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

저자는 이 작품을 지원해준 럭스 루카 재단에 감사드립니다.

이 연구는 동물 실험을 위한 지역 윤리위원회(ECD 18/21)에 의해 승인되었습니다. 마취 모니터링은 센서를 사용하여 동물의 호흡 속도를 획득하여 수행됩니다.
1. F98 GB 쥐 세포 모델
<ol><li>덜벡코의 수정된 이글 매체를 사용하여 단층에서 F98 GB 세포를 배양하고, 10% 송아지 세럼, 1% 페니실린, 1% 연쇄상 구균증, 1% L-글루타민으로 보충하고, CO2 인큐베이터(5% CO2 및 ...

<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>

교모세포종 환자를 위한 클리닉에서 화학 방사선 치료를 모방하는 쥐 GB 모델은 이전에 설명되었다20. 임상 방법과 유사하게, CT와 MRI는 보다 정밀한 조사를 얻기 위하여 처리 계획 프로세스 도중 결합되었습니다. 동물이 한 이미징 시스템에서 다른 이미징 시스템으로 이동했을 때 (머리) 움직임을 최소화하기 위한 다변성 침대가 사용되었습니다. 그 후 PET 이미징이 치료 계획 프?...

교모세포종 (GB)은 악성 및 매우 공격적인 기본 뇌종양입니다. GB는 전형적으로 잠입 경계, 핵 atypia 및 괴사1을 특징으로 하는 고체 이질성 종양입니다. 혈액-뇌 장벽의 존재와 면역 특권 사이트로서의 뇌의 상태는 화학 요법과 면역 요법에 대한 새로운 표적의 발견을 어려운 작업2,3,4로 만듭니다. GB 환자의 치료는 2005년 외부 빔 방사선 요법(RT)과 수반되는 테모졸로미드를 결합한 Stupp 프로토콜의 도입 이후 거의 변경되지 않았으며, 일반적으로 보조 테모졸로미드5가 뒤따릅니다. 전형적으로, Stupp 프로토콜은 최대 외과 절제술에 선행됩니다. 따라서 대체 치료 접근법은 중추적인 중요성을 지니고 있습니다.
교모세포종 환자를 위한 현재 방사선 요법은 정의된 종양 부피에 균일한 방사선 량을 전달합니다. 방사선 종양학에서, 증가 복용량교모세포종에 대 한 중요 한 복용량 응답 상관 관계가 있다, 주위 모자 것 같다 60 Gy, 정상적인 brain6,7에 독성 증가 로 인해. 그러나, 종양은 매우 (방사선학적으로) 이질적일 수 있으며, 산소 수준 및/또는 세포 밀도의 큰 차이의 그라데이션이 있습니다. PET와 같은 신진 대사 이미징 기술은 이러한 생물학적 특징을 시각화할 수 있으며 용량 처방을 사용자 지정하는 데 활용할 수 있습니다. 이 방법은 복용량 페인팅 RT로 알려져 있습니다. 이 용어는 2000년에 Ling 외에서 소개되었습니다. 저자는 복용량 페인팅 RT를 생산으로 정의 "방사선 전파및 산란의 제약 내에서 절묘하게 공식적인 복용량 분포"8.
투여량도정RT의 두 가지 유형이 있다, 윤곽에 의해 복용량 페인팅 (DPBC), 복용량중첩 하위 볼륨의 집합에 처방 되는, 그리고 숫자에 의해 복용량 페인팅 (DPBN), 이에 의해 복용량은 복셀 수준에서 처방. DPBN RT에 대한 용량 분포는 기능성 이미지에서 추출될 수 있다. 각 복셀의 투여량은 이미지내의 해당 복셀의 강도 I에 의해 결정되며, 상한도는 한편으로는 종양의 모든 부분에 충분한 용량이 전달되도록 한다. 다른 한편으로는, 복용량 위험에 장기를 보호 하 고 독성을 피하기 위해 상한을 초과 하지 않습니다. 가장 간단한 방법은 최소 용량 Dmin과 최대 용량 Dmax 사이의 선형 보간(Eq. 1 참조)으로, 최소 강도 Imax와 목표 부피 내에서 최대 강도 사이에 비례적으로 변화합니다9,10
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62560/62560eq01.jpg">Eq. 1
DPBN RT의 품질 보증에 대한 몇 가지 회의론이 있기 때문에, 복용량의 증착은 전임상 및 임상 연구를 통해 확인되어야한다10. 그러나 제한된 데이터만 임상 시험에서 획득할 수 있으며 실험실 동물11,12로 축소하여 더 많은 통찰력을 얻을 수 있다고 가설이 있었습니다. 따라서, 정밀 이미지 유도 방사선 연구 플랫폼을 활용하는 전임상 연구는 사인 방사선 촬영과 같은 매우 구체적인 기술과 결합할 수 있도록 하는 것으로, 개방된 문제를 조사하고 복용량 페인팅 RT13,14와 같은 개인화된 의학 및 새로운 치료 전략을 향한 길을 개척하는 데 적합합니다. 그러나, 전임상 데이터의 해석은 주의해서 행해야 하며, 이러한 전임상 설정의 단점을 고려해야 한다14.
소형 동물 방사선 연구 플랫폼(SARRP)과 같은 미세 조사 시스템은 임상 과 유사한 기술을 갖추고 있습니다. 여기에는 온보드 원뿔 빔 CT(CBCT) 이미징, 전임상 치료 계획 시스템(PCTPS)이 포함되며 밀리미터 이하의 정밀도를 제공합니다. 임상 용량 계산은 역 처리 계획에 의해 수행되며, 이에 따라 원하는 용량 분포에서 시작하여 반복 알고리즘을 통해 빔을 결정합니다. 전임상 조사자는 종종 전방 계획을 사용합니다. 전방 계획에서 빔의 필요한 양과 각도가 선택되고 PCTPS는 투여량 분포를 계산합니다. 계획의 최적화는 노동 집약적인 수동 반복에 의해 수행됩니다15.
2009년 이후, 새로운 개발로 인해 이러한 연구 플랫폼에 대한 역계획 시행이 가능해졌습니다16,17,18. 임상 방법과의 유사성을 높이기 위해, 전동가변 직사각형 콜리마터(MVC)는 다중 리프 콜리메이터의 전임상 대응으로 개발되었다. 변수 콜리메이터를 활용한 2차원 용량 도장 방법은 Cho al.19에 의해 출판되었다. 이 연구 그룹은 마이크로 조사기에서 3차원(3D) 역 치료 계획 프로토콜을 구현하고 대상 부피및 위험에 처한 장기에 대한 최대 용량에 대한 최소 및 최대 용량을 결정했습니다. 이 기술은 주로 실리코에서 평가되고, 그들의 전임상 응용 프로그램은 탐구될 필요가 있습니다.
이 논문은 작은 동물 방사선 연구 플랫폼을 사용하여 GB 쥐 모델20,21,22에서 [18F]-플루오로-에틸-L-티로신([18F]FET) PET 기반 용량 도면에 대한 두 가지 방법론을 비교하기 위한 실리코 연구를 제시한다. 이러한 두 가지 방법론은 (1) 미리 정의된 빔 크기를 사용하여 부피 증폭및 (2) 종양 부피의 PET 트레이서 섭취에 기초하여 턱 치수가 수정되는 전동 변수 콜리메이터를 사용하여 (2) 용량 도장한다. [18F] FET는 뇌종양23을 검출하는 능력 때문에 신경 종양학에서 자주 사용되는 PET 추적자입니다. [18F] FET는 종양 세포로 내면화되지만 세포 단백질에 통합되지 않는 인공 아미노산입니다. [18F] FET 섭취량은 세포 증식율, 종양 세포 밀도 및 혈관 신생24에 해당합니다. 이것은 이 저자의 연구소에서 가장 일반적으로 사용되는 종양학 두뇌 PET 추적자이기 때문에, 이 방사선 추적자는 새로운 워크플로우를 평가하기 위하여 선택되었습니다.

