Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

PET en MRI geleide bestraling van een Glioblastoma Rat-Model met behulp van een Micro-irradiator

9.3K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/56601

⸱

28 december 2017

 ,  ,  ,  , 
1Department of Nuclear Medicine, Ghent University Hospital, 2IBiTech-MEDISIP, Department of Electronics and Information Systems, Ghent University, 3Department of Radiation Oncology, Ghent University Hospital

In dit artikel

Samenvatting

Kleine dierlijke bestraling werd in het verleden meestal uitgevoerd zonder de mogelijkheid om gericht een goed afgebakende tumor volume. Het doel was om na te bootsen de behandeling van menselijke glioblastoma bij ratten. Met behulp van een kleine dierlijke bestraling platform, wij uitgevoerd MRI geleide 3D hoekgetrouwe bestraling met PET gebaseerde sub volume boost in een preklinische instelling.

Samenvatting

Voor decennia, werd kleine dierlijke straling onderzoek meestal uitgevoerd met behulp van vrij ruwe experimentele opstellingen toepassing van eenvoudige één-beam technieken zonder de mogelijkheid te richten op een specifieke of goed afgebakende tumor volume. De levering van straling werd bereikt met behulp van vaste stralingsbronnen of lineaire versnellers produceren megavoltage (MV) x-stralen. Deze apparaten zijn niet in staat om sub millimeter precisie vereist voor kleine dieren. Bovendien, de hoge doses geleverd aan gezonde omringende weefsel belemmert reactie beoordeling. Het vergroten van de vertaling tussen kleine dierlijke studies en mensen, was ons doel om de behandeling van menselijke glioblastoma in een rat-model na te bootsen. Zodat een nauwkeuriger bestraling in een preklinische instelling, onlangs, werden precisie afbeelding geleide kleine dierlijke straling onderzoek platformen ontwikkeld. Vergelijkbaar met menselijke planningssystemen, behandeling van plan deze micro-irradiators is gebaseerd op computertomografie (CT). Laag contrast van het zachte weefsel op CT maakt het echter zeer uitdagend om te lokaliseren doelen in bepaalde weefsels, zoals de hersenen. Daarom integratie van magnetische resonantie beeldvorming (MRI), die uitstekende soft-weefsel contrast in vergelijking met CT heeft, in staat zou stellen een nauwkeurigere afbakening van de doelstelling voor bestraling. In het laatste opgedaan decennium ook biologische beeldvormingstechnieken, zoals positron emissie tomografie (PET) belang voor straling therapie behandeling begeleiding. PET maakt de visualisatie van bijvoorbeeld, glucose consumptie, aminozuur vervoer of hypoxie, aanwezig in de tumor. Gericht op die zeer proliferatieve of radio-resistente delen van de tumor met een hogere dosis zou een voordeel van overleving. Deze hypothese heeft geleid tot de invoering van de biologische tumor volume (BTV), naast de conventionele bruto doelvolume (GTV), klinische doelvolume (CTV) en geplande doelvolume (PTV).

De preklinische beeldvorming lab van de Universiteit Gent, een micro-irradiator, een klein dier PET, en een 7 T klein dier MRI zijn beschikbaar. Het doel was om MRI geleide bestraling en PET-geleide sub volume boost in een glioblastoma rat model te nemen.

Inleiding

Hoogwaardige glioma is de meest voorkomende en meest agressieve kwaadaardige hersentumor bij volwassenen met een mediane overleving van 1 jaar, ondanks de huidige behandelmodaliteiten. De standaard van zorg omvat maximale chirurgische resectie gevolgd door gecombineerde externe lichtbundel radiotherapie (RT) en temozolomide (TMZ), gevolgd door onderhoud TMZ1,2,3. Sinds de introductie van TMZ nu meer dan 15 jaar geleden, zijn geen significante verbeteringen aangebracht in de behandeling van deze tumoren. Daarom is de implementatie van nieuwe therapeutische strategieën dringend maar eerst moet worden onderzocht in kleine dierlijke kanker therapie modellen (meestal muizen en ratten). Tumor-dragende knaagdier modellen kunnen worden gebruikt om te onderzoeken van de werkzaamheid van nieuwe en complexe straling protocollen, eventueel gecombineerd met andere (nieuwe) behandeling agenten, om te beoordelen van straling reactie of te onderzoeken van radio-beschermende agenten. Een groot voordeel van preklinische straling onderzoek is de mogelijkheid om te werken onder gecontroleerde experimentele omstandigheden met behulp van grote cohorten resulterend in versnelde gegevens opbrengst te wijten aan de kortere levensduur van knaagdieren. De preklinische bevindingen moeten vervolgens worden vertaald in een klinische proef in een veel snellere en meer efficiënte manier dan in de huidige praktijk4.

