PET e MRI guidate irradiazione di un modello del ratto di Glioblastoma utilizzando un Micro-irradiatore

L'obiettivo generale di questa metodologia è quello di eseguire l'irradiazione conforme guidata da immagini in piccoli animali. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della radiologia su come delineare volumi tumorali specifici per la radioterapia mirata. Il vantaggio principale di questa tecnica è che imita il trattamento umano del cancro e consente l'irradiazione cellulare dei tumori nei ratti.

L'utilizzo di PET per la guida ai fasci di deirradiazione, consente di considerare la biologia del cancro come un nuovo e promettente sviluppo nel campo della radioterapia dei piccoli animali. L'inclusione di un volume bersaglio biologico, consente di mirare le aree più attive e resistenti alle radiazioni dei tumori, con conseguenti migliori risultati della terapia. Per inoculare il cervello di un ratto fisher 5344 femmina anestetizzato da 170 grammi con cellule di glioma, ratto fisher 5344 femmina con cellule di glioma, in primo luogo, confermare la sedazione per mancanza di risposta al pizzicamento delle dita dei piedi, rimuovere i peli dal livello degli occhi alla parte posteriore del cranio e applicare un unguento agli occhi dell'animale.

Immobilizzare l'animale in un dispositivo stereotassico. Disinfettare la pelle esposta con iodio povidone ed esporre il cranio con un'incisione del cuoio capelluto sulla linea mediana di due centimetri. Usando un trapano diamantato, praticare un foro di un millimetro, due millimetri posteriormente e due millimetri e mezzo lateralmente alla bregma nell'emisfero frontale destro.

Quindi, caricare l'ago di una siringa da insulina calibro 29 con cinque microlitri di sospensione cellulare, utilizzare un controller per microsiringa per iniettare le cellule a tre millimetri di profondità nel cranio sotto guida stereotassica e ritirare lentamente l'ago. Chiudere l'incisione con cera d'ossa. Quindi, suturare e disinfettare la pelle con altro iodio povidone e utilizzare una lampada rossa per stabilizzare la temperatura corporea dell'animale dopo l'intervento chirurgico con monitoraggio fino al completo recupero.

Otto giorni dopo l'inoculazione, collegare un ago calibro 30 a un tubo lungo 60 centimetri. Posizionato per via endovenosa all'interno della vena caudale laterale e posizionare l'animale anestetizzato in un letto per risonanza magnetica. Posizionare il letto nel supporto con una bobina fissa per la superficie del cervello di ratto e posizionare il letto in una bobina di trasmissione del corpo di tenuta del ratto da 72 millimetri.

Quindi, valutare la crescita del tumore con una scansione localizzatrice, seguita da una scansione con eco di spin pesata in T2. Se un tumore è confermato, iniziare un'acquisizione MRI potenziata con contratto dinamico di 12 minuti, iniettando un agente di contrasto contenente gadolinio nel tubo posizionato per via endovenosa 30 secondi dopo l'inizio della scansione. Per tracciare l'intensità del segnale nel tempo, utilizzare lo strumento di analisi della sequenza di immagini per selezionare una regione di interesse all'interno della regione sospetta del tumore e analizzare la forma della curva di contrazione dinamica risultante per confermare la presenza del glioblastoma.

Quindi, acquisisci una sequenza di eco di spin pesata in T1 con contrasto. Per l'imaging multimodale del volume target, inserire un catetere calibro 26 nella vena caudale e iniettare 37 megabecquerel del tracciante radioattivo PET di interesse e 200 microlitri di soluzione fisiologica nel catetere. 15 minuti prima dell'acquisizione della PET, iniettare l'agente di contrasto MRI attraverso il catetere della vena caudale e posizionare il ratto anestetizzato su un letto multimodale su misura.

Posizionare un marcatore multimodale sotto, sopra e sul lato destro del cranio. Usando chiusure a strappo, fissa il topo al letto. Posiziona il letto nel supporto per animali dello scanner MRI, fissa la bobina della superficie del cervello di ratto e posiziona l'intera configurazione nella bobina di trasmissione del corpo di ratto da 72 millimetri.

Ottenere una scansione del localizzatore seguita da una sequenza di spin echo pesata in T1 con mezzo di contrasto, come dimostrato. Al termine della scansione T1, trasferire l'animale sullo strumento PET e ottenere l'appropriata scansione PET statica di 30 minuti in modalità elenco secondo i parametri per il tracciante PET iniettato. Quindi, trasferire il letto su un supporto di plastica fissato sulla tavola di posizionamento robotica a quattro assi del micro-irradiatore.

