טומוגרפיה ממוחשבת מונחה תחום בזמן מפוזר טומוגרפיה זוהר על בעלי חיים קטנים על לוקליזציה של סמנים לסרטן

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לייצר תמונות פלואורסצנטיות של ביטוי קולטן גורם גדילה אפידרמלי במודל עכבר גליומה אורתוטופי. זה מושג על ידי חיסון חצי המוח השמאלי של עכבר A IIC בחלבון פלואורסצנטי ירוק המבטא תאי גליומה אנושיים U2 51. לאחר שהגידול גדל במשך שבועיים, מוזרק לעכבר קוקטייל של שני עוקבים פלואורסצנטיים.

לאחר מכן העכבר מצולם במערכת רנטגן של בעלי חיים קטנים כדי לאסוף נתונים אנטומיים הדרושים לשחזור תמונה מדויק. הנתונים משמשים למיקום אנטומי של המקור וזיהוי מיקומים של מערכת הטומוגרפיה האופטית, ותוכנה מותאמת אישית משמשת לאיסוף נתוני הקרינה ולבניית התמונה הסופית. בסופו של דבר, שיטה זו יכולה לבנות תמונה של גידול על סמך ביטוי יתר של גורם גדילת האפידרמיס שלו באמצעות הדמיית פלואורסצנציה והדמיית רנטגן, שניתן להשוות את הדיוק שלה עם הדמיית תהודה מגנטית משופרת בניגודיות.

היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כמו זוג מטען, טומוגרפיה פלואורסצנטית של בעלי חיים קטנים מבוססת מכשיר הוא שזיהוי ספירת פוטונים בודדים באמצעות צינורות מכפיל צילום מציע רגישות וטווח דינמי גבוהים בהרבה לזיהוי אור. בסופו של דבר ניתן להשתמש בשיטה זו כדי לנטר, לאמוד את הצלחת הטיפולים המולקולריים על ידי מדידת ביטוי המטרות שלהם בעוד שגידולים תת עוריים מצולמים בקלות בשיטות לא טומוגרפיות באמצעות הדמיית פני השטח. מערכת זו נועדה לדמות רקמה בעובי של עד כמה סנטימטרים, מה שהופך אותה למתאימה במיוחד להדמיה, ניגודיות, העברת חומרים ודליפה לגידולי מוח.

למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי ביטוי סמנים ביולוגיים של סרטן, ניתן ליישם אותה גם במחקרים אחרים של מחלות כגון זיהום, השמנת יתר או אלמנטים מזדקנים כגון אלצהיימר. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו בגלל האופי המפוזר של התפשטות האור ברקמה ביולוגית והקושי להשתמש בטומוגרפיה של קרני רנטגן לשחזור האור המפוזר. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית.

מכיוון ששלבי איסוף הנתונים ושחזור התמונה יכולים להיות קשים ללמידה, חשוב לוודא שהנתונים שנאספו מהמערכת הפלואורסצנטית מכוילים היטב. חבילת התוכנה המהירה כמעט תוכננה לקרוא נתונים אופטיים ולהשתמש בתמונות טומוגרפיה של קרני רנטגן כדי ליצור רשת אלמנטים סופיים, המשמשת כתבנית מרחבית לשחזור פלואורסצנטי. כדי להתחיל, הנח עכבר עירום אתימי מורדם על וילון כירורגי סטרילי ואשר את עומק ההרדמה לפני שתמשיך, נקה וחטא את העור מעל אזור החתך.

בעזרת בטדין יש להניח וילון כירורגי סטרילי על מקום החתך באמצעות אזמל, לבצע חתך קטן מעט משמאל לקו האמצע ו-0.5 ס"מ מאחורי הקו התוך עיני. נקה את פני הגולגולת על ידי פינוי כל רקמת חיבור כך שניתן יהיה לזהות ציוני דרך. לאחר חשיפת הגולגולת, השתמש במקדחה במהירות גבוהה עם סיבית סטרילית של מילימטר אחד כדי ליצור חור שנמצא שני מילימטרים משמאל לקו המרכזי ושני מילימטרים מאחורי ה-bgma.

טען מזרק המילטון מיקרוס עם מחט קהה בקוטר 27 עם התאים להשתלה. לאחר מכן, הנח את העכבר על מסגרת סטריאוטקסית. לאחר מכן אשר מישור כירורגי ואסתטי עמוק עם צביטה בבוהן והחלף את הווילון הכירורגי על החיה.