Kleine dierlijke straling experimenten in de laatste decennia zijn meestal bereikt met behulp van vaste straling bronnen5,6,7, bijvoorbeeld, 137Cs en 60Co, isotopen, of lineair versnellers bestemd voor menselijke klinische gebruik, toe te passen van een interne stralingsveld met MV x-stralen6,8,9,10,11. Echter, deze apparaten bereiken geen sub millimeter precisie, die vereist voor kleine dieren12 is. Bovendien, MV x-stralen hebben kenmerken ongeschikt voor het bestralen van kleine doelen, zoals de opbouw van een dosis op het raakvlak van de lucht-weefsel in de regio van de ingang van de lichtbundel met een omvang in de volgorde van het dier grootte zelf4,6 ,8,9,10,11. Deze laatste maakt het vrij uitdagend om te leveren een uniforme dosis aan een tumor terwijl sparend omringende normale hersenen weefsel4,8,9,10,11. Vandaar, is het onduidelijk in welke mate de huidige dierlijke studies nog steeds relevant voor de moderne RT praktijk12 zijn. In dit verband onlangs ontwikkelde driedimensionale (3D) hoekgetrouwe kleine dierlijke micro-irradiators zijn veelbelovend om de technologische kloof tussen geavanceerde 3D beeld-geleide RT technieken, zoals intensiteit Intensiteitsgemoduleerde radiotherapie (IMRT) of hoekgetrouwe bogen gebruikt in de mens en de huidige kleine dierlijke bestraling4,13. Deze platforms maken gebruik van een kilovoltage (kV) X-ray bron te verkrijgen van de scherpe penumbras en te vermijden dosis opbouw. Deze platforms omvatten een computergestuurde podium voor dier positionering, een kV X-ray bron voor beeldvorming en radiotherapie, een roterende gantry vergadering om levering van de straling uit verschillende hoeken, en een collimating systeem aan de vorm van de bundel van straling 4. in 2011, een micro-irradiator werd geïnstalleerd op de preklinische beeldvorming lab van de Universiteit van Gent (Figuur 1). Dit systeem is vergelijkbaar met moderne menselijke radiotherapie praktijk en biedt een breed scala aan preklinische experimenten, zoals de synergie van de straling met andere therapieën, complexe straling regelingen en beeld-geleide sub doel boost studies.

Behandeling van plan deze micro-irradiators is gebaseerd op CT, die gelijk is aan menselijke plannen systemen14,15. Voor CT beeldvorming, wordt een on-board X-ray detector gebruikt in combinatie met de dezelfde kV röntgenbuis dat wordt gebruikt tijdens de behandeling. CT beeldvorming wordt gebruikt als het voorziet in de nauwkeurige dierlijke positionering en informatie die nodig is voor individuele straling dosis berekeningen via segmentatie biedt. Echter, als gevolg van het lage contrast van het zachte weefsel in CT beeldvorming, tumoren in de hersenen van kleine dieren, zoals hoogwaardige glioma, gemakkelijk kunnen niet worden afgebakend. De opneming van multimodaliteit imaging is daarom noodzakelijk voor een nauwkeurig doel volume afbakening. Vergeleken met CT, biedt MRI enorm superieure zachte-weefsel contrast. Dit maakt het veel gemakkelijker om te visualiseren laesie grenzen die in een veel betere afbakening van het doelvolume resulteren zal, helpen om beter te bestralen van de laesie en te voorkomen dat het omliggende weefsel, zoals geïllustreerd in Figuur 24, 16. Een bijkomend voordeel is dat de MRI gebruikt niet-ioniserende straling, in tegenstelling tot CT die gebruik van ioniserende straling maakt. De belangrijkste nadelen van MRI zijn de verwerving van de relatief lange tijden en hoge operationele kosten. Het is belangrijk op te merken dat de MRI-scans kunnen niet worden gebruikt voor berekeningen van de dosis, zoals zij niet het vereiste elektronen dichtheid informatie, bieden hoewel vooruitgang is geboekt op dit gebied, ook met de recente ontwikkeling van MIJNHEER-LINACS. Als zodanig is een gecombineerde CT/MRI dataset de methode van keuze voor de planning van de bestraling van kwaadaardige glioma, met zowel de vereiste informatie voor targeting (MRI gebaseerde volumes) en voor dosis berekeningen (op basis van CT elektron dichtheid).

Als u wilt verkleinen van de kloof tussen kleine dierlijke bestraling en klinische routine, moet MRI duidelijk worden geïntegreerd in de workflow van de micro-irradiator, een juiste registratieplichtige tussen MRI en CT, die verre van triviaal is. In dit document, ons protocol voor MRI geleide 3D hoekgetrouwe doorstraling van F98 glioblastoma bij ratten wordt besproken, die is onlangs gepubliceerd17.

