PET y resonancia magnética guiada por irradiación de un modelo de rata de Glioblastoma usando un Micro-irradiador

El objetivo general de esta metodología es realizar irradiación conforme guiada por imágenes en animales pequeños. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la radiología sobre cómo delinear volúmenes tumorales específicos para la radioterapia dirigida. La principal ventaja de esta técnica es que imita el tratamiento humano del cáncer y permite la irradiación celular de los tumores en ratas.

El uso de PETs para guiar los haces de deradiación, permite tener en cuenta la biología del cáncer como un nuevo y prometedor avance en el campo de la radioterapia con pequeños animales. La inclusión de un volumen diana biológico permite dirigirse a las áreas más activas y resistentes a la radiación de los tumores, lo que resulta en mejores resultados de la terapia. Para inocular el cerebro de una rata pescadora 5344 anestesiada de 170 gramos con células de glioma, rata pescadora 5344 con células de glioma, primero, confirme la sedación por falta de respuesta al pellizco de los dedos de los pies, retire el pelo desde el nivel de los ojos hasta la parte posterior del cráneo y aplique ungüento en los ojos del animal.

Inmovilizar al animal en un dispositivo estereotáctico. Desinfecte la piel expuesta con povidona yodada y exponga el cráneo con una incisión de dos centímetros en la línea media del cuero cabelludo. Con un taladro de diamante, haga un agujero de un milímetro dos milímetros posterior y dos milímetros y medio lateral al bregma en el hemisferio frontal derecho.

A continuación, cargue la aguja de una jeringa de insulina de calibre 29 con cinco microlitros de suspensión celular, use un controlador de bomba de microjeringa para inyectar las células a tres milímetros de profundidad en el cráneo bajo guía estereotáctica y retire la aguja lentamente. Cierre la incisión con cera para huesos. A continuación, suturar y desinfectar la piel con más povidona yodada y utilizar una lámpara roja para estabilizar la temperatura corporal del animal después de la cirugía con seguimiento hasta la recuperación completa.

Ocho días después de la inoculación, conecte una aguja de calibre 30 a un tubo de 60 centímetros de largo. Se coloca por vía intravenosa dentro de la vena lateral de la cola y se coloca al animal anestesiado en una cama de resonancia magnética. Coloque la cama en el soporte con una bobina fija de superficie de cerebro de rata y coloque la cama en una bobina transmisora de cuerpo de retención de rata de 72 milímetros.

Luego, evalúe el crecimiento del tumor con una exploración localizadora, seguida de una ecotomografía de espín ponderada T2. Si se confirma la presencia de un tumor, se inicia una resonancia magnética de 12 minutos con contrato dinámico, inyectando un agente de contraste que contiene gadolinio en el tubo colocado por vía intravenosa 30 segundos después de comenzar la exploración. Para trazar la intensidad de la señal a lo largo del tiempo, utilice la herramienta de análisis de secuencia de imágenes para seleccionar una región de interés dentro de la región tumoral sospechosa y analizar la forma de la curva mejorada por contracción dinámica resultante para confirmar la presencia del glioblastoma.

A continuación, adquiera una secuencia de eco de espín ponderada T1 con contraste mejorado. Para obtener imágenes multimodales del volumen objetivo, inserte un catéter de calibre 26 en la vena de cola e inyecte 37 megabecquerelios del trazador radiactivo PET de interés y 200 microlitros de solución salina en el catéter. 15 minutos antes de la adquisición de la PET, inyecte el agente de contraste para la resonancia magnética a través del catéter de la vena de la cola y coloque a la rata anestesiada en una cama multimodal hecha a medida.

Coloque un marcador multimodal debajo, encima y en el lado derecho del cráneo. Con sujetadores de gancho y bucle, asegure la rata a la cama. Coloque la cama en el soporte para animales del escáner de resonancia magnética, fije la bobina de la superficie del cerebro de rata y coloque toda la configuración en la bobina transmisora del cuerpo de retención de ratas de 72 milímetros.

Obtenga un escaneo del localizador seguido de una secuencia de eco de espín ponderado T1 mejorada con contraste, como se demuestra. Al final de la exploración T1, transfiera el animal al instrumento PET y obtenga la exploración PET estática adecuada de 30 minutos en modo de lista de acuerdo con los parámetros del trazador PET inyectado. A continuación, transfiera la cama a un soporte de plástico asegurado a la mesa de posicionamiento robótico de cuatro ejes del microirradiador.

