは、ビームの必要な量と角度が選択され、PCTPSは線量分布を計算します。計画の最適化は、手作業のかかる手動イテレーションによって実行されます15。
2009年以降、新しい開発により、これらの研究プラットフォームでの逆計画の実装が可能になりました16,17,18。臨床方法との類似性を高めるために、多葉コリメータの前臨床対応物として電動可変長方形コリメータ(MVC)が開発された。可変コリメータを利用した2次元線量塗装法がChoらによって発表された19。本研究グループは、マイクロ照射器に3次元(3D)逆治療計画プロトコルを実装し、標的体積の最小線量と最大線量、およびリスクのある臓器の最大線量を決定しました。これらの技術は主にインシリコで評価されており、その前臨床応用を探求する必要があります。
この論文は、小動物放射線研究プラットフォームを用いて、GBラットモデルにおける[18F]-フルオロエチル-L-チロシン([18F]FET)PETベースの線量塗装20,21,22の2つの方法論を比較するためのインシリコ研究を提示する。これらの2つの方法論は、(1)予め定義されたビームサイズを用いたサブボリュームブースティングと、(2)腫瘍体積におけるPETトレーサー取り込みに基づいて顎の寸法が変更される電動可変コリメータを使用した線量塗装である。[18F]FETは、脳腫瘍を検出する能力があるため、神経腫瘍学でよく使用されるPETトレーサーです23。[18F]FETは、腫瘍細胞に内在化されるが、細胞タンパク質には取り込まれない人工アミノ酸である。[18F]FETの取り込みは、細胞増殖速度、腫瘍細胞密度、および血管新生に対応します24。これは、これらの著者の研究所で最も一般的に使用されている腫瘍学的脳PETトレーサーであるため、この放射性トレーサーは、新しいワークフローを評価するために選択されました。

<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

診療所におけるヒト膠芽腫の化学放射線治療を模倣するラット膠芽腫モデルが以前に確立されていた。臨床治療と同様に、コンピュータ断層撮影法(CT)と磁気共鳴画像法(MRI)が治療計画プロセス中に組み合わされた。陽電子放射断層撮影(PET)イメージングは、その後、マイクロ照射システムを使用してサブボリュームブースティングを実施するために追加された。しかし、マイクロ照射システムを使用して3つのイメージングモダリティ(CT、MRI、PET)を組み合わせることは、マルチモーダルイメージング、治療計画、および線量送達を前臨床現場で順番に完了する必要があるため、労働集約的であることが判明しました。これにより、ワークフローが人為的エラーが発生しやすくなります。したがって、前臨床マルチモーダルイメージングベースの放射線治療計画をさらに最適化するためのユーザーフレンドリーなアルゴリズムが実装されました。このソフトウェアツールは、 in silico 試験デザインを使用して、マイクロ照射による線量塗装放射線療法の精度と効率を評価するために使用されました。線量塗装放射線療法の新しい方法論は、精度、時間効率、およびユーザー内およびユーザー間の変動性の点で、前述の方法よりも優れています。また、臨床システムとは対照的に、フォワードプランニングが依然として一般的に使用されているマイクロ照射器での逆治療計画の実施に向けた重要なステップでもあります。

ヒトの治療戦略を模倣するためにSARRPを用いた膠芽腫ラットモデルにおけるPETおよびMRI誘導照射の実現可能性は、以前に説明されている20、21、22。動物を社内製のマルチモダリティベッドに固定しながら、PET、MRI、CTの3つのイメージングモダリティを組み合わせた許容可能な放射線治療計画を作成することができました。?...

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

ここでは、精度と効率を最適化するために自社開発したアルゴリズムを使用して、ラット膠芽腫モデルにおいて前臨床陽電子放射断層撮影ベースの放射線療法を実行するためのプロトコルを提示する。