Hoewel het opnemen van CT en MRI in de workflow van de micro-irradiator een duidelijke stap voorwaarts in kleine dierlijke bestraling onderzoek is, deze anatomische beeldvormingstechnieken niet altijd mogelijk een volledige definitie van het doelvolume. Pathologische veranderingen in de hersenen op CT en MRI worden gekenmerkt door een verhoogd vochtgehalte (oedeem) en lekkage van de bloed - hersenbarrière of contrastverbetering. Contrastverbetering zowel hyper-intens gebieden op MRI T2-gewogen zijn echter niet altijd een nauwkeurige maatstaf van omvang van de tumor.Tumorcellen hebben geconstateerd tot ver buiten de marges van contrastverbetering12. Ook herkent geen van deze technieken de meest agressieve onderdelen binnen de tumor, die verantwoordelijk voor therapeutische weerstand en herhaling van de tumor wellicht. Daarom aanvullende informatie van moleculaire beeldvormingstechnieken als huisdier een meerwaarde voor RT hebben kan target volume definitie omdat deze technieken in staat stellen om te visualiseren van biologische trajecten in vivo12,18, 19.

In 2000 introduceerde Ling et al. het concept van biologische doelvolume (BTV worden opgespoord) door de integratie van anatomische en functionele beeldvorming in de workflow van de radiotherapie, wat leidt tot wat zij multidimensionale conformele radiotherapie20 noemen. Hierdoor ontstaat de mogelijkheid om de dosis richten door het leveren van een niet-uniforme dosis naar een doel-regio met behulp van bijvoorbeeld PET beelden. De meest gebruikte PET tracer voor tumor staging en voor het controleren van de behandeling is reactie fluor-18 (18F) fluorodeoxyglucose (FDG), die het glucose metabolisme21visualiseert het label. In hoofd en nek kanker, vorige studies hebben aangetoond dat het gebruik van 18F-FDG-PET heeft geleid tot een betere schatting van de werkelijke tumor volume, zoals gedefinieerd door de pathologische specimens, vergeleken met CT en MRI22. In primaire hersenen zijn tumoren, waar FDG is niet handig als gevolg van de zeer sterke achtergrond signaal van de normale hersenen, aminozuren, zoals 11C-methionine en meer recentelijk 18F-fluoroetthyltyrosine (FET), onderzocht voor GTV afbakening met vaak uitgesproken verschillen tussen aminozuur PET en MRI gebaseerde GTVs23. Echter is geen potentiële proces onderzoekt de betekenis van deze bevinding verricht nog. Wij hebben in deze studie gekozen de aminozuur tracer 18F-FET en de hypoxie tracer 18F-fluoroazomycin-arabinoside (18F-FAZA). 18 F-FET en 18F-FAZA werden geselecteerd omdat een verhoogde-aminozuur opname is sterk gecorreleerd met het tarief van de proliferatie in GB tumoren, overwegende dat de opname van een hypoxie PET-tracer is gecorreleerd met weerstand tegen18 radiotherapie (chemo) , 23. sub volume stimuleren met behulp van de micro-irradiator werd geoptimaliseerd door een extra stralingsdosis te geven aan een PET gedefinieerde deel van de F98 GB tumor bij ratten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

De studie werd goedgekeurd door de ethische commissie voor dierproeven (ECD 09/23 en ECD 12/28). Alle commerciële details kunnen gevonden worden in de Tabel van materialen.

1. F98 GB Rat cel Model

  1. De cellen van de F98 GB, ATCC, verkregen in monolayers met Dulbecco van gemodificeerde Eagle Medium, 10% kalfsserum, 1% penicilline, 1% streptomycine, 1% L-glutamine en 0,1% amfotericine b, cultuur en plaats in een CO2 incubator (5% CO2 en 37 ° C).
  2. Inoculeer glioma cellen in de hersenen van vrouwelijke Fischer F344 ratten (lichaamsgewicht 170 g).
    1. Gebruik van steriele instrumenten en steriele handschoenen dragen te allen tijde.
    2. Anesthetize de ratten door het injecteren van een mengsel van 74 mg/kg ketamine en intrapertioneally (IP) xylazine 11 mg/kg met een insuline spuit (1 mL, 29 G). Bevestig de afstomping door het uitblijven van antwoord aan de reflex van de terugtrekking van de ledematen. Immobiliseren de ratten in een stereotactische apparaat met behulp van fixatie punten voor de neus en oren. Plaats een carbomer oog gel ter voorkoming van droogheid van de ogen terwijl onder verdoving.
    3. Scheren van de rat uit ooghoogte aan de achterkant van de schedel en desinfecteren van de huid met Povidon-jodium.
    4. Bloot van de schedel door een middellijn hoofdhuid incisie van 2 cm, en een 1 mm gat (diamant boor) 2 mm posterior en 2,5 mm laterale aan de bregma in het rechts frontaal halfrond.
    5. Invoegen van een stereotactically geleide insuline naald (29 G) en injecteren 5 µL celsuspensie (20.000 F98 GB cellen) 3 mm diep met een microsyringe pomp controller (instellingen: injecteren (I50), stem op 1 nL/s (001 SDN)).
    6. Trekken de spuit langzaam en sluit de insnijding met been wax. Suture van de huid en desinfecteren met Povidon-jodium.
    7. Het stabiliseren van de lichaamstemperatuur van de dierlijke na ingreep met behulp van een rood licht. Volgen het ontwaken van de rat totdat het voldoende bewustzijn te handhaven sternale lighouding heeft herwonnen. Het dier niet tot het gezelschap van andere dieren tot volledig hersteld terugkeren. Houd alle dieren onder milieuvriendelijke gecontroleerde omstandigheden (12 h normaal licht/donker cycli, 20-24 ° C en 40-70% relatieve vochtigheid) met voedsel en water ad libitum. Zorg ervoor dat de dieren op de voet volgen door het toezicht van hun lichaamsgewicht, voedsel, water inname, en hun activiteiten en normaal gedrag. Gebruik een dodelijke dosis pentobarbital natrium om te euthanaseren van de dieren (160 mg/kg) als een daling van 20% lichaamsgewicht wordt waargenomen of wanneer het normale gedrag (bijvoorbeeldontbreken van grooming) ernstig verslechtert.

