Ruimtelijke meting van tumorinterstitiële vloeistofdruk: een methode om de interstitiële vloeistofdruk te meten

Samenvatting

Bron: Stapleton et. al., Measurements of Perfusion, Interstitial Fluid Pressure and Liposomes Accumulation in Solid Tumors. J. Vis. Exp. (2016).

Deze video beschrijft een techniek om de interstitiële vloeistofdruk in een tumor te meten door middel van perfusiebeeldvorming met behulp van een beeldgestuurd robotsysteem. Metingen worden vergeleken met de intratumorale accumulatie van liposomen, binnen een solide tumor.

Protocol

1. Ruimtelijke metingen van tumor interstitiële vloeistofdruk

1. Voor het meten van IFP verbindt u de 25 G ruggenmergnaald met de drukomvormer en met het IFP-acquisitiesysteem via 50 cm PE20 polyethyleen buizen. Spoel het hele systeem door met een heparinesulfaat/zoutoplossing (1:10). Steriliseer de naald voor gebruik met 70% isopropyl.
2. Schakel het acquisitiesysteem in en start de IFP-acquisitiesoftware en laad de instellingenbestanden om het systeem te kalibreren om IFP-metingen in mmHg te verkrijgen. Klik op de acquire-knop om continu IFP-gegevens te verzamelen.
3. Voer IFP-metingen uit tussen 48 en 72 uur na injectie van CT-liposomen (dit komt overeen met de geschatte tijd van piekaccumulatie van de CT-liposomen in de tumor), met behulp van de beschreven methode.
   1. Gebruik de spuitpomp om een bolus CT-liposomen te injecteren bij een concentratie van 400 mg jodium kg^-1. Stel de pomp in op een volume van ongeveer 150 μl (uitgaande van een muis van 25 g). Druk op de 'start'-knop op de pomp om te injecteren. Spoel de katheter handmatig door met 50 μl zoutoplossing (tweemaal het volume van de katheter) om ervoor te zorgen dat de volledige hoeveelheid agens is geïnjecteerd en de katheter helder is.
      Bevestig de IFP-naald aan de CT-IFP-robot.
4. Voer kalibratiescans uit om de coördinatensystemen voor de CT-IFP-robot en de CT-scanner uit te lijnen. Voeg de fiducial marker attachment toe aan de CT-IFP robot en voer een vier volumetrische CT scan uit met de fiducial marker in vier verschillende posities.
   1. Start de CT-IFP robot controller software, initialiseer de robot en verplaats de robot naar de drie posities door de x,y,z targeting posities in te voeren en op de 'go' knop te klikken.
   2. Maak een CT-scan op de volgende x,y,z coördinaten: (1) 0,0,0; (2) -10,0,0; (3) 0,7,0; en (4) 0,0,10. Selecteer een scan van 90 kV, 10 mA, 16 sec met behulp van de CT-scannersoftware en druk op 'Start' om de scan te starten. Reconstrueer de scan zoals beschreven. Voer een DCE-CT-scan uit door de spuitpomp in te stellen op een volume van 100 μl van de vrije iohexol gemengd met zoutoplossing (9:1 verhouding per volume).
      1. Selecteer op de CT-scannerconsole de dynamische scan van 5 minuten met een röntgenenergie-instelling van 80 kV, een buisenergie van 90 mA, en legt de eerste 30 seconden elke seconde 416 beeldprojecties vast, gevolgd door een acquisitie om de 10 seconden. Leg 5 seconden DCE-CT-gegevens vast en druk vervolgens op de startknop op de injectiepomp.
      2. Voer na de DCE-CT scan een volumetrische anatomische micro-CT scan uit.
5. Start de CT-IFP robot alignment software. Klik op de knop 'toevoegen' geladen in het gebied 'Registratiegegevens' en selecteer de vier gereconstrueerde registratiescans verkregen in 1.3 en klik vervolgens op 'openen'.
   OPMERKING: De pixellocatie van de fiducial marker wordt automatisch in de software ingevoerd.