לאחר מכן, אבטח את המזרק הטעון על המסגרת הסטריאוטקסית. מקם את המזרק מעל החור בגולגולת והכנס את קצה המחט שלושה מילימטרים מתחת לפני הגולגולת. לאחר מכן, משוך את המחט מילימטר אחד ליצירת כיס.

השלב הבא הוא הזרקה איטית של התאים להמיספרה השמאלית של המוח במשך תקופה של חמש דקות. לאחר השלמת ההזרקה, משוך את המחט וספוג את החור עם בטאדין. כדי למנוע תאים לצמוח מחוץ לאתר ההזרקה, הסר את העכבר מהמסגרת הסטריאוטקסית ומלא את החור החשוף בשעוות עצם חמה מראש.

לבסוף, סגור את מקום החתך עם תפר ניילון סטרילי של חמישה או. החזירו את העכבר לכלוב מחומם ועקבו עד להתאוששות לאחר ההחלמה, הזריקו לעכבר 130 מיקרוליטר של 0.1 מיליגרם לק"ג בופרנורפין IP ואפשרו לגידול לגדול במשך 14 יום לפני ההדמיה. ביום הדמיית העכבר, הפעל את המערכת כדי לאפשר ללייזרים ולגלאי האור להתחמם למשך כ-20 דקות.

כדי למנוע סחיפות ורגישות המערכת, מקם מפזר קו מהונדס של 100 מעלות על ארבע מעלות במרכז הישיר של שער ההדמיה כדי לפזר את לייזרי העירור בין ערוצי הזיהוי של המערכת בעוצמה שווה. כוונן את זווית המפזר ביד כדי למקסם את כמות האות שזוהתה על ידי כל חמשת ערוצי איסוף האור. המקום הבא צפיפות אופטית.

שני מסנני צפיפות ניטרלית מול כל צינורות מכפיל הפוטו לזיהוי פלואורסצנטי הנקראים PMTs וצפיפות אופטית. צפיפות ניטרלית אחת מסננת מול כל זיהוי השידור. PMTs אוספים 100 פונקציות התפשטות דופק זמניות או T psfs של הלייזר כל אחת עם זמן אינטגרציה של שנייה אחת עבור כל לייזר ברצף, מנרמל כל TPSF על ידי ייחוס הלייזר הנכון לסחיפה זמנית בהתייחסות הלייזר וממוצע על פני כל האיטרציות עבור כל גלאי וכל לייזר בנפרד.

TPS ממוצעים אלה הם פונקציות תגובת המכשיר הספציפיות לגלאי המשמשות בשחזור התמונה האופטית 12 שעות לפני הליך ההדמיה. הזרקו לעכבר הבדיקה קוקטייל של עוקבים פלואורסצנטיים. כיול מדויק של מערכת הטומוגרפיה הפלואורסצנטית והגבלת תנועת בעלי חיים הם ההיבטים הקשים ביותר בהליך זה.

שחזור התמונות כל כך גרוע שאפילו טעויות קלות באיסוף הנתונים עלולות להוביל לטעויות משמעותיות בתמונה המשוחזרת. כדי להבטיח איסוף נתונים מדויקים, אנו משתקים את העכבר בצורה הטובה ביותר האפשרית וחוזרים על הכיול לפני ואחרי הסריקה כדי לשפר את הסיכוי לקבל כיול מדויק כשהוא מוכן. הנח את החיה המורדמת על תומכי הפיברגלס של מיטת ההדמיה.

לאחר מיקום הראש בחרוט האף להרדמה רציפה בגז, אבטח את השיניים על מוט הנשיכה והדביק את החיה. יש למקם את העכבר במרכז המשוער של שער ההדמיה. ניתן להנחות מיקום זה על ידי סיבוב לייזר העירור 180 מעלות סביב העכבר, מה שמבטיח שנקודת המוקד של הלייזר מאירה נקודה בערך במרכז העכבר מנקודת המבט של הלייזר בכל הזוויות.

לאחר המיקום הנכון, העבירו בזהירות את מיטת ההדמיה והעכבר לסורק המיקרו CT ואספו מידע אנטומי ברזולוציה איזוטרופית של 93 מיקרומטר לכל ראש העכבר. הדמיינו את ערימת תמונות ה-CT ובחרו את הפרוסות להדמיה באמצעות מערכת הטומוגרפיה הקרינה. העבר בזהירות את מיטת ההדמיה והעכבר בחזרה למערכת הטומוגרפיה הקרינה.

