TEP et IRM guidé l’Irradiation d’un modèle de Rat de glioblastome en utilisant un Micro-irradiateur

L’objectif global de cette méthodologie est d’effectuer une irradiation conforme guidée par l’image chez de petits animaux. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la radiologie sur la façon de délimiter des volumes tumoraux spécifiques pour une radiothérapie ciblée. Le principal avantage de cette technique est qu’elle imite le traitement humain du cancer et permet l’irradiation cellulaire des tumeurs chez le rat.

L’utilisation des PET pour guider les faisceaux de déradiation, permet de prendre en compte la biologie du cancer comme un développement nouveau et prometteur dans le domaine de la radiothérapie des petits animaux. L’inclusion d’un volume cible biologique permet de cibler les zones les plus actives et les plus résistantes aux radiations des tumeurs, ce qui entraîne de meilleurs résultats de la thérapie. Pour inoculer le cerveau d’un rat Fisherer 5344 anesthésié de 170 grammes avec des cellules de gliome, d’abord, confirmez la sédation par manque de réponse au pincement des orteils, retirez les poils du niveau des yeux à l’arrière du crâne et appliquez de la pommade sur les yeux de l’animal.

Immobiliser l’animal à l’aide d’un dispositif stéréotaxique. Désinfectez la peau exposée avec de la povidone iodée et exposez le crâne avec une incision médiane de deux centimètres du cuir chevelu. À l’aide d’une perceuse diamantée, faites un trou d’un millimètre à deux millimètres en arrière et de deux millimètres et demi sur le côté du bregma dans l’hémisphère frontal droit.

Ensuite, chargez l’aiguille d’une seringue à insuline de calibre 29 avec cinq microlitres de suspension cellulaire, utilisez un contrôleur de pompe à microseringue pour injecter les cellules à trois millimètres de profondeur dans le crâne sous guidage stéréotaxique et retirez l’aiguille lentement. Fermez l’incision avec de la cire pour os. Ensuite, suturez et désinfectez la peau avec plus de povidone iodée et utilisez une lampe rouge pour stabiliser la température corporelle de l’animal après la chirurgie avec surveillance jusqu’à la récupération complète.

Huit jours après l’inoculation, connectez une aiguille de calibre 30 à un tube de 60 centimètres de long. Positionné par voie intraveineuse dans la veine latérale de la queue et placez l’animal anesthésié dans un lit d’IRM. Placez le lit dans le support avec une bobine de surface fixe en cervelle de rat et positionnez le lit dans une bobine de transmission de corps de prise de rat de 72 millimètres.

Ensuite, évaluez la croissance tumorale à l’aide d’un scanner localisateur, suivi d’un échographisme de spin pondéré T2. Si une tumeur est confirmée, commencez une acquisition d’IRM dynamique améliorée de 12 minutes, en injectant un agent de contraste contenant du gadolinium dans la tubulure placée par voie intraveineuse 30 secondes après le début de l’examen. Pour tracer l’intensité du signal au fil du temps, utilisez l’outil d’analyse de séquence d’images pour sélectionner une région d’intérêt dans la région tumorale suspectée et analyser la forme de la courbe de contraction dynamique résultante pour confirmer la présence du glioblastome.

Ensuite, acquérez une séquence d’écho de spin pondérée T1 améliorée. Pour l’imagerie multimodale du volume cible, insérez un cathéter de calibre 26 dans la veine de la queue et injectez 37 mégabecquerels du traceur radioactif TEP d’intérêt et 200 microlitres de solution saline dans le cathéter. 15 minutes avant l’acquisition de la TEP, injectez l’agent de contraste IRM à travers le cathéter veineux de la queue et placez le rat anesthésié sur un lit multimodal sur mesure.

Placez un marqueur multimodal sous, au-dessus et sur le côté droit du crâne. À l’aide d’attaches auto-agrippantes, fixez le rat au lit. Placez le lit dans le support animal du scanner IRM, fixez la bobine de surface du cerveau de rat et positionnez l’ensemble de la configuration dans la bobine de transmission du corps de maintien du rat de 72 millimètres.

Obtenir un balayage d’alignement de piste suivi d’une séquence d’écho de spin pondérée T1 avec contraste, comme illustré. À la fin du scan T1, transférez l’animal dans l’instrument TEP et obtenez le TEP statique approprié de 30 minutes en mode liste selon les paramètres du traceur TEP injecté. Ensuite, transférez le lit sur un support en plastique fixé sur la table de positionnement robotisée à quatre axes du micro-irradiateur.