   1. Klik op de knop 'Transform berekenen' en klik vervolgens op de knop 'Transform toepassen'. Dit genereert uitlijningsgegevens die worden gebruikt om het CT-IFP-robotcoördinatensysteem om te zetten naar het CT-scannercoördinatensysteem. Nadat de kalibratie is voltooid, bevestigt u het dierenplatform aan de CT-IFP-robot.
6. Verdoof elke muis met 2% isofluraan gemengd met medische lucht of zuurstof en bevestig door de teen te knijpen en geen reactie waar te nemen. Immobiliseer het dier op het CT-IFP robotplatform en plaats de muis zodanig dat de tumor toegankelijk is voor het CT-IFP robotsysteem. Immobiliseer de tumor met tape zodat deze niet beweegt tijdens het inbrengen van de IFP-naald.
7. Voer een anatomische micro-CT-scan uit voordat u de IFP-naald inbrengt. Reconstrueer de CT-gegevens met behulp van de stappen beschreven in 1.2.
8. Laad de CT-gegevens voor het inbrengen van de naald in de CT-IFP-robotuitlijnsoftware. Pas het venster en het niveau aan om de tumor te visualiseren. Klik op de rand van de tumor in een afbeelding en klik vervolgens op een tweede velglocatie.
   OPMERKING: De software berekent een reeks posities langs een lineaire lijn tussen de twee posities. Let op de x-, y- en z-coördinaten voor een reeks van 5 tot 8 gelijkmatig verdeelde posities uit de lijst.
9. Bereid het IFP-systeem voor door de naald vóór het inbrengen door te spoelen met heparineoplossing.
10. Voer de eerste vooraf bepaalde naaldposities in de x,y,z in de CT-IFP robotbesturingssoftware in en druk op de 'go'-knop om de robot naar de gewenste positie te verplaatsen. Klik op de knop 'Naald inbrengen' om de naald in het weefsel te steken.
    1. Na het inbrengen van de naald zorgt u voor een goede vloeistofcommunicatie tussen de IFP-naald en het weefsel door de PE20-slang te knijpen en los te laten, waarbij wordt vastgesteld dat de IFP-meting toeneemt en terugkeert naar de waarde voor het knijpen op de IFP-acquisitiesoftware. Metingen afwijzen die niet terugkeren naar de basislijn.
11. Maak een anatomische CT-scan met de naald erin en klik vervolgens op de knop 'Naald intrekken' op de CT-IFP-robotbesturingssoftware om de naald uit het weefsel terug te trekken. Wijs ifp-metingen af wanneer de IFP-waarde na het terugtrekken van de naald niet terugkeert naar de insteekwaarde vóór de naald. Dit betekent dat de naald tijdens de meting mogelijk verstopt is geraakt. Herhaal stap 1.8 tot 1.10 voor elke naaldpositie.
12. Bepaal de naaldpositie binnen het tumorvolume door de x-, y- en z-posities van de naaldpoort te berekenen ten opzichte van het massacentrum van het tumorvolume, zoals aangegeven in de post-insertie volumetrische CT-scan van de naald.
13. Breng dieren terug naar hun kooi nadat alle metingen zijn voltooid. Laat dieren niet onbeheerd achter en let op ze totdat het bewustzijn is herwonnen en ze in staat zijn om sternale ligfiets te behouden.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Omnipaque (Iohexol) 300 mg of iodine/ml	GE Healthcare, CA
eXplore Locus Ultra micro-CT system	GE Healthcare, CA		Manipulated using CT-Console Software
27 G Catheter SURFLO Winged Infusion Set	Terumo Medical Products, USA	SV*27EL
PE20 polyethylyne tubing	Becton Dickinson, USA	427406
Pen tip 25 G × 3.5′′ Whitacre spinal needle	Becton Dickinson, USA	405140	IFP needle
P23XL pressure transducer	Harvard Apparatus, CA	P23XL
PowerLab 4/35, Bridge Amp, with LabChart Pro 7.0	ADInstruments Pty Ltd., USA	PL3504, FE221	IFP acquisition system and acquisition software
CT-Sabre Small Animall Intervention system (CT-IFP Robot)	Parallax Innovations, CA		Manipulated using CT-IFP robot Control Software
CT-IFP robot alignment software Custom Matlab software
DCE-CT Analysis Software			Custom Matlab software