E ottenere una TAC ad alta risoluzione per la pianificazione del trattamento utilizzando un filtro in alluminio di un millimetro e un rivelatore a pannello piatto in silicio amorfo di 20 x 20 centimetri. Selezionare manualmente le soglie dei valori di grigio fino a ottenere una buona segmentazione di osso, tessuti molli e aria. Assicurati che non ci sia aria all'interno del cranio.

Per la pianificazione del trattamento, importare la tomografia computerizzata di pianificazione, o TC, nel sistema di pianificazione del trattamento preclinico, o PCTPS, e segmentare manualmente l'immagine TC in tre diverse classi di tessuti. Una fusione precisa può essere ottenuta sovrapponendo l'aumento dell'intensità del segnale del cranio sulla scansione TC con il segnale nero sulla scansione MRI. Caricare la risonanza magnetica e co-registrare utilizzando le trasformazioni rigide e i marcatori multimodali e il cranio.

Caricare la risonanza magnetica nel PCTPS. Quindi prima compila la matrice di trasformazione. Passa dalla TC alla risonanza magnetica e viceversa per controllare la fusione e aggiungere le trasformazioni e le rotazioni sinistra, destra, posteriore, anteriore e inferiore, superiore fino a raggiungere la fusione perfetta.

Quindi, selezionare il bersaglio o l'irradiazione al centro del tumore con mezzo di contrasto sulla risonanza magnetica pesata in T1. Se è necessario includere ulteriori informazioni PET, utilizzare il software di quantificazione delle immagini biomediche per includere una registrazione PETCO TC/RM. Innanzitutto, carica la scansione TC, quindi carica la scansione PET.

Controllare l'orientamento della scansione PET durante il caricamento. Modificare la scala dei colori dell'immagine PET e l'orientamento. Applicare un filtro gaussiano all'immagine, in modo tale che l'assorbimento del tracciante nel tumore diventi chiaramente visibile.

Regolare il contrasto CT per avviare il processo di fusione delle immagini per ottenere una fusione di immagini PET MRI e utilizzare lo strumento di contorno nel software di quantificazione. Dopo la co-registrazione, selezionare il bersaglio al centro dell'aumento dell'assorbimento del tracciante PET nel software di quantificazione. Usa sia le rotazioni che le traslazioni e controlla la fusione in tutte le sezioni dell'immagine.

Selezionare il centro della regione con il più alto assorbimento del tracciante ed estrarre le coordinate. E inserisci manualmente le coordinate nel PCTPS. Se gli strumenti automatici di fusione delle immagini PET, MRI e TC non generano una buona fusione, è possibile utilizzare strumenti di contorno e trasformazioni manuali per migliorare i risultati della fusione.

Selezionare la dose prescritta, il numero di archi, la posizione dell'arco, l'intervallo di rotazione degli archi e le dimensioni del collimatore e regolare le impostazioni per la radioterapia guidata da risonanza magnetica o PET-MRI appropriata. Per l'irradiazione vera e propria, selezionare un filtro di rame da 0,5 millimetri, impostare la tensione dei raggi X a 220 kilovolt e la corrente dei raggi X a 13 milliampere e posizionare il collimatore destro sul portale. Quindi, trasferire i parametri di erogazione del fascio appropriati dal PCTPS al micro-irradiatore per eseguire la radioterapia.

Per imitare la metodologia di trattamento umano per l'irradiazione del glioblastoma in un modello preclinico, l'iso-centro per l'irradiazione viene selezionato al centro della regione tumorale con mezzo di contrasto sulla risonanza magnetica pesata in T1, come appena dimostrato. In questo esperimento, sono state calcolate le distribuzioni e gli istogrammi cumulativi della dose volumetrica media, minima e massima del volume target e i volumi normali del tessuto cerebrale per cinque diversi animali. Per la co-registrazione delle modalità MRI e TC, il software di quantificazione delle immagini biomediche consente l'uso di molti strumenti per il matching rigido.

Applicando una semplice trasformazione, sia gli isocentri basati sulla risonanza magnetica che quelli basati sulla PET possono essere trasferiti al PCTPS per il calcolo della dose della radiazione all'interno di ciascun isocentro. Una piccola tecnica certa può essere utilizzata per irradiare tumori nei ratti e nei topi se eseguita correttamente. Eseguendo questa procedura, è importante ricordarsi di monitorare attentamente gli animali mentre sono sotto anestesia.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come applicare l'irradiazione guidata da immagini di piccoli animali di bersagli tumorali di interesse.