Räumliche Messung des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks von Tumoren: Eine Methode zur Messung des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks

Zusammenfassung

Quelle: Stapleton et. al., Messungen der Perfusion, des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks und der Liposomenakkumulation in soliden Tumoren. J. Vis. Exp. (2016).

Dieses Video beschreibt eine Technik zur Messung des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks in einem Tumor durch Perfusionsbildgebung unter Verwendung eines bildgesteuerten Robotersystems. Die Messungen werden mit der intratumoralen Akkumulation von Liposomen innerhalb eines soliden Tumors verglichen.

Protokoll

1. Räumliche Messungen des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks von Tumoren

1. Um das IFP zu messen, schließen Sie die 25 G Spinalnadel über einen 50 cm langen PE20-Polyethylenschlauch an den Druckmesskopf und an das IFP-Erfassungssystem an. Spülen Sie das gesamte System mit einer Heparinsulfat/Kochsalzlösung (1:10) und sterilisieren Sie die Nadel vor Gebrauch mit 70% Isopropyl.
2. Schalten Sie das Erfassungssystem ein, starten Sie die IFP-Erfassungssoftware und laden Sie die Einstellungsdateien, um das System für die Erfassung von IFP-Messungen in mmHg zu kalibrieren. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Erfassen", um kontinuierlich IFP-Daten zu erfassen.
3. IFP-Messungen zwischen 48 und 72 Stunden nach der Injektion von CT-Liposomen (dies entspricht dem ungefähren Zeitpunkt der maximalen Akkumulation der CT-Liposomen im Tumor) mit der beschriebenen Methode durchführen.
   1. Verwenden Sie die Spritzenpumpe, um einen Bolus aus CT-Liposomen in einer Konzentration von 400 mg Jod ^kg-1 zu injizieren. Stellen Sie die Pumpe so ein, dass sie ein Volumen von ca. 150 μl injiziert (bei einer 25-g-Maus). Drücken Sie die Starttaste an der Pumpe, um zu injizieren. Spülen Sie den Katheter manuell mit 50 μl Kochsalzlösung (das doppelte Volumen des Katheters), um sicherzustellen, dass die gesamte Wirkstoffmenge injiziert wurde und der Katheter klar ist.
      Befestigen Sie die IFP-Nadel am CT-IFP-Roboter.
4. Führt Kalibrierungsscans durch, um die Koordinatensysteme für den CT-IFP-Roboter und den CT-Scanner auszurichten. Setzen Sie den Passermarkenaufsatz auf den CT-IFP-Roboter und führen Sie einen viermaligen volumetrischen CT-Scan mit dem Passermarkenaufsatz in vier verschiedenen Positionen durch.
   1. Starten Sie die CT-IFP-Robotersteuerungssoftware, initialisieren Sie den Roboter und bewegen Sie den Roboter in die drei Positionen, indem Sie die Zielpositionen x, y, z eingeben und auf die Schaltfläche "Go" klicken.
   2. Führen Sie einen CT-Scan an den folgenden x,y,z-Koordinaten durch: (1) 0,0,0; (2) -10,0,0; (3) 0,7,0; und (4) 0,0,10. Wählen Sie mit der CT-Scanner-Software einen Scan mit 90 kV, 10 mA, 16 Sekunden aus und drücken Sie auf "Start", um den Scan zu starten. Rekonstruieren Sie den Scan wie beschrieben. Führen Sie einen DCE-CT-Scan durch, indem Sie die Spritzenpumpe so einstellen, dass ein Volumen von 100 μl des freien Iohexols gemischt mit Kochsalzlösung injiziert wird (Verhältnis 9:1 nach Volumen).
      1. Wählen Sie auf der CT-Scanner-Konsole den dynamischen 5-Minuten-Scan aus, der eine Röntgenenergieeinstellung von 80 kV und eine Röhrenenergie von 90 mA verwendet und in den ersten 30 Sekunden 416 Bildprojektionen pro Sekunde aufnimmt, gefolgt von einer Erfassung alle 10 Sekunden. Erfassen Sie 5 Sekunden DCE-CT-Daten und drücken Sie dann die Starttaste an der Einspritzpumpe.
      2. Führen Sie nach der DCE-CT-Untersuchung eine volumetrische anatomische Mikro-CT-Untersuchung durch.
5. Starten Sie die CT-IFP-Roboterausrichtungssoftware. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Hinzufügen", die im Bereich "Registrierungsdaten" geladen ist, wählen Sie die vier rekonstruierten Registrierungsscans aus, die Sie in Version 1.3 erhalten haben, und klicken Sie dann auf "Öffnen".
   Anmerkung: Die Pixelposition des Passermarkenzeichens wird automatisch in die Software eingegeben.
