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

Yazarlar bu çalışmayı desteklenerek Lux Luka Vakfı'na teşekkür ediyor.

Çalışma, hayvan deneyleri için yerel etik komitesi tarafından onaylandı (ECD 18/21). Anestezi takibi, bir sensör kullanılarak hayvanların solunum hızının alınmasıyla gerçekleştirilir.
1. F98 GB fare hücresi modeli
<ol><li>F98 GB hücrelerini Dulbecco'nun %10 baldır serumu, %1 penisilin, %1 streptomisin ve %1 L-glutamin ile desteklenmiş modifiye Eagle Medium'unu kullanarak bir monolayerde kültürlendirin ve bir CO2 inkübatörüne (%5 CO2 ve 37 °C) ...

<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>

Glioblastoma hastaları için klinikte kemoterapi-radyasyon tedavisini taklit eden bir sıçan GB modeli daha önce tanımlanmıştır20. Klinik yönteme benzer şekilde, tedavi-planlama sürecinde BT ve MRI birleştirilerek daha hassas ışınlama elde edildi. Hayvan bir görüntüleme sisteminden diğerine taşındığında (kafa) hareketi en aza indirmek için çok yönlü bir yatak kullanıldı. Daha sonra, PET görüntüleme tedavi planlama sürecine eklendi ve PET tabanlı alt hacim güçlen...