<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

클리닉에서 인간 교모 세포종의 화학 방사선 치료를 모방하는 쥐 교모 세포종 모델이 이전에 설립되었습니다. 임상 치료와 유사하게, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 및 자기 공명 화상 진찰(MRI)은 처리 계획 과정에서 결합되었다. 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 이미징은 이후 마이크로 조사 시스템을 사용하여 하위 볼륨 증폭을 구현하기 위해 추가되었습니다. 그러나, 마이크로 조사 시스템을 사용하여 3개의 화상 진찰 양식(CT, MRI 및 PET)을 결합하는 것은 다중 모달 화상 진찰, 처리 계획 및 복용량 납품이 전임상 조정에서 순차적으로 완료되어야 하기 때문에 노동 집약적인 것으로 판명되었습니다. 또한 인적 오류가 발생하기 쉬운 워크플로우가 발생합니다. 따라서 전임상 다모달 이미징 기반 방사선 치료 계획을 더욱 최적화하기 위한 사용자 친화적인 알고리즘이 구현되었다. 이 소프트웨어 도구는 실리코 연구 설계에서 을 사용하여 미세 조사로 방사능 요법의 정확성과 효율성을 평가하는 데 사용되었습니다. 용량 페인팅 방사선 요법을 위한 새로운 방법론은 정확도, 시간 효율성 및 사용자 간 가변성 측면에서 이전에 설명된 방법보다 우수합니다. 그것은 또한 임상 시스템과는 달리, 앞으로 계획이 아직도 일반적으로 이용되는 마이크로 조사에 역 처리 계획의 실행을 향한 중요한 단계입니다.