בחר את מספר מיקומי המקור עבור כל פרוסת הדמיה, את זמן האינטגרציה עבור כל מדידת TPSF, את מספר האיטרציות עבור כל מיקום מקור ואת המיקום והמספר של פרוסות ההדמיה הרצויות מערימת תמונות ה-CT שנוצרו קודם לכן. לאחר מכן, מקם מסננים מול PMTs לזיהוי הקרינה כדי לחסום את כל אור העירור והצפיפות האופטית למסנני צפיפות ניטרלית מול PMTs זיהוי השידור. כדי למנוע רוויה של גלאים אלה, הפעל את תוכנת רכישת הנתונים האוספת פלואורסצנטיות והעברת t psfs בכל מיקום גלאי מקור מוגדר בשני אורכי גל העירור.

עבור כל קבוצה של T psfs שנאספה, נטר ורשום את עוצמת הלייזר עם ערוץ PMT ייחוס. קבע את המשטח החיצוני של העכבר ואת מיקום מיטת ההדמיה. מוטות תמיכה מתמונות ה-CT ויצירת מסכות המכסות את גבולות העכבר ומוט ההדמיה.

בנפרד, השתמש במסכת העכבר כדי לייצר רשת אלמנטים סופיים של החיה באמצעות התוכנה המהירה כמעט. מקם את מיקומי המקור והגלאי ממערכת הטומוגרפיה הקרינה על פני הרשת על סמך מיקרו CT וקואורדינטות רישום מרחבי פלואורסצנטיות. הסר נקודות נתונים אופטיות המשויכות למיקומי מקור או גלאי המקיימים אינטראקציה עם מיקום מיטת ההדמיה.

מוטות תמיכה מנרמלים נתונים שנאספו בכל מיקום גלאי מקור על ידי ייחוס הלייזר מתקנים לסחיפה זמנית בהתייחסות הלייזר ומתקנים לרגישויות המסנן, שנקבעו על ידי בדיקות ניסיוניות בזמן הרכישה. קח את היחס שנולד של הנתונים עבור כל מיקום גלאי מקור והכפל עם סימולציית מודל קדימה של העברה המבוססת על רשת בעלי החיים של היסוד הסופי לתכונות אופטיות אחידות. זה נעשה כדי להפחית שגיאות הקשורות לצימוד רקמת מקור או גלאי כדי לכייל את הנתונים למודל ולהתאים נתונים להיבטים אחרים של אי התאמה של נתוני המודל, לבנות וקטור נתונים המורכב מההפרש המוגדל של נתוני יחס הלידה שנאספו בשני אורכי הגל.

גורם קנה המידה נבחר כדי למקסם את ניגודיות קשירת ה-EGFR, לבצע שחזור תמונה בתחום הזמן עם נתוני ההפרש המכוילים באמצעות ה-TPSF עבור כל ערוץ זיהוי כקלט וליצור מפות פלואורסצנטיות של העוקב הממוקד המשופר בניגודיות שנראה. להלן דוגמה לשחזור פלואורסצנטי המכוסה בתמונה אנטומית של CT רשומה מעכבר עם גידול גליומה אורתוטופית U2 51. מרכז המסה של הגליומה שנקבע על ידי שחזור הקרינה היה בטווח של מילימטר אחד ממרכז המסה של הגידול, שנקבע על ידי הדמיית תהודה מגנטית משופרת.

התוכנה לרכישת נתונים נבנתה בהתאמה אישית עבור מכשיר זה, אך ניתן לבצע את רוב טכניקות עיבוד התמונה באמצעות תוכנת הצום הקרוב available@nearfasts.org. אז בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לוודא שגם המערכת וגם הנתונים מכוילים במדויק לפני שחזור התמונה. כיול זה דורש לקחת בחשבון את הרגישות והבדלי הזמן בין הגלאים לאחר שחזור תמונה של עוקב ממוקד סמן ביולוגי.

הדמיה דומה של עוקב לא ממוקד מספקת אמצעי לתיקון ספיגה שאינה מתווכת קולטנים. זה מאפשר לכמת את כמות קשירת העוקב כמו גם את צפיפות הקולטן in vivo לאחר התפתחותו. טכניקה זו נתנה השראה לחוקרים אחרים לתכנן מערכות טומוגרפיה פלואורסצנטיות מונחות דימות רנטגן, וסללה את הדרך להדמיית גוף שלם של בעלי חיים גדולים יותר.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע ניסוי טומוגרפיה פלואורסצנטית מפוזרת, המשלב הדמיה אנטומית של קרני רנטגן ומערכות הדמיה אופטית להדמיית סמנים ביולוגיים של סרטן.