Glioblastoma (GB) kötü huylu ve çok agresif bir primer beyin tümörüdür. GB tipik olarak infiltratif sınırlar, nükleer atipi ve nekroz1 ile karakterize katı heterojen bir tümördür1. Kan-beyin bariyerinin varlığı ve beynin bağışıklık ayrıcalıklı bir site olarak durumu, kemoterapi ve immünoterapi için yeni hedeflerin keşfini göz korkutucu bir görev haline getirir2,3,4. GB hastalarının tedavisinin, 2005 yılında, dış ışın radyasyon tedavisini (RT) eşlik eden temozolomid ile birleştiren Stupp protokolünün piyasaya sürülmesinden bu yana neredeyse hiç değişmediği ve bunu genellikle adjuvan temozolomide5'in izlediği dikkat çekicidir. Tipik olarak, Stupp protokolünden önce maksimal cerrahi rezeksiyon gelir. Bu nedenle alternatif tedavi yaklaşımları çok önemlidir.
Glioblastoma hastaları için mevcut radyasyon tedavisi, tanımlanan tümör hacmine tek tip radyasyon dozu sağlar. Radyasyon onkolojisinde, glioblastoma için normal beyne artan toksisite nedeniyle 60 Gy civarında görünen artan doz ile önemli bir doz-yanıt korelasyonu vardır6,7. Bununla birlikte, tümörler oksijen seviyesi gradyanları ve/ veya hücresel yoğunlukta büyük farklılıklar ile çok (radyobiyolojik olarak) heterojen olabilir. PET gibi metabolik görüntüleme teknikleri bu biyolojik özellikleri görselleştirebilir ve doz reçetesini özelleştirmek için kullanılabilir. Bu yaklaşım doz boyama RT olarak bilinir. Bu terim Ling ve arkadaşları tarafından 2000 yılında tanıtıldı. Yazarlar, DOZ Boyama RT'yi "radyasyon yayılımı ve dağılım kısıtlamaları içinde zarif bir şekilde konformsal doz dağılımları" üretmek olarak tanımladılar 8.
İki tür doz boyama RT, konturlara göre doz boyama (DPBC), bir doz iç içe alt hacimler kümesine reçete edilir ve sayılara göre doz boyama (DPBN), böylece voksel düzeyinde bir doz reçete edilir. DPBN RT için doz dağılımı fonksiyonel görüntülerden çıkarılabilir. Her vokseldeki doz, bir yandan tümörün her yerine yeterli dozun iletildiklerinden emin olmak için alt ve üst sınıra sahip görüntüdeki ilgili vokselin I yoğunluğuna göre belirlenir. Öte yandan, risk altındaki organları korumak ve toksisiteden kaçınmak için dozlar bir üst sınırı aşmaz. En basit yöntem, minimum doz Dmin ve maksimum doz Dmax arasında doğrusal bir enterpolasyondur (bkz. Eş. 1), hedef hacimdeki minimum yoğunluk Imax ve maksimum yoğunluk arasında orantılı olarak değişir9,10
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62560/62560eq01.jpg">Eş. 1
DPBN RT'nin kalite güvencesi konusunda bazı şüpheler olduğundan, dozun birikmesi klinik öncesi ve klinik araştırmalarla doğrulanmalıdır10. Bununla birlikte, klinik çalışmalardan sadece sınırlı veriler elde edilebilir ve laboratuvar hayvanlarına küçülterek daha fazla içgörü elde edilebileceği varsayılmıştır11,12. Bu nedenle, otoradyografi gibi bazı çok özel tekniklerle bağlantıya izin veren hassas görüntü güdümlü radyasyon araştırma platformlarını kullanan preklinik çalışmalar, açık konuları incelemek ve rt13,14 doz boyama gibi kişiselleştirilmiş tıp ve yeni tedavi stratejilerine giden yolu açmak için uygundur. Ancak, preklinik verilerin yorumlanması dikkatle yapılmalıdır ve bu preklinik kurulumların dezavantajları dikkate alınmalıdır14.
Küçük Hayvan Radyasyon araştırma platformu (SARRP) gibi mikro ışınlama sistemleri, klinik benzerleriyle benzer teknolojilerle donatılmıştır. Bunlar arasında koni-ışın CT (CBCT) görüntüleme, preklinik tedavi planlama sistemi (PCTPS) bulunur ve milimetre altı hassasiyet sağlar. Klinik doz hesaplamaları ters tedavi planlaması ile gerçekleştirilir, böylece biri ışınları yinelemeli bir algoritma ile belirlemek için istenen doz dağılımından başlar. Preklinik ışınlayıcılar genellikle ileriye dönük planlama kullanır. İleriye dönük planlamada, kirişlerin gerekli miktarı ve açısı seçilir ve PCTPS daha sonra doz dağılımını hesaplar. Planların optimizasyonu, emek yoğun olan manuel yineleme ile gerçekleştirilir15.
2009 yılından sonra yeni gelişmeler bu araştırma platformlarında ters planlamanın uygulanmasını mümkün kılmaktadır16,17,18. Klinik yöntemle benzerliği artırmak için, çok yapraklı kolimatörin preklinik bir karşılığı olarak motorlu değişken dikdörtgen kollazatör (MVC) geliştirilmiştir. Değişken kolimatör kullanan iki boyutlu doz boyama yöntemi Cho ve ark.19 tarafından yayınlandı. Bu araştırma grubu bir mikro ışınlayıcı üzerinde üç boyutlu (3D) ters tedavi planlama protokolü uyguladı ve hedef hacim için minimum ve maksimum doz, risk altındaki organlar için maksimum doz belirledi. Bu teknikler esas olarak silikoda değerlendirilmiştir ve preklinik uygulamalarının araştırılması gerekir.
Bu makale, küçük bir hayvan radyasyon araştırma platformu kullanarak BIR GB sıçan modelinde [18F]-floro-etil-L-tirozin ([18F]FET) PET tabanlı doz boyama için iki metodolojiyi karşılaştırmak için siliko çalışması sununda bir çalışma sunun. Bu iki metodoloji (1) önceden tanımlanmış ışın boyutları kullanılarak alt hacim artırıcı ve (2) tümör hacmindeki PET izleyici alımına göre çene boyutlarının değiştirildiği motorlu değişken kolimatör kullanılarak doz boyanır. [18F] FET, beyin tümörlerini tespit etme yeteneği nedeniyle nöro-onkolojide sıklıkla kullanılan bir PET izleyicidir23. [18F] FET, tümöral hücrelere içselleştirilmiş ancak hücre proteinlerine dahil olmayan yapay bir amino asittir. [18F] FET alımı hücre çoğalma hızı, tümör hücre yoğunluğu ve anjiogenez24 ile karşılık gelir. Bu, bu yazarların enstitüsünde en sık kullanılan onkolojik beyin PET izleyicisi olduğundan, bu radyotracer yeni iş akışını değerlendirmek için seçildi.