Y obtener una tomografía computarizada de alta resolución que planifique el tratamiento utilizando un filtro de aluminio de un milímetro y un detector de panel plano de silicio amorfo de 20 por 20 centímetros. Seleccione manualmente los umbrales de valores de gris hasta lograr una buena segmentación de hueso, tejido blando y aire. Asegúrese de que no haya aire dentro del cráneo.

Para la planificación del tratamiento, importe la tomografía computarizada, o TC, de planificación en el sistema de planificación del tratamiento preclínico, o PCTPS, y segmente manualmente la imagen de la TC en tres clases de tejido diferentes. Se puede lograr una fusión precisa superponiendo el aumento de la intensidad de la señal del cráneo en la tomografía computarizada con la señal negra en la resonancia magnética. Cargue la resonancia magnética y el corregistro utilizando las transformaciones rígidas y los marcadores multimodales y el cráneo.

Cargue la resonancia magnética en el PCTPS. A continuación, rellene primero la matriz de transformación. Cambie de TC a RM y viceversa para verificar la fusión y agregue transformaciones y rotaciones izquierda, derecha, posterior, anterior e inferior, superior hasta lograr la fusión perfecta.

A continuación, seleccione el objetivo o la irradiación en el centro del tumor que realza el contraste en la resonancia magnética ponderada en T1. Si se debe incluir información adicional sobre la PET, utilice el software de cuantificación de imágenes biomédicas para incluir un registro de PETCO por TC/RMN. Primero, cargue la tomografía computarizada, luego cargue la tomografía por emisión de positrones.

Compruebe la orientación del escaneo PET al cargarlo. Cambie la escala de colores de la imagen PET y la orientación. Aplique un filtro gaussiano a la imagen, de modo que la absorción del marcador en el tumor se haga claramente visible.

Ajuste el contraste de la tomografía computarizada para iniciar el proceso de fusión de imágenes y lograr una fusión de imágenes de resonancia magnética por emisión de positrones (PET) y utilice la herramienta de contorno del software de cuantificación. Después del co-registro, seleccione el objetivo en el centro del aumento de la absorción del trazador PET en el software de cuantificación. Utiliza tanto rotaciones como traslaciones y comprueba la fusión en todos los cortes de la imagen.

Seleccione el centro de la región con la mayor absorción de trazadores y extraiga las coordenadas. E introduzca manualmente las coordenadas en el PCTPS. Si las herramientas automáticas de fusión de imágenes de PET, RM y TC no generan una buena fusión, se pueden utilizar herramientas de contorno y transformaciones manuales para mejorar los resultados de la fusión.

Seleccione la dosis recetada, el número de arcos, la posición del arco, el rango de rotación de los arcos y el tamaño del colimador y ajuste la configuración para la radioterapia guiada por resonancia magnética o PET-MRI adecuada. Para la irradiación real, seleccione un filtro de cobre de 0,5 milímetros, ajuste el voltaje de rayos X a 220 kilovoltios y la corriente de rayos X a 13 miliamperios, y coloque el colimador derecho en el pórtico. A continuación, transfiera los parámetros de administración del haz adecuados del PCTPS al microirradiador para ejecutar la radioterapia.

Para imitar la metodología de tratamiento humano para la irradiación de glioblastoma en un modelo preclínico, se selecciona el isocentro para la irradiación en el centro de la región tumoral con contraste en la resonancia magnética ponderada en T1, como se acaba de demostrar. En este experimento, se calcularon las distribuciones y los histogramas de volumen de dosis acumulativa de las dosis media, mínima y máxima del volumen objetivo y los volúmenes normales de tejido cerebral para cinco animales diferentes. Para el registro conjunto de las modalidades de resonancia magnética y tomografía computarizada, el software de cuantificación de imágenes biomédicas permite el uso de muchas herramientas para la coincidencia rígida.

Mediante la aplicación de una transformación simple, tanto los isocentros basados en RMN como en PET se pueden transferir al PCTPS para el cálculo de la dosis de radiación dentro de cada isocentro. Una pequeña técnica cierta se puede utilizar para irradiar tumores en ratas y ratones, según nuestra opinión, si se realiza correctamente. Al realizar este procedimiento, es importante recordar que debe monitorear cuidadosamente a los animales mientras están bajo anestesia.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo aplicar la irradiación guiada por imágenes para animales pequeños de los objetivos tumorales de interés.