2. bevestiging van de tumorgroei

Opmerking: Evalueren tumor groei 8 dagen na inoculatie met behulp van MRI T2-gewogen, dynamische contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) en contrast-enhanced T1-gewogen MRI. Wanneer de tumor een grootte van 2,5 x 2,5 x 2,5 mm3bereikt, selecteert u de rat voor therapie.

  1. Ten eerste een naald 30 G verbinding te maken met een 60 cm lange buis, die intraveneus wordt geplaatst in de ader van de laterale staart. Anesthetize de ratten door middel van een neus kegel met 2% Isofluraan gemengd met zuurstof (0,3 L/min). Afstomping bevestigen wanneer de ratten niet op de reflex van de terugtrekking van de ledematen reageren. Dekking van de ratten met een verwarmde deken en plaats ze in het bed van de MRI. Gebruik een carbomer eye gel ter voorkoming van droogte.
  2. Plaatsen van het bed in de houder met een vaste rat hersenen oppervlak spoel, en plaats het bed op een 72 mm rat hele lichaam zender spoel.
  3. Het uitvoeren van een scan van de localizer gevolgd door een scan van de spin-echo T2-gewogen om te beoordelen van de tumorgroei. T2-MRI reeks details: TR/TE 3661/37.1 ms 109 µm isotrope in-plane resolutie segment dikte 600 µm, 4 gemiddelden, TA 9 min 45 s.
  4. Als de tumor wordt bevestigd op de verwerving van T2-gewogen, injecteren een contrast gadoliniumhoudende agent de intraveneus geplaatste buis (MRI contrast agent; 0.4 mL/kg) 30 s na het begin van de DCE-MRI-overname. Verwerven DCE-MRI tijdens 12 min met behulp van een fast-lage hoek geschoten (FLASH) volgorde in een enkel sneetje (dikte 1 mm segment). Gebruik een ruimtelijke resolutie van in-plane van (312 µm2) en een temporele resolutie van 1.34 s.
  5. Met behulp van het hulpprogramma voor het analyse van het image-reeks, selecteer een regio van belang (ROI) binnen de regio van de vermoedelijke tumor aan het uitzetten van de signaalsterkte na verloop van tijd. Vervolgens analyseren de vorm van de curve van de resulterende DCE ter bevestiging van de aanwezigheid van glioblastoma (Figuur 3).
  6. Ten slotte, verwerven een contrast-enhanced T1-gewogen spin-echo-reeks. T1-MRI reeks details: TR/TE 1539/9,7 ms 117 µm isotrope in-plane resolutie, segment dikte 600 µm, 3 gemiddelden, TA 4 min 15 s. typische contrast-enhanced heer T1-gewogen beelden zijn afgebeeld in Figuur 2.
  7. Na het finaliseren van de T1-gewogen sequentie, kan het dier onder continu toezicht, wakker, totdat het volledige bewustzijn herwint.

3. multimodaliteit Imaging voor Volume-doelverschuiving

Opmerking: Om te kunnen uitvoeren van MRI geleide 3D hoekgetrouwe bestraling van de rat F98 GB model met PET-geleide sub volume boosting, 3 imaging modaliteiten moeten worden uitgevoerd. Eerst, injecteren van de radiotracer, dan voer MRI vervolgens verricht tijdens de tracer opname, een statische PET-overname en een behandeling plan CT.