<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

Klinikte insan glioblastomanın kemoterapi-radyasyon tedavisini taklit eden bir sıçan glioblastoma modeli daha önce kurulmuştu. Klinik tedaviye benzer şekilde, tedavi planlama sürecinde bilgisayarlı tomografi (BT) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) birleştirildi. Pozitron emisyon tomografisi (PET) görüntülemesi daha sonra bir mikro ışınlama sistemi kullanılarak alt hacim güçlendirme uygulamak için eklendi. Bununla birlikte, mikro ışınlama sistemi kullanarak üç görüntüleme modalitesinin (BT, MRI ve PET) birleştirilmesi emek yoğun olduğunu kanıtladı, çünkü multimodal görüntüleme, tedavi planlaması ve doz doğumu preklinik ortamda sırayla tamamlanmalı. Bu aynı zamanda insan hatasına daha yatkın bir iş akışıyla sonuçlanır. Bu nedenle, preklinik multimodal görüntüleme tabanlı radyasyon tedavisi planlamasını daha da optimize etmek için kullanıcı dostu bir algoritma uygulandı. Bu yazılım aracı , bir siliko çalışma tasarımı kullanılarak mikro ışınlama ile doz boyama radyasyon tedavisinin doğruluğunu ve verimliliğini değerlendirmek için kullanılmıştır. Doz boyama radyasyon tedavisi için yeni metodoloji doğruluk, zaman verimliliği ve kullanıcı içi ve kullanıcılararası değişkenlik açısından daha önce açıklanan yöntemden daha üstündür. Ayrıca, klinik sistemlerin aksine ileriye dönük planlamanın hala yaygın olarak kullanıldığı mikro ışınlayıcılarda ters tedavi planlamasının uygulanmasına yönelik önemli bir adımdır.

İnsan tedavi stratejisini taklit etmek için SARRP kullanan glioblastoma sıçan modelinde PET ve MRI güdümlü ışınlamanın fizibilitesi daha önce 20.21,22 olarak tanımlanmıştır. Hayvan, şirket içinde yapılan çok moddaliteli bir yatağa sabitlenirken, üç görüntüleme modalitesini birleştiren kabul edilebilir bir radyasyon tedavi planı oluşturmak mümkündü: PET, MRI ve BT. Bu yöntemlerde, görüntüleri s...

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

Burada, doğruluk ve verimliliği optimize etmek için şirket içinde geliştirilen algoritmaları kullanarak bir sıçan glioblastoma modelinde preklinik pozitron emisyon tomografisi tabanlı radyoterapi yapmak için bir protokol sunuyoruz.

Küçük Hayvan Radyasyonu Araştırma Platformu kullanılarak Glioblastoma Rat Modelinde Pozitron Emisyon Tomografi tabanlı Doz Boyama Radyasyon Tedavisi