小動物放射線研究プラットフォームを用いたラット膠芽腫モデルにおける陽電子放射断層撮影に基づく線量塗装放射線療法

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

このプロトコルは、自社開発のアルゴリズムを使用したラット膠芽腫モデルにおける前臨床PETベースの放射線療法のための最適化されたワークフローを記述しています。最適化されたアプローチは自動化を優先し、以前に開発されたワークフローと比較して時間がかかりません。直径7〜8ミリメートルの腫瘍を保有するF98膠芽腫ラットを麻酔した後、PET取得の1時間前に200マイクロリットルの生理食塩水に溶解した10〜12メガベクレルのフッ素−18FETを側尾静脈に注射する。トレーサーが体全体に分布している間に動物が意識を取り戻せるようにしましょう。その間、MRI PET剤で満たされた毛細血管を固定して、共同登録を容易にします。それから動物を再び麻酔し、それをマルチモダリティベッドの上に置きます。次に、MRI造影剤を尾静脈に注入し、MRIスキャナーの動物ホルダーのマルチモダリティベッドに固定されたままのラットを置く。ローカライザスキャンを実行してから、コントラスト強化T1加重スピンエコーシーケンスを実行します。次に、マイクロ照射器の4軸ロボット位置決めテーブルに固定されたプラスチックホルダー上のマルチモダリティベッドに固定されたままの動物を置きます。360度以上の合計360個の突起を必要とする高解像度の治療計画コーンビームCTを実行します。0.275ミリメートルの等方性ボクセルサイズでCT画像を再構築します。イメージの共同登録では、3 つのイメージ モダリティを 1 つのフォルダーに配置し、変換されたイメージを MATLAB にインポートします。次に、DICOM画像をNIfTI形式に変換し、PET画像を1ミリメートルの全幅ハーフマックスガウスフィルタでフィルタリングし、PET画像をトリミングして画像中心を互いに近づけ、統計的パラメトリックマッピングを使用して実際の剛体共登録を行う線量塗装協調登録MATLABスクリプトを実行します。治療計画に進む前に、自動共同登録の結果を評価します。方法 1 を適用するには、線量塗装放射線計画 MATLAB スクリプトを実行し、3 つの異なるイメージング モダリティを MATLAB アプリに読み込みます。次に、T1加重MRIスキャンの横方向、矢状および正面図のコントラスト強調の周りに寛大な境界ボックスを配置します。境界ボックスの位置を保存し、ボックスを確定します。しきい値を使用してコントラスト強化ボリュームを決定します。複数の領域が選択されている場合は、最大の体積のみを選択し、その中心は放射線療法の処方線量を送達する最初のアイソセンターと見なされる。以前に決定した MRI コントラスト強調を各方向に 10 ピクセルずつ拡大します。複数の領域が検出された場合、最大のPET体積のみを保持し、その中心は放射線療法のための処方線量を送達するための第2のアイソセンターとみなされる。最初のアイソセンターについては、ソファ位置のゼロ、負の45度、負の90度で3つの非同一平面円弧を使用して、それぞれ120度、120度、および60度のガントリ回転で、2,000センチグレーの処方用量を送達する。10 x 10 ミリメートルの固定コリメータ サイズを使用します。ただし、腫瘍が小さい場合は、5 x 5ミリメートルなどの適切なサイズを使用してください。第2アイソセンターでは、ソファ位置がそれぞれ120度、120度、60度のガントリ回転で、ソファの位置がゼロ、負の45度、負の90度で3つの非同一平面円弧を使用して、800センチグレーの処方用量を送達する。1 ミリメートルの固定コリメータ サイズを使用します。動物内の線量分布とビーム送達パラメータを計算する。方法 2 を適用するには、前述のように 3 つの異なるイメージング モダリティを MATLAB アプリにロードし、フッ素-18 FET PET 画像の横方向、矢状、正面図のコントラスト強調の周囲に寛大なバウンディング ボックスを配置し、バウンディング ボックスの位置を保存します。バウンディングボックスを完成させたら、適切なMATLABスクリプトを使用して、アイソセンター内のV50、V60、V70、V80、およびV90と、電動可変コリメータのガイドに必要な各ビームの顎寸法を決定します。V50 では 16 ビームに分散された 2, 000 センチグレーの所定線量、V60 ~ V90 では 40 ビームに分散された 800 センチグレーの線量を実現するには、MATLAB スクリプトによって生成された出力ファイルを選択し、56 本のビームを治療計画ソフトウェアにインポートします。56本のビームすべてが正しくインポートされたことを確認したら、動物内の線量分布とビーム送達パラメータを計算します。PETベースの線量塗装放射線療法の両方の方法は、3つの異なる症例に適用された。ケース1は球状の均質なPET取り込みを有し、ケース2および3はリング状の取り込みを有し、減少したPET取り込みは壊死組織である可能性が最も高い。方法2の線量体積ヒストグラムは、方法1のヒストグラムよりも体系的に理想的な線量分布に近い。実質的な腫瘍体積は、方法1で治療した場合、症例2および3において不十分な照射を受ける。D90 と D50 の値は、方法 1 の方が方法 2 よりもかなり低くなります。理想的には、Qボリュームヒストグラムは、1に等しいQ値で急激な低下を生じます。方法2は、常に方法1よりも線量目標に近い線量分布をもたらす。さらに、方法2の全体的なQ因子は、方法1のQ因子よりも優れていた。この方法論は、臨床ルーチンで一般的に使用されている逆計画に向けた重要なステップであり、前臨床放射線研究と診療所との間のギャップをさらに狭める。

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

肝臓における大腸転移の高度な動物モデル：イメージング技術および転移性クローンのプロパティ

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 や MRI 誘導照射ラットの神経膠芽腫モデルのマイクロ照射器を使用して

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

神経周囲浸潤のIn Vivoマウスの坐骨神経モデル

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

腫瘍神経膠芽腫でフィールド療法を治療の臨床応用

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

細胞外マトリックスヒドロゲルを用いた正常組織放射線効果の研究

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

フローサイトメトリーによる無毒ストレス後のγH2AXとアポトーシスの細胞周期特異的測定

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

振幅ベース最適呼吸格子アルゴリズムを用いた 18F-フルオロデオキシグルコースポジトロン放出断層撮影における呼吸運動アーティファクトの管理

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

交感性乳癌モデルを用いたトリプルネガティブ乳癌の研究

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

神経膠芽腫の3次元スフェロイドモデル

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

実験ラットモデルにおける骨転移の早期発見のための機械学習アルゴリズム

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