인간 치료 전략을 모방하기 위해 SARRP를 이용한 교모세포종 쥐 모델에서 PET 및 MRI 유도 조사의 타당성은 이전에 설명되었다20,21,22. 동물이 사내에서 만든 다변성 침대에 고정되어 있는 동안, PET, MRI 및 CT의 세 가지 이미징 양식이 결합된 허용 가능한 방사선 치료 계획을 만들 수 있었습니다. 이러한 방법에서는 외부 소프트웨어 ...

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

여기서는 정확성과 효율성을 최적화하기 위해 사내에서 개발한 알고리즘을 사용하여 쥐 교모세포종 모델에서 전임상 양전자 방출 단층 촬영 기반 방사선 요법을 수행하는 프로토콜을 제시합니다.

작은 동물 방사선 연구 플랫폼을 사용하여 교모 세포종 쥐 모델에서 양전자 방출 단층 촬영 기반 용량 페인팅 방사선 요법

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

이 프로토콜은 자체 개발 알고리즘을 사용하여 쥐 교모세포종 모델에서 전임상 PET 기반 방사선 요법에 최적화된 워크플로우를 설명합니다. 최적화된 접근 방식은 자동화를 선호하며 이전에 개발된 워크플로우에 비해 시간이 적습니다. 직경 7~8mm의 종양을 품고 있는 F98 교모세포종 쥐를 마취한 후, PET 획득 1시간 전에 측면 꼬리 정맥에 200 마이크로리터에 용해된 불소-18 FET의 10~12메가베크렐을 주입한다.추적자가 몸 전체에 분포되는 동안 동물이 의식을 되찾게하십시오. 한편, MRI PET 에이전트로 채워진 모세관을 수정하여 쉽게 공동 등록할 수 있습니다. 그런 다음 동물을 다시 마취하고 다중 양식 침대에 놓습니다.후크 및 루프 패스너를 사용하여 동물을 보호하여 이미징 및 미세 조사 중에 고정된 위치를 유지한 다음 동물을 버블 랩으로 감싸다 다중 양식 이미징 및 치료 중 체온을 유지합니다. PET 트레이서를 주입한 후 1시간 후 PET 스캔을 수행합니다. 최대 가능성 기대 극대화 알고리즘의 30반복을 사용하여 PET 스캔을 0.4밀리미터 복셀 크기로 3D 볼륨으로 재구성합니다.다음으로 MRI 조영제를 꼬리 정맥에 주입한 다음 MRI 스캐너의 동물 홀더에 있는 다중 양식 침대에 쥐를 고정배치합니다. 조내 강화된 T1 가중 스핀 에코 시퀀스가 뒤따르는 로컬라이저 스캔을 수행합니다. 그런 다음 마이크로 디에이터의 4축 로봇 위치 테이블에 고정된 플라스틱 홀더에 다중 양식 침대에 여전히 고정된 동물을 배치합니다.360도 이상의 총 360개의 프로젝션이 필요한 고해상도 치료 계획 원뿔 빔 CT를 수행합니다. 0.275 밀리미터의 등위축복셀 크기로 CT 이미지를 재구성합니다. 이미지 공동 등록의 경우 세 이미지 양식에 하나의 폴더에 배치한 다음 변환된 이미지를 MATLAB으로 가져옵니다.다음으로, DICOM 이미지를 NIfTI 형식으로 변환하는 용량 페인팅 공동 등록 MATLAB 스크립트를 실행하고, 1밀리미터 전체 폭 반 최대 가우시안 필터로 PET 이미지를 필터링하고, PET 이미지를 크롭하고, 이미지 센터를 서로 가깝게 이동하고 통계 파라메트릭 매핑을 사용하여 실제 강체 공동 등록을 수행합니다. 치료 계획을 진행하기 전에 자동 공동 등록 결과를 평가합니다. 방법 하나를 적용하려면, 용량 페인팅 방사선 계획 MATLAB 스크립트를 실행하고 MATLAB 응용 프로그램에 세 가지 다른 이미징 양식체를로드합니다.다음으로, T1 가중치 MRI 스캔의 횡구, 좌활 및 정면 뷰에 대비 향상 주위에 넉넉한 경계 상자를 배치합니다. 경계 상자의 위치를 저장한 다음 상자를 마무리합니다. 임계값을 사용하여 대비가 향상된 볼륨을 결정합니다.여러 영역이 선택된 경우 가장 큰 부피만 선택하며, 그 중심은 방사선 요법에 대한 처방된 용량을 제공하는 첫 번째 동위 센터로 간주됩니다. 각 방향으로 이전에 결정된 MRI 콘트라스트 향상을 10픽셀로 확장합니다. 여러 영역이 검출되면 가장 큰 PET 부피만 유지하며, 그 중심은 방사선 요법에 대한 처방된 용량을 제공하기 위해 두 번째 등방센터로 간주됩니다.첫 번째 등리 센터의 경우, 소파 위치 0, 음수 45 및 음수 90도에서 3 개의 비 코플라나르 아크를 사용하여 각각 120, 120 및 60도의 갠트리 회전을 사용하여 2, 000 센티미터의 처방 된 용량을 제공합니다. 10 x 10mm의 고정 콜리메이터 크기를 사용합니다. 그러나, 더 작은 종양을 위해, 5 x 5 밀리미터와 같은 적당한 크기를 사용하십시오.