  1. Anesthetize de dieren met behulp van een neus kegel met 2% Isofluraan gemengd met zuurstof (0,3 L/min). Afstomping bevestigen wanneer de ratten niet op de reflex van de terugtrekking van de ledematen reageren. Gebruik een carbomer eye gel om te voorkomen dat droogte terwijl onder verdoving.
  2. Invoegen van een katheter (26 G) in de ader van de staart, zodat de injectie van 37 MBq van PET radioactieve tracer opgelost in 200 µL zoutoplossing. Injecteren 18F-FET of 18F-FAZA, 30 min of 2 h vóór PET verwerving, respectievelijk.
  3. MRI contrast agent (0.4 mL/kg) intraveneus injecteren in de ader van de staart met behulp van de katheter 15 min vóór PET verwerving.
  4. Plaats de ratten op een in-house maakte multimodaliteit bed en beveiligen met behulp van de haak en lus bevestigingsmiddelen, het handhaven van een vaste positie tijdens beeldvorming en micro-bestraling (Figuur 1).
  5. Positiebepaling drie multimodaliteit markeringen (haarvaten gevuld met water) onder, boven, en aan de rechterkant van de schedel. Plaats de rat, nog steeds vast op het bed van multimodaliteit, in de dierlijke houder van de MRI-scanner, bevestigen de rat hersenen oppervlak spoel en plaats deze set-up op een 72 mm rat hele lichaam zender spoel. Het uitvoeren van een scan van de localizer gevolgd door een reeks contrast-enhanced T1-gewogen spin-echo.
  6. Vervoer van het dier voor het uitvoeren van een 18F-FET of 18F-FAZA PET acquisitie. Verwerven van een 30 min statische-PET scan in de lijst-modus. Scan moet worden verworven van ofwel 30 min na 18F-FET injectie of 2 h na 18F-FAZA injectie.
Alle PET-scans reconstrueren in een 200 × 200 × 64 matrix door een 2D Maximum waarschijnlijkheid verwachting maximalisatie (MLEM) algoritme 60 iteraties en een voxel grootte van 0,5 × 0,5 × 1.157 mm.
  • Plaats het dier nog steeds gefixeerd op het bed van multimodaliteit, op een plastic houder beveiligd op de vier assen robotic positionering tafel van de micro-irradiator. Het uitvoeren van een hoge resolutie behandeling planning CT scan met een aluminium filter van 1 mm en een 20 x 20 cm (1024 x 1024 pixel) amorf Si flatpanel detector. Reconstrueren de CT-beelden met een isotrope voxel grootte van 0,2 mm. de spanning van de buis vast en tube stroomafname bij 70 kV en 0.4 mA, respectievelijk. Een totaal van 360 prognoses over 360 ° te verwerven.

    • 4. RT behandeling plannen

    1. Gebruik de pre-klinische behandeling planning systeem (PCTPS) voor de planning van de behandeling. Importeer de planning CT in de PCTPS en handmatig segmenteren deze CT-afbeelding in drie verschillende weefsel klassen: lucht, bot en weke delen. Deze handmatige segmentatie is gebaseerd op de vaststelling van de drie verschillende grijs-waarde drempels op de planning CT. Deze handmatig geselecteerde grijs-waardedrempels moeten worden zodanig gekozen dat lucht in de hersenen afwezig is en de dikte van dat bot van de schedel nul is. Zodra deze drempels worden gedefinieerd, worden materiële dichtheden toegewezen door de PCTPS voor bot en weke delen lucht (Figuur 4).
    2. Als alleen MRI begeleiding nodig is, het laden van de MRI-scan en samen met de planning CT met behulp van de PCTPS registreren.
      1. Gebruik vastlichaam transformaties (drie vertalingen en drie rotaties), de markeringen van multimodaliteit en de schedel. Door overlappen de grotere signaalsterkte van de schedel op CT met zwarte signaal op een MRI, een precieze fusie kan worden bereikt (Figuur 5).
      2. Selecteer het doel voor bestraling in het midden van de contrast-verbeterende tumor op de MRI T1-gewogen, Zie Figuur 6 en Figuur 7.
    3. Wanneer extra PET-informatie opgenomen worden moet, bevatten een CT/MRI/PET co registratie met de biomedische afbeelding kwantificering software (BIQS).
      1. Gebruik de contouren in de BIQS te bereiken PET/MRI beeld fusie (Figuur 8). Na co registratie, selecteer het doel in het midden van de verhoogde PET tracer opname in de BIQS (Figuur 9) en de coördinaten handmatig invoeren in de PCTPS met behulp van de volgende transformaties: X → -X, Y → Z en Z → -Y.
      2. Selecteer de voorgeschreven dosering, aantal bogen, boog positie, rotatie bereik van de bogen en de grootte van de collimator (Figuur 10).
      3. Voor MRI geleide RT, gebruik de volgende instellingen: een voorgeschreven dosis van 20 Gy, 3 bogen aan de hoeken van de Bank van-45 °, 0 ° en 45 ° met boog rotaties van 120 ° en een collimator afmeting van 5 x 5 mm geplaatst.
      4. Voor PET-MRI-geleide RT, gebruik de volgende instellingen: een voorgeschreven dosis van 20 Gy met behulp van de 3 bogen en een 5 x 5 mm collimator en extra 5 Gy sub volume te stimuleren met behulp van 3 niet-coplanair bogen en een collimator 1 x 1 mm. Selecteer een rotatie van 120 ° voor alle bogen terwijl het veranderen van de positie van de Bank (-45 °, 0 ° en 45 °).
    4. Berekenen van de dosisverdeling in het dier en de lichtbundel levering parameters om de voorgeschreven dosering te leveren aan de doelstelling met behulp van de PCTPS. Voordat de daadwerkelijke bestraling, testen de rotaties van de boog op de standpunten van de verschillende bank om te voorkomen dat eventuele botsing tijdens bestraling.
    5. Voor de daadwerkelijke bestraling, een 0,15 mm koperen filter selecteert, stelt u de X-ray spanning op 220 kV, stel de X-ray huidige 13 mA, en positie de juiste collimator op de gantry. De RT uitvoeren door de juiste lichtbundel levering parameters van de PCTPS aan de micro-irradiator.
    6. Tijdens deze procedures, de rat wordt gehouden onder continue Isofluraan verdoving (2% Isofluraan, gemengd met zuurstof 0,3 L/min). Na de uitvoering van de laatste boog, kan het dier onder continu toezicht, wakker, totdat het volledige bewustzijn herwint.

