Diffuse Optische Spektroskopie zur quantitativen Beurteilung Akute ionisierender Strahlung induzierte Hauttoxizität Mit einem Maus-Modell

Das übergeordnete Ziel dieser diffusen optischen Spektroskopie ist es, einen quantitativen Biomarker zur Beschreibung akuter strahleninduzierter Erytheme zu entwickeln. Diese Methode kann im Bereich der Strahlentherapie als prädiktiver Biomarker zur Identifizierung von Patienten mit einem Risiko für eine schwere Strahlentoxizität der Haut eingesetzt werden. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht also darin, dass sie eine objektive und systematische Metrik zur Quantifizierung der Strahlentoxizität der Haut bietet.

Ich werde die Technik der diffusen optischen Spektroskopie demonstrieren, und Elina, eine Forscherin im Loo-Labor, wird mit den Mäusen umgehen. Schalten Sie die Elektronik ein und lassen Sie das System hochfahren. Schalten Sie dann alle Leuchtstofflampen im Raum aus und positionieren Sie die Glühlampen in einiger Entfernung vom Messgerät, um eine funktionierende Beleuchtung zu erzielen.

Stellen Sie als Nächstes das Instrument für Messungen von der Maushaut ein. Stellen Sie die Signalparameter wie folgt ein. Stellen Sie die Erfassungszeit auf 25 Millisekunden ein, stellen Sie die Signalmittelwerte auf 25 ein und stellen Sie die Filterbreite des Boxcars auf eins ein.

Diese Parameter bieten ein vernünftiges Gleichgewicht zwischen Erfassungszeit und Signal-Rausch-Verhältnis. Erfassen Sie anschließend mit der speziell programmierten Erfassungssoftware automatisch eine Hintergrundmessung bei ausgeschalteter LED. Erfassen Sie dann einen Messwert mit diffusem Reflexionsgrad bei zwei Abständen zwischen den Quellendetektoren.

Nehmen Sie eine Messung bei 260 Mikrometern und die zweite bei 520 Mikrometern vor. Die Erfassungszeit sollte insgesamt etwa zwei Sekunden betragen. Nachdem Sie die Maus betäubt haben, bringen Sie sie in den sterilisierten DOS-Sondierungsbereich.

Positionieren Sie es auf der Seite und befestigen Sie seine Schnauze an einem Nasenkonus, der 2%iges Isoflurangas liefert, um die Anästhesie aufrechtzuerhalten. Sterilisieren Sie nun die Sonde mit 70%Ethanol, aber versuchen Sie nicht, die Haut zu sterilisieren. Halten Sie die sterilisierte Sonde vorsichtig an die Flankenhaut.

Drücken Sie nicht zu stark, da das lokale Gefäßsystem nicht durch den Druck der Sonde zerstreut werden darf. Während Sie die Sonde halten, erfassen Sie Reflexionsdaten über die zwei Zentimeter große Fläche, die bestrahlt werden soll. Sammeln Sie Daten in einer Fünf-Punkte-Formation wie auf einem Würfel.

Halten Sie dieses Muster und den Sondierungsdruck bei allen nachfolgenden Messungen konstant. Nachdem Sie die Messungen durchgeführt haben, legen Sie die Maus in einen Bergungskäfig. Während sich die Maus erholt, wiederholen Sie den Vorgang mit der nächsten Maus.

Dieses Verfahren ist auf den zur Verfügung stehenden Bestrahlungsgerät abgestimmt. Passen Sie es nach Bedarf an, um einen kleinen Hautabschnitt zu bestrahlen. Nachdem Sie eine Maus betäubt haben, kneifen Sie vorsichtig etwas Haut an ihrer Flanke zusammen und kleben Sie die gedehnte Haut zu einem Lappen zusammen.

Platzieren Sie dann die Maus auf einem Plexiglastisch und bedecken Sie ihren Körper mit einer individuell angefertigten Bleivorrichtung. Verwenden Sie einen Bleikasten, der von zwei Seiten zugänglich ist und ein Fenster für die zu bestrahlende Haut hat. Ziehe dann die Hautklappe durch das Vorrichtungsfenster und klebe die Klappe an die Bühne.

Wenn die Maus durch die Vorrichtung nicht bewegungsunfähig ist, geben Sie ihr eine Betäubungsinjektion. Platzieren Sie dann den Tisch mit der Vorrichtung und der Maus in den Bestrahlungsgerät. Berechnen Sie die erforderliche Bestrahlungsdosis.

Zum Beispiel würde eine 160-Kilovolt-Röntgenquelle, die 11 Zentimeter entfernt positioniert ist, die Haut 2,5 Minuten lang mit 6,3 Milliampere ausreichend bestrahlen. Geben Sie dann die berechnete Dosis ab. Bringen Sie das Tier nach der Dosierung in einen Auffangkäfig zurück.

Sobald Sie sich von der Narkose erholt haben, kehren Sie zur Maus in ihren normalen gemeinsamen Haltungskäfig zurück. Mäuse wurden wie beschrieben bestrahlt und gemessen. Vor der Bestrahlung wurde ein Basisspektren mit einem Quellenabstand von 260 Mikrometern in einem athymischen Mausmodell der Haut aufgenommen.

Die dicke grüne Linie zeigt eine mathematische Anpassung der dünnen blauen Linie. Im Vergleich zu Messungen, die sechs Tage nach einer 40-Grau-Bestrahlung durchgeführt wurden, wurden Unterschiede in der spektralen Form zwischen 550 und 600 Nanometern beobachtet, wahrscheinlich aufgrund eines Anstiegs des sauerstoffhaltigen Hämoglobins. Ein geringer Anstieg des absoluten Reflexionsvermögens wird ebenfalls beobachtet und kann mit einer Zunahme der Streuleistung des Gewebes korreliert sein.

Die angepassten Daten liefern quantitative optische Biomarker, die in Abhängigkeit von der Zeit nach der Bestrahlung verfolgt werden können. Zum Beispiel nahmen die Messungen der Sauerstoffsättigung des Gewebes nach der Bestrahlung schrittweise zu. Diese quantitativen Daten korrelierten mit einem visuellen Grad der Hauttoxizität, der auch nach der Bestrahlung progressiv zunahm.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die diffuse optische Spektroskopie zur quantitativen Bewertung von Strahlentoxizitäten für die Haut einsetzen können. Einmal gemeistert, kann diese Technik in zwei oder drei Minuten ausgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist es wichtig, die DOS-Sonde leicht nach unten zu drücken, um eine Zerstreuung des Gefäßsystems zu vermeiden.

Diese Technik kann im Bereich der Strahlentherapie eingesetzt werden, um physiologische Parameter bei der Beschreibung der normalen Strahlenreaktion des Gewebes zu verknüpfen.