   1. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Transformation berechnen" und dann auf die Schaltfläche "Transformation anwenden". Dadurch werden Ausrichtungsdaten generiert, die zur Konvertierung des CT-IFP-Roboterkoordinatensystems in das CT-Scanner-Koordinatensystem verwendet werden. Befestigen Sie nach Abschluss der Kalibrierung die Tierplattform am CT-IFP-Roboter.
6. Betäuben Sie jede Maus mit 2% Isofluran, gemischt mit medizinischer Luft oder Sauerstoff, und bestätigen Sie, indem Sie den Zeh einklemmen und keine Reaktion beobachten. Immobilisieren Sie das Tier auf der CT-IFP-Roboterplattform und positionieren Sie die Maus so, dass der Tumor für das CT-IFP-Robotersystem zugänglich ist. Den Tumor mit Klebeband so immobilisieren, dass er sich beim Einführen der IFP-Nadel nicht bewegt.
7. Führen Sie vor dem Einsetzen der IFP-Nadel einen anatomischen Mikro-CT-Scan durch. Rekonstruieren Sie die CT-Daten mit den in 1.2 beschriebenen Schritten.
8. Laden Sie die CT-Daten vor dem Einsetzen der Nadel in die CT-IFP-Roboterausrichtungssoftware. Passen Sie das Fenster und die Wasserwaage an, um den Tumor zu visualisieren. Klicken Sie auf den Rand des Tumors in einem beliebigen Bild und dann auf eine zweite Randposition.
   Anmerkung: Die Software berechnet eine Reihe von Positionen entlang einer linearen Linie zwischen den beiden Positionen. Notieren Sie sich die x-, y- und z-Koordinaten für eine Reihe von 5 bis 8 gleichmäßig verteilten Positionen aus der Liste.
9. Bereiten Sie das IFP-System vor, indem Sie die Nadel vor dem Einführen mit Heparin-Kochsalzlösung spülen.
10. Geben Sie die ersten vorgegebenen Nadelpositionen in x,y,z in die CT-IFP-Robotersteuerungssoftware ein und drücken Sie die "Go"-Taste, um den Roboter in die gewünschte Position zu bewegen. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Nadel einführen", um die Nadel in das Gewebe einzuführen.
    1. Stellen Sie nach dem Einführen der Nadel eine gute Flüssigkeitskommunikation zwischen der IFP-Nadel und dem Gewebe sicher, indem Sie den PE20-Schlauch einklemmen und wieder lösen, wobei zu beachten ist, dass die IFP-Messung ansteigt und auf den Wert vor dem Einklemmen in der IFP-Erfassungssoftware zurückkehrt. Lehnen Sie Messungen ab, die nicht zur Basislinie zurückkehren.
11. Machen Sie einen anatomischen CT-Scan mit eingeführter Nadel und klicken Sie dann auf die Schaltfläche "Nadel zurückziehen" in der CT-IFP-Robotersteuerungssoftware, um die Nadel aus dem Gewebe zurückzuziehen. Verwerfen Sie alle IFP-Messungen, bei denen der IFP-Wert nach dem Herausziehen der Nadel nicht auf den Wert vor dem Einführen der Nadel zurückkehrt. Dies bedeutet, dass die Nadel während der Messung verstopft sein könnte. Die Schritte 1.8 bis 1.10 für jede Nadelposition wiederholen.
12. Bestimmen Sie die Nadelposition innerhalb des Tumorvolumens, indem Sie die x-, y- und z-Positionen des Nadelanschlusses relativ zum Schwerpunkt des Tumorvolumens berechnen, wie er im volumetrischen CT-Scan der Nadel nach dem Einsetzen identifiziert wurde.
13. Bringen Sie die Tiere in ihren Käfig zurück, nachdem alle Messungen abgeschlossen sind. Lassen Sie die Tiere nicht unbeaufsichtigt und beobachten Sie sie, bis sie wieder zu Bewusstsein gekommen sind und sie in der Lage sind, das Brustbein aufrecht zu erhalten.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Omnipaque (Iohexol) 300 mg Jod/ml	GE Healthcare, Kalifornien
eXplore Locus Ultra Mikro-CT-System	GE Healthcare, Kalifornien		Manipuliert mit CT-Console Software
27 g Katheter SURFLO Winged Infusion Set	Terumo Medical Products, USA	SV*27EL
PE20 Polyethylen-Schlauch	Becton Dickinson, Vereinigte Staaten von Amerika	427406
Stiftspitze 25 G × 3,5'' Whitacre Spinalnadel	Becton Dickinson, Vereinigte Staaten von Amerika	Artikel-Nr.: 405140	IFP-Nadel
Druckmessumformer P23XL	Harvard-Gerät, Kalifornien	Nr. P23XL
PowerLab 4/35, Bridge Amp, mit LabChart Pro 7.0	ADInstruments Pty Ltd., Vereinigte Staaten von Amerika	PL3504, FE221	IFP-Erfassungssystem und Erfassungssoftware
CT-Sabre Kleintier-Interventionssystem (CT-IFP Roboter)	Parallax Innovations, Kalifornien		Manipuliert mit der CT-IFP-Robotersteuerungssoftware
CT-IFP-Roboterausrichtungssoftware Benutzerdefinierte Matlab-Software
DCE-CT Analysesoftware			Kundenspezifische Matlab-Software