    5. dosis Volume histogrammen (DVHs)

    Opmerking: Om te vergelijken de werkelijke dosis geleverd aan de tumor target volumes en het omliggende normale hersenweefsel, berekenen DVHs.

    1. Teken een volume-of-interest (VOI) rond de tumor en de normale hersenen op de T1-gewogen contrast-enhanced heer beelden voor het berekenen van de gemiddelde, maximale en minimale dosis (Figuur 11).
    2. Als een surrogaat voor de maximale berekenen gemiddelde, en de minimale dosis aan het volume van de tumor en de normale weefsel hersenvolume, de D2, D50en D90. D staat voor de dosis ontvangen door x % van het volume, aangeduid door het subscript, en kan worden afgeleid uit de resulterende GLS.

    6. TMZ en Sham chemotherapie

    1. De behandeling van het glioblastoma bij patiënten na te bootsen, beheren van gelijktijdige chemotherapie met behulp van IP-injecties van 29 mg/kg TMZ ontbonden in een zoutoplossing met 25% dimethylsulfoxide (DMSO) eenmaal per dag gedurende 5 dagen vanaf de dag van bestraling24, 25. gebruik 1 mL, 29 G insuline spuit voor het beheer van de injectie.
    2. Beheren injectie uit stap 6.1 zonder TMZ voor de controlegroep.

    Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

    Resultaten

    Om na te bootsen de menselijke behandeling methodologie voor de doorstraling van glioblastoma in een preklinische model, was opneming van MRI geleide radiotherapie noodzakelijk. Met behulp van de PCTPS en de interface van de micro-irradiator konden we F98 glioblastoma bij ratten met meerdere hoekgetrouwe niet-coplanair cirkelboog, gericht op het contrast-enhanced regio op T1-gewogen MRI17bestralen. Rigid-lichaam transformaties in combinatie met een bed van multimod...

    Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

    Discussie

    Om te bereiken van nauwkeurige bestraling van het doel van glioblastoma tumor in de hersenen van de rat, was de micro-irradiator aan boord CT begeleiding niet voldoende. Hersentumoren zijn nauwelijks zichtbaar als gevolg van onvoldoende weke contrast, zelfs als contrastverbetering zou worden gebruikt. MRI moet als zodanig worden opgenomen zodat nauwkeuriger bestraling. Met behulp van een sequentiële heer acquisitie op een 7 T-systeem en een CT-overname op de micro-irradiator we konden richten de dosis aan het contrast-ve...

    Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

    Openbaarmakingen

    De auteurs hebben geen conflicten van belang om bekend te maken

    Dankbetuigingen

    De auteurs bedank Stichting Luka Hemelaere en Soroptimist International voor de ondersteuning van dit werk.

    Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

    Materialen

    Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    GB RAT model
    F98 Glioblastoma cell lineATCCCRL-2397
    Fischer F344/Ico crl RatsCharles RiverN/Ahttp://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/fischer-344-rat
    Micropump systemWorld Precision InstrumentsUMP3Micro 4: https://www.wpiinc.com/products/top-products/make-selection-ump3-ultramicropump/#tabs-1
    Stereotactic frameKopf902Model 902 Dual Small Animal Stereotaxic frame
    diamant drillVellemanVTHD02https://www.velleman.eu/products/view/?id=370450
    Bone waxAesculap1029754https://www.aesculapusa.com/products/wound-closure/hemostatic-bone-wax
    Insulin syringe MicrofineBeckton-Dickinson3209241 mL, 29G
    InfraPhil IR lampPhilipsHP3616/01
    EthilonEthicon662G/662HFS-2, 4-0, 3/8, 19 mm
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    Celcultuur
    DMEMInvitrogen14040-091
    Penicilline-streptomycineInvitrogen15140-148
    L-glutamineInvitrogen25030-032
    FungizoneInvitrogen15290-018
    Trypsine-EDTAInvitrogen25300-062
    PBSInvitrogen14040-224
    FalconsThermo Scientific178883175 cm2 nunclon oppervlak, wegwerpmaterialen voor celcultuur met filterdoppen
    CelvriesmediumSigma-aldrichC6164Celvriesmedium-DMSO, steriel gefilterd, geschikt voor celcultuur, getest op endotoxinen
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    Dierlijke bestraling
    Micro-bestralerX-strahlSARRP
    software voor bestralingX-strahlMuriPlanpre-klinisch behandelingsplanningssysteem (PCTPS), versie 2.0.5.
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    Klein dier PET
    microPET systeem mogelijkheid 1MolecubesB-Cubehttp://www.molecubes.com/b-cube/
    microPET systeem mogelijkheid 2TriFoil Imaging, Northridge CAFLEX Triumph IIhttp://www.trifoilimaging.com
    PET tracersIn-house made18F-FDG, 18F-FET, 18F-FAZA, 18F-Choline
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    Klein dier MRI
    microMRI systeemBruker BiospinPharmascan 70/16https://www.bruker.com/products/mr/preclinical-mri/pharmascan/overview.html
    Dotarem contrastmiddelGuerbetMRI contrastmiddel, Dotarem 0,5 mmol/ml
    rat whole body zenderspoelRapid BiomedicalV-HLS-070
    rat hersenoppervlakte spoelRapid BiomedicalP-H02LE-070
    Water-gebaseerde verwarmingseenheidBruker BiospinMT0125
    30 G Naald voor IV injectieBeckton-Dickinson30512830 G
    PE 10 slang (60 cm/injectie)Instech laboratories, IncBTPE-10BTPE-10, polyethyleen slang 0.011 x.024 in (0.28 x 60 mm), niet steriel, 30 m (98 ft) spoel, Instech laboratories, Inc Plymouth meeting PA USA- (800) 443-4227- http://www.instechlabs.com
    niet-heparine micro hematocriet capillairenGMBH7493 21Deze capillairen zijn gevuld met water om markeringen zichtbaar te maken op MRI en CT
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    Consumables
    isofluraan: IsofloZoetisB506Anesthesie
    ketamin: KetamidorEcupharAnesthesie
    xylazine: SedaxylCodifar NVAnesthesie
    katheterTerumoVersatus-W26G
    TemozolomideSigma-aldrichT2577-100MGchemotherapie
    DMSOSigma-aldrich276855-100ML
    Insulin syringe MicrofineBeckton-Dickinson3209241 mL, 29G
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    Beeldanalyse
    PMOD softwarePMOD technologies LLCPFUS (fusion tool)biomedical image quantification software (BIQS), versie 3.405, https://www.pmod.com/web/?portfolio=22-image-processing-pfus
    NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
    Anesthesie-apparatuur
    Anesthesie verplaatsbaar apparaatASA LTDASA 0039ASA LTD, 5 valley road, Keighley, BD21 4LZ
    Zuurstofgenerator

