Diffuse spettroscopia ottica per la valutazione quantitativa di acuta radiazioni ionizzanti tossicità cutanee indotte Utilizzando un modello di topo

L'obiettivo generale di questa tecnica di spettroscopia ottica diffusa è quello di sviluppare un biomarcatore quantitativo per descrivere l'eritema acuto indotto da radiazioni. Questo metodo può essere utilizzato nel campo della radioterapia come biomarcatore predittivo per identificare i pazienti a rischio di grave tossicità cutanea da radiazioni. Quindi il vantaggio principale di questa tecnica è che fornisce una metrica oggettiva e sistematica per quantificare la tossicità cutanea delle radiazioni.

Dimostrerò la tecnica della spettroscopia ottica diffusa ed Elina, una ricercatrice del Loo Lab, si occuperà dei topi. Accendere l'elettronica e consentire l'avvio del sistema. Quindi spegni tutte le luci fluorescenti nella stanza e posiziona le luci a incandescenza a una certa distanza dal dispositivo di misurazione per fornire un'illuminazione funzionante.

Quindi, impostare lo strumento per effettuare misurazioni dalla pelle del mouse. Impostare i parametri del segnale come segue. Impostare il tempo di raccolta su 25 millisecondi, impostare le medie del segnale su 25 e impostare la larghezza del filtro del vagone merci su uno.

Questi parametri offrono un ragionevole equilibrio tra il tempo di acquisizione e il rapporto segnale/rumore. Successivamente, utilizzando il software di acquisizione programmato su misura, acquisisci automaticamente una lettura in background con il LED spento. Quindi, acquisire una lettura con riflettanza diffusa a due distanze di separazione del rivelatore sorgente.

Effettua una misurazione a 260 micron e la seconda a 520 micron. Il tempo di acquisizione in totale dovrebbe essere di circa due secondi. Dopo aver anestetizzato il topo, spostarlo nell'area di rilevamento DOS sterilizzata.

Posizionalo su un fianco e fissa il muso a un cono nasale che eroga il 2% di gas isoflurano per mantenere l'anestesia. Ora sterilizzare la sonda con etanolo al 70%, ma non tentare di sterilizzare la pelle. Tenere delicatamente la sonda sterilizzata sulla pelle del fianco.

Non premere troppo forte, poiché la vascolarizzazione locale non deve essere dispersa dalla pressione della sonda. Tenendo la sonda, acquisire i dati di riflettanza sull'area di due centimetri quadrati da irradiare. Raccogli i dati in una formazione a cinque punti come su un dado.

Mantenere questo modello e la pressione di tastatura coerenti in tutte le misurazioni successive. Dopo aver effettuato le misurazioni, posizionare il topo in una gabbia di recupero. Mentre il mouse si riprende, ripetere la procedura sul mouse successivo.

Questa procedura è adattata all'irradiatore disponibile. Modificalo secondo necessità per irradiare una piccola sezione di pelle. Dopo aver anestetizzato un topo, pizzicare delicatamente un po' di pelle sul fianco e fissare la pelle tesa con del nastro adesivo per formare un lembo.

Quindi posiziona il mouse su un tavolino in plexiglass e copri il suo corpo con una maschera di piombo personalizzata. Utilizzare una scatola di piombo accessibile su due lati e dotata di una finestra per l'irradiazione della pelle. Quindi tirare il lembo di pelle attraverso la finestra della maschera e fissare il lembo al palco.

Se il topo non è immobilizzato dalla maschera, somministragli un'iniezione di anestetico. Quindi posiziona il palco con la maschera e il mouse nell'irradiatore. Calcolare la dose di irradiazione richiesta.

Ad esempio, una sorgente di raggi X a 160 kilovoltaggi di picco posizionata a 11 centimetri di distanza irradierebbe adeguatamente la pelle a 6,3 milliampere per 2,5 minuti. Quindi, erogare la dose calcolata. Dopo aver dosato l'animale, rimetterlo in una gabbia di recupero.

Una volta recuperato dall'anestesia, riportare il topo alla sua normale gabbia abitativa condivisa. I topi sono stati irradiati e misurati come descritto. Prima dell'irradiazione, è stato prelevato uno spettro di base con una separazione della sorgente di 260 micron in un modello murino atimico di pelle.

La linea verde spessa mostra un adattamento matematico della sottile linea blu. Rispetto alle misurazioni effettuate sei giorni dopo un'irradiazione a 40 grigi, sono state osservate differenze nella forma spettrale tra 550 e 600 nanometri, probabilmente dovute ad un aumento dell'emoglobina ossigenata. Si osserva anche un piccolo aumento della riflettanza assoluta, che può essere correlato ad un aumento del potere di dispersione dei tessuti.

I dati adattati restituiscono biomarcatori ottici quantitativi che possono essere tracciati in funzione del tempo post-irradiazione. Ad esempio, le misurazioni della saturazione di ossigeno nei tessuti sono aumentate progressivamente dopo l'irradiazione. Questi dati quantitativi erano correlati con un grado visivo della tossicità cutanea, che aumentava progressivamente anche dopo l'irradiazione.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come utilizzare la spettroscopia ottica diffusa per il punteggio quantitativo delle tossicità cutanee da radiazioni. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in due o tre minuti, se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante premere delicatamente la sonda DOS verso il basso per evitare di disperdere il sistema vascolare.

Questa tecnica può essere utilizzata nel campo della radioterapia come un modo per collegare i parametri fisiologici nella descrizione della normale risposta dei tessuti alle radiazioni.