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

Protokol, şirket içi geliştirilen algoritmaları kullanarak bir sıçan glioblastoma modelinde preklinik PET tabanlı radyoterapi için optimize edilmiş bir iş akışını açıklar. Optimize edilmiş yaklaşım otomasyonu tercih eder ve daha önce geliştirilen iş akışına kıyasla daha az zaman alır. Yedi ila sekiz milimetre çapında bir tümör barındıran bir F98 glioblastoma sıçanını uyuşturduktan sonra, PET alımından bir saat önce lateral kuyruk damarında 200 mikrolitre salin içinde çözünmüş 10 ila 12 megabecquerel flor-18 FET enjekte edin.İzleyici vücuda dağıtılırken hayvanın bilincini geri kazanmasına izin verin. Bu arada, daha kolay ortak kayıt için MRI PET ajanı ile dolu bir kılcal damarı sabitle. Sonra hayvanı tekrar uyuşturun ve çok modaliteli bir yatağa yerleştirin.Görüntüleme ve mikro ışınlama sırasında sabit bir konum korumak için kanca ve döngü bağlantı elemanlarını kullanarak hayvanı sabitleyin, ardından çok modlu görüntüleme ve tedavi sırasında vücut sıcaklığını korumak için hayvanı kabarcık sargısına sarın. PET izleyicinin enjeksiyonundan bir saat sonra PET taraması yapın. PET taramasını, maksimum olasılık beklentisi maksimizasyonu algoritmasının 30 yinelemesini kullanarak 0,4 milimetre voksel boyutuna sahip bir 3D birime yeniden yapılandırın.Daha sonra, kuyruk damarına bir MRI kontrast maddesi enjekte edin, ardından sıçanı MRI tarayıcısının hayvan tutucusunda çok modalite yatağına sabitlenmiş olarak yerleştirin. Yerelleştirici taraması ve ardından kontrast gelişmiş T1 ağırlıklı döndürme yankısı dizisi gerçekleştirin. Daha sonra hayvanı hala çok modalite yatağına sabitlenmiş olarak mikro ışınlayıcıdaki dört eksenli robotik konumlandırma masasına sabitlenmiş bir plastik tutucuya yerleştirin.360 derecenin üzerinde toplam 360 projeksiyon gerektiren yüksek çözünürlüklü bir tedavi planlama koni ışını CT gerçekleştirin. CT görüntülerini 0,275 milimetre izotropik voksel boyutuyla yeniden yapılandırın. Görüntü ortak kaydı için, üç görüntü modalitesini tek bir klasöre yerleştirin, sonra dönüştürülen görüntüleri MATLAB'a alın.Daha sonra, DICOM görüntülerini NIfTI formatına dönüştüren, PET görüntüsünü bir milimetre tam genişlikte yarım maks Gauss filtresiyle filtreleyen, PET görüntüsünü kırpan ve görüntü merkezlerini birbirine yakın hareket ettiren ve istatistiksel parametrik haritalama kullanarak gerçek sert gövde ortak kaydını gerçekleştiren doz boyama ortak kayıt MATLAB komut dosyasını çalıştırın. Tedavi planlamasına geçmeden önce otomatik ortak kaydın sonucunu değerlendirin. Birinci yöntemi uygulamak için, doz boyama radyasyon planlama MATLAB komut dosyasını çalıştırın ve üç farklı görüntüleme yöntemini MATLAB uygulamasına yükleyin.Ardından, T1 ağırlıklı MRI taramasının enine, sagittal ve ön görünümlerinde kontrast geliştirmesinin etrafına cömert bir sınırlayıcı kutu yerleştirin. Sınırlayıcı kutunun konumunu kaydedin, sonra kutuyu kesin hale koyun. Bir eşik kullanarak karşıtlık artırılmış birimi belirleyin.Birden fazla bölge seçilmişse, merkezi radyasyon tedavisi için öngörülen bir doz veren ilk izomerkezci olarak kabul edilen en büyük hacmi seçin. Önceden belirlenmiş MRI kontrastı geliştirmeyi her yönde 10 piksel genişletin. Birden fazla bölge tespit edilirse, merkezi radyasyon tedavisi için öngörülen bir doz veren ikinci izomerkezci olarak kabul edilen en büyük PET hacmini koruyun.İlk izomerör için, sırasıyla 120, 120 ve 60 derecelik bir gantry dönüşü ile kanepe konumlarında sıfır, negatif 45 ve negatif 90 derecelik üç kokarar olmayan yay kullanarak 2.000 centigray öngörülen bir doz teslim edin. 10 ila 10 milimetrelik sabit bir kolimatör boyutu kullanın. Bununla birlikte, daha küçük tümörler için beş ila beş milimetre gibi uygun bir boyut kullanın.