    Referenties

    1. Stupp, R., et al. Promising survival for patients with newly diagnosed glioblastoma multiforme treated with concomitant radiation plus temozolomide followed by adjuvant temozolomide. J Clin Oncol. 20 (5), 1375-1382 (2002).
    2. Dhermain, F. Radiotherapy of high-grade gliomas: current standards and new concepts, innovations in imaging and radiotherapy, and new therapeutic approaches. Chin J Cancer. 33 (1), 16-24 (2014).
    3. Ahmed, R., et al. Malignant gliomas: current perspectives in diagnosis, treatment, and early response assessment using advanced quantitative imaging methods. Cancer Manag Res. 6, 149-170 (2014).
    4. Verhaegen, F., Granton, P., Tryggestad, E. Small animal radiotherapy research platforms. Phys Med Biol. 56 (12), R55-R83 (2011).
    5. Kinsella, T. J., Vielhuber, K. A., Kunugi, K. A., Schupp, J., Davis, T. W., Sands, H. Preclinical toxicity and efficacy study of a 14-day schedule of oral 5-iodo-2-pyrimidinone-2-deoxyribose as a prodrug for 5-iodo-2-deoxyuridine radiosensitization in U251 human glioblastoma xenografts. Clin Cancer Res. 6 (4), 1468-1475 (2000).
    6. Vellimana, A. K., et al. Combination of paclitaxel thermal gel depot with temozolomide and radiotherapy significantly prolongs survival in an experimental rodent glioma model. J Neurooncol. 111 (3), 229-236 (2012).
    7. Kioi, M., Vogel, H., Schultz, G., Hoffman, R. M., Harsh, G. R., Brown, J. M. Inhibition of vasculogenesis, but not angiogenesis, prevents the recurrence of glioblastoma after irradiation in mice. J Clin Invest. 120 (3), 694-705 (2010).
    8. Vinchon-Petit, S., Jarnet, D., Jadaud, E., Feuvret, L., Garcion, E., Menei, P. External irradiation models for intracranial 9L glioma studies. J Exp Clin Cancer Res. 29, 142(2010).
    9. Yang, W., et al. Convection enhanced delivery of carboplatin in combination with radiotherapy for treatment of brain tumors. J Neurooncol. 101 (3), 379-390 (2011).
    10. Rousseau, J., et al. Efficacy of intracerebral delivery of cisplatin in combination with photon irradiation for treatment of brain tumors. J Neurooncol. 98 (3), 287-295 (2010).
    11. Baumann, B. C., et al. An integrated method for reproducible and accurate image-guided stereotactic cranial irradiation of brain tumors using the small animal radiation research platform. Transl Oncol. 5 (4), 230-237 (2012).
    12. Grosu, A. -L., et al. Implications of IMT-SPECT for postoperative radiotherapy planning in patients with gliomas. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 54 (3), 842-854 (2002).
    13. Butterworth, K. T., Prise, K. M., Verhaegen, F. Small animal image-guided radiotherapy: Status, considerations and potential for translational impact. Br J Radiol. 88 (1045), 4-6 (2015).
    14. Aird, E. G. A., Conway, J. CT simulation for radiotherapy treatment planning. Br J Radiol. 75 (900), 937-949 (2002).
    15. Baker, G. R. Localization: Conventional and CT simulation. Br J Radiol. 79 (Spec No 1). , S36-S49 (2006).
    16. Corroyer-Dumont, A., et al. MRI-guided radiotherapy of the SK-N-SH neuroblastoma xenograft model using a small animal radiation research platform. Br J Radiol. 90 (1069), 20160427(2017).
    17. Bolcaen, J., et al. MRI-guided 3D conformal arc micro-irradiation of a F98 glioblastoma rat model using the Small Animal Radiation Research Platform (SARRP). J Neurooncol. 120 (2), 257-266 (2014).
    18. Niyazi, M., et al. FET-PET for malignant glioma treatment planning. Radiother Oncol. 99 (1), 44-48 (2011).
    19. Grosu, A. L., et al. First experience with I-123-alpha-methyl-tyrosine SPECT in the 3-D radiation treatment planning of brain gliomas. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 47 (2), 517-526 (2000).
    20. Ling, C. C., et al. Towards multidimensional radiotherapy (MD-CRT):biological imaging and biological conformality. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 47 (3), 551-560 (2000).
    21. Wahl, R. L., Jacene, H., Kasamon, Y., Lodge, M. A. From RECIST to PERCIST: Evolving Considerations for PET response criteria in solid tumors. J Nucl Med. 50 Suppl 1. (5), 122S-150S (2009).
    22. Daisne, J. F., et al. Tumor volume in pharyngolaryngeal squamous cell carcinoma: comparison at CT, MR imaging, and FDG PET and validation with surgical specimen. Radiology. 233 (1), 93-100 (2004).
    23. Grosu, A. -L., Weber, W. PET for radiation treatment planning of brain tumours. Radiother Oncol. 96 (3), Elsevier Ireland Ltd. 325-327 (2010).
    24. Banissi, C., Ghiringhelli, F., Chen, L., Carpentier, A. F. Treg depletion with a low-dose metronomic temozolomide regimen in a rat glioma model. Cancer Immunol Immunother. 58, 1627-1634 (2009).
    25. Robinson, C. G., et al. Effect of alternative temozolomide schedules on glioblastoma O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase activity and survival. Br J Cancer. 103, 498-504 (2010).
    26. España, S., Marcinkowski, R., Keereman, V., Vandenberghe, S., Van Holen, R. DigiPET: sub-millimeter spatial resolution small-animal PET imaging using thin monolithic scintillators. Phys Med Biol. 59 (13), 3405(2014).

    Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

    Herprints en machtigingen

    Tags

    Beeldgestuurde bestralingPET MRI fusiestereotactische injectiecontrastversterkte MRICT voor behandelplanningbiologisch doelvolumedosis volumehistogrammultimodale beeldvorming
    PET en MRI geleide bestraling van een Glioblastoma Rat-Model met behulp van een Micro-irradiator
    Neem contact met ons op
    Aanbevelen aan de bibliotheek

    Privacy

    Gebruiksvoorwaarden

    Beleidsoverzicht

    Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.