두 번째 등동 센터의 경우, 소파 위치 0, 음수 45 및 음수 90도에서 3 개의 비 coplanar 아크를 사용하여 800 센티미터의 처방 된 용량을 각각 120, 120 및 60도의 갠트리 회전으로 전달합니다. 1밀리미터의 고정 콜리메이터 크기를 사용합니다. 동물 내의 용량 분포와 빔 전달 파라미터를 계산합니다.방법 2를 적용하려면 앞에서 설명한 대로 MATLAB 앱에 세 가지 서로 다른 이미징 양식체를 로드한 다음, 불소-18 FET PET 이미지의 횡선, 좌활 및 정면 뷰에 대한 대비 향상 주위에 넉넉한 경계 상자를 배치하고 경계 상자의 위치를 저장합니다. 경계 상자를 마무리한 후 적절한 MATLAB 스크립트를 사용하여 동소센터에서 V50, V60, V70, V80 및 V90을 결정하고 전동 변수 콜리메이터를 안내하는 데 필요한 각 빔에 대한 턱 치수를 결정합니다. 2, 000 센티미터의 규정 된 복용량을 제공 하려면 V50에 대 한 16 빔 및 800 센티미터의 복용량 V60 대 V90에 대 한 40 빔 을 배포, MATLAB 스크립트에 의해 생성 된 출력 파일을 선택 하 고 치료 계획 소프트웨어에 56 빔을 가져옵니다.모든 56개의 빔이 올바르게 가져온지 확인한 후 동물 내의 용량 분포와 빔 전달 파라미터를 계산합니다. PET 기반 용량 페인팅 방사선 요법의 두 가지 방법이 세 가지 다른 경우에 적용되었다. 케이스 1개는 구형 균질 PET uptake를 가지고 있는 반면 케이스 2 및 3는 감소된 PET uptake가 가장 가능성이 높은 괴사 조직인 반지 모양의 uptake가 있습니다.방법 2에 대한 투여량 부각 히스토그램은 방법 하나보다 이상적인 용량 분포에 체계적으로 가깝습니다. 실질적인 종양 부피는 방법 1로 치료할 때 2및 3의 경우 부족한 조사를 받습니다. D90 및 D50 값은 방법 2보다 메서드 하나에 대해 상당히 낮습니다.이상적으로, Q 볼륨 히스토그램은 Q 값과 동일한 Q 값으로 급격한 하락을 합니다. 방법 2 항상 방법 하나 보다 복용량 목표에 가까운 복용량 분포 결과. 더욱이, 방법 2에 대한 전체 Q 계수는 방법 하나에 대한 그보다 우수하였다.이 방법론은 일반적으로 임상 루틴에 사용 되 고 더 전 임상 방사선 연구와 클리닉 사이의 격차를 좁히는 반전 계획을 향해 중요 한 단계.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

고급 동물의 간에서 대장 전이의 모델 : 이미징 기술 및 전이성 클론의 특성

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

연구

암 연구학

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

애완 동물 및 MRI 유도 세포종 쥐 모델의 방사선 마이크로 irradiator를 사용 하 여

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

Vivo에서 Murine 좌 골 신경의 모델 Perineural 내 습

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

종양 세포종 필드 치료 치료의 임상 적용

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

세포외 매트릭스 하이드로겔을 사용하여 정상 조직 방사선 효과 연구

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

유세포측정에 의한 유독성 응력 후 γH2AX 및 세포자멸의 세포 주기별 측정

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

진폭 기반 최적의 호흡기 개팅 알고리즘을 사용하여 18F-플루오로옥시옥포도당 양전자 방출 단층 촬영에서 호흡기 운동 유물 관리

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

정형외 유방암 모델을 사용하여 삼중 음성 유방암 을 연구

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

교모세포종을 위한 3D 스페로이드 모형

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

실험래기 모델에서 뼈 전이를 조기에 감지하기 위한 기계 학습 알고리즘

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