İkinci izomerör için, sırasıyla 120, 120 ve 60 derecelik bir gantry dönüşü ile kanepe pozisyonlarında sıfır, negatif 45 ve negatif 90 derecelik üç koklanar olmayan yay kullanarak öngörülen 800 centigray dozunu sunun. Bir milimetrelik sabit bir kolimatör boyutu kullanın. Hayvan içindeki doz dağılımını ve ışın dağıtım parametrelerini hesaplayın.İkinci yöntemi uygulamak için, üç farklı görüntüleme yöntemini daha önce gösterildiği gibi MATLAB uygulamasına yükleyin, ardından flor-18 FET PET görüntüsünün enine, sagittal ve ön görünümlerindeki kontrast geliştirmesinin etrafına cömert bir sınırlayıcı kutu yerleştirin ve sınırlayıcı kutunun konumlarını kaydedin. Sınırlayıcı kutuyu tamamladıktan sonra, motorlu değişken kolimatöre rehberlik etmek için gereken her kiriş için izomerkatörlerde ve çene boyutlarında V50, V60, V70, V80 ve V90'ı belirlemek için uygun MATLAB komut dosyasını kullanın. V50 için 16 ışın ve V60 ila V90 için 40 ışından dağıtılan 800 centigray'lik bir doz için öngörülen 2.000 centigray dozunu teslim etmek için MATLAB betiği tarafından oluşturulan çıktı dosyasını seçin ve 56 kirişi tedavi planlama yazılımına aktarın.56 kirişin de doğru şekilde ithal edildiğini doğruladıktan sonra, hayvan içindeki doz dağılımını ve ışın teslim parametrelerini hesaplayın. Pet bazlı doz boyama radyasyon tedavisinin her iki yöntemi de üç farklı vakaya uygulandı. Vaka bir küresel homojen PET alımına sahipken, iki ve üç vakada, azaltılmış PET alımının büyük olasılıkla nekrotik doku olduğu halka şeklinde bir alım vardır.Yöntem iki için doz hacmi histogramları sistematik olarak birinci yöntem için olanlardan daha ideal doz dağılımına daha yakındır. Önemli bir tümör hacmi, birinci yöntemle tedavi edildiğinde ikinci ve üçüncü olgularda yetersiz ışınlama alır. D90 ve D50 değerleri yöntem 1 için yöntem ikiden çok daha düşüktür.İdeal olarak, Q ses histogramları birE eşit bir Q değerinde keskin bir düşüş sağlar. yöntem iki her zaman doz hedefine yöntem bir'den daha yakın doz dağılımları ile sonuçlanır. Ayrıca, yöntem iki için genel Q faktörleri birinci yöntem için olanlardan daha üstündü.Bu metodoloji, genellikle klinik rutinde kullanılan ve klinik öncesi radyasyon araştırmaları ile klinik arasındaki farkı daha da daraltan ters planlamaya yönelik önemli bir adımdır.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

İleri Hayvan Karaciğer Kolorektal Metastaz Model: Görüntüleme Teknikleri ve Metastatik Klonların Özellikleri

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

Bir mikro-irradiator kullanarak Glioblastoma fare modeli ışınlama güdümlü evde beslenen hayvan ve MRI

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

Vivo fare siyatik sinir modeli Perineural işgali

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

Glioblastoma içinde alanları terapi tedavi tümör klinik uygulama

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

Ekstrasellüler matris Hidrogeller kullanarak normal doku radyasyon etkileri eğitim

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

ΓH2AX ve Apoptosis'in Genotoksik Stres sonrası Akış Sitometrisi ile Hücre Döngüsüne Özgü Ölçümü

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

Genlik Tabanlı Optimal Solunum Gating Algoritması Kullanılarak 18F-florrodeoksiglukoz Pozitron Emisyon Tomografisinde Solunum Hareket Etoburlarının Yönetimi

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

Ortotopik Meme Kanseri Modeli Kullanarak Üçlü Negatif Meme Kanseri Eğitimi

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

Glioblastoma için 3D Spheroid Model

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

Deneysel Bir Sıçan Modelinde Kemik Metastazlarının Erken Teşhisi İçin Makine Öğrenme Algoritmaları

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