Et obtenez une tomodensitométrie de planification de traitement haute résolution à l’aide d’un filtre en aluminium d’un millimètre et d’un capteur plat en silicium amorphe de 20 x 20 centimètres. Sélectionnez manuellement les seuils de valeurs de gris jusqu’à ce que vous obteniez une bonne segmentation de l’os, des tissus mous et de l’air. Assurez-vous qu’il n’y a pas d’air à l’intérieur du crâne.

Pour la planification du traitement, importez la tomodensitométrie (TDM) dans le système de planification du traitement préclinique (PCTPS) et segmentez manuellement l’image CT en trois classes de tissus différentes. Une fusion précise peut être obtenue en superposant l’intensité accrue du signal du crâne sur la tomodensitométrie avec le signal noir sur l’IRM. Chargez l’IRM, le scan et le co-enregistrement à l’aide des transformations rigides et des marqueurs multi-modaux et du crâne.

Chargez l’IRM dans le PCTPS. Remplissez d’abord la matrice de transformation. Passez de la tomodensitométrie à l’IRM et vice-versa pour vérifier la fusion et ajouter des transformations et des rotations supérieures gauche, droite, postérieure, antérieure et inférieure jusqu’à ce que la fusion parfaite soit obtenue.

Ensuite, sélectionnez la cible ou l’irradiation au centre de la tumeur améliorant le contraste sur l’IRM pondérée T1. Si des informations supplémentaires sur la TEP doivent être incluses, utilisez le logiciel de quantification d’images biomédicales pour inclure un enregistrement CT/MRI PETCO. Tout d’abord, chargez la tomodensitométrie, puis chargez la TEP.

Vérifiez l’orientation de la tomographie par émission de positons lors du chargement. Modifiez l’échelle de couleurs de l’image PET et l’orientation. Appliquez un filtre gaussien à l’image, de sorte que l’absorption du traceur dans la tumeur devienne clairement visible.

Ajustez le contraste CT pour démarrer le processus de fusion d’images afin d’obtenir une fusion d’images IRM TEP, et utilisez l’outil de contournage dans le logiciel de quantification. Après le co-enregistrement, sélectionnez la cible au centre de l’augmentation de l’absorption du traceur PET dans le logiciel de quantification. Utilisez à la fois les rotations et les translations et vérifiez la fusion dans toutes les tranches de l’image.

Sélectionnez le centre de la région avec le taux d’absorption du traceur le plus élevé et extrayez les coordonnées. Et entrez manuellement les coordonnées dans le PCTPS. Si les outils automatiques de fusion d’images TEP, IRM et TDM ne génèrent pas une bonne fusion, des outils de contournage et des transformations manuelles peuvent être utilisés pour améliorer les résultats de fusion.

Sélectionnez la dose prescrite, le nombre d’arcs, la position de l’arc, la plage de rotation des arcs et la taille du collimateur et ajustez les paramètres pour la radiothérapie guidée par IRM ou TEP-IRM appropriée. Pour l’irradiation proprement dite, choisissez un filtre en cuivre de 0,5 millimètre, réglez la tension des rayons X à 220 kilovolts et le courant des rayons X à 13 milliampères, et positionnez le collimateur droit sur le portique. Ensuite, transférez les paramètres appropriés de distribution du faisceau du PCTPS au micro-irradiateur pour exécuter la radiothérapie.

Pour imiter la méthodologie de traitement humain de l’irradiation du glioblastome dans un modèle préclinique, l’isocentre d’irradiation est sélectionné au centre de la région tumorale avec contraste amélioré sur l’IRM pondérée en T1, comme nous venons de le démontrer. Dans cette expérience, les distributions et les histogrammes de volume de dose cumulé des doses moyennes, minimales et maximales du volume cible, ainsi que des volumes normaux de tissu cérébral, ont été calculés pour cinq animaux différents. Pour le co-enregistrement des modalités d’IRM et de TDM, le logiciel de quantification d’images biomédicales permet l’utilisation de nombreux outils pour l’appariement rigide.

En appliquant une simple transformation, les isocentres basés sur l’IRM et la TEP peuvent être transférés au PCTPS pour le calcul de la dose de rayonnement à l’intérieur de chaque isocentre. Une petite technique certaine peut être utilisée pour irradier les tumeurs chez les rats et les souris si elle est correctement exécutée. En effectuant cette procédure, il est important de se rappeler de surveiller attentivement les animaux pendant qu’ils sont sous anesthésie.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’appliquer l’irradiation guidée par l’image de petits animaux de cibles tumorales d’intérêt.