Diffuse optische spectroscopie voor de kwantitatieve beoordeling van Acute ioniserende straling veroorzaakte Huidtoxiciteit Met behulp van een muismodel

Het algemene doel van deze diffuse optische spectroscopietechniek is het ontwikkelen van een kwantitatieve biomarker voor het beschrijven van acuut door straling geïnduceerd erytheem. Deze methode kan in het veld van de radiotherapie worden gebruikt als een predictieve biomarker om patiënten te identificeren die een risico lopen op ernstige huidtoxiciteit door straling. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dus dat het een objectieve en systematische maatstaf biedt om huidtoxiciteit door straling te kwantificeren.

Ik zal de techniek van diffuse optische spectroscopie demonstreren, en Elina, een onderzoeker in het Loo Lab, zal de muizen hanteren. Zet de elektronica aan en laat het systeem opstarten. Schakel vervolgens alle tl-verlichting in de kamer uit en plaats gloeilampen op een afstand van het meetapparaat om enige werkverlichting te bieden.

Stel vervolgens het instrument in voor het uitvoeren van metingen aan muizenhuid. Stel de signaalparameters als volgt in. Stel de collectietijd in op 25 milliseconden, stel het aantal signaalgemiddelden in op 25 en stel de boxcar-filterbreedte in op één.

Deze parameters bieden een redelijke balans tussen acquisitietijd en signaal-ruisverhouding. Gebruik vervolgens de op maat geprogrammeerde acquisiesoftware om automatisch een achtergrondmeting uit te voeren terwijl de LED uitgeschakeld is. Voer daarna een meting uit van de diffuse reflectie bij twee verschillende afstanden tussen de bron en de detector.

Voer één meting uit bij 260 micron en een tweede meting bij 520 micron. De totale acquisitietijd moet ongeveer twee seconden bedragen. Verplaats de muis na het verdoven naar het gesteriliseerde DOS-onderzoeksgebied.

Plaats het dier op zijn zij en bevestig de snuit aan een neuskegel die 2% isofluraangas afgeeft om de anesthesie in stand te houden. Steriliseer nu de probe met 70% ethanol, maar probeer de huid niet te steriliseren. Houd de gesteriliseerde probe voorzichtig tegen de flankhuid.

Druk niet te hard, aangezien de lokale vaten niet door de druk van de probe mogen worden weggedrukt. Verzamel terwijl u de probe vasthoudt reflectiedata over het gebied van twee vierkante centimeter dat bestraald zal worden. Verzamel de data in een patroon van vijf punten, vergelijkbaar met de vijf op een dobbelsteen.

Houd dit patroon en de druk van de probe consistent bij alle daaropvolgende metingen. Plaats de muis na het uitvoeren van de metingen in een herstelkooi. Herhaal de procedure bij de volgende muis terwijl de eerste muis herstelt.

Deze procedure is afgestemd op de beschikbare bestralingsapparatuur. Pas deze naar behoefte aan om een klein stukje huid te bestralen. Trek na het anesthetiseren van een muis voorzichtig een stukje huid op de flank omhoog en plak de uitgerekte huid vast om een flap te vormen.

Plaats de muis vervolgens op een Plexiglas-podium en bedek het lichaam met een op maat gemaakte loden mal. Gebruik een loden box die aan twee zijden toegankelijk is en een venster heeft waardoor de huid bestraald kan worden. Trek vervolgens de huidlap door het venster van de mal en plak de flap met tape aan het podium vast.

Als de muis niet door de klem wordt geïmmobiliseerd, dien dan een anesthetische injectie toe. Plaats vervolgens de tafel met de klem en de muis in de bestraalinstallatie. Bereken de vereiste bestralingsdosis.

Bijvoorbeeld, een röntgenbron van 160 peak kilovolt, gepositioneerd op 11 centimeter afstand, zou de huid adequaat bestralen bij een stroomsterkte van 6,3 milliampère gedurende 2,5 minuten. Dien vervolgens de berekende dosis toe. Plaats het dier na de dosering terug in een herstelkooi.

Zodra de muis is bijgekomen uit de anesthesie, wordt deze teruggeplaatst in de normale gedeelde kooi. De muizen werden bestraald en gemeten zoals beschreven. Voorafgaand aan de bestraling werd een basisspectrum opgenomen met een bronafstand van 260 micron in een athymisch muismodel van de huid.

De dikke groene lijn toont een wiskundige fit van de dunne blauwe lijn. In vergelijking met metingen die zes dagen na een bestraling van 40 gray zijn uitgevoerd, werden verschillen in de spectrale vorm tussen 550 en 600 nanometer waargenomen, waarschijnlijk als gevolg van een toename van geoxygeneerd hemoglobine. Ook is een kleine stijging in de absolute reflectie waarneembaar, wat gecorreleerd kan zijn aan een toename van de verstrooiingskracht van het weefsel.

De gefitte gegevens leveren kwantitatieve optische biomarkers op die kunnen worden gevolgd als functie van de tijd na bestraling. Zo namen metingen van de zuurstofsaturatie in het weefsel progressief toe na bestraling. Deze kwantitatieve gegevens correleerden met een visuele graad van huidtoxiciteit, die na bestraling eveneens progressief toenam.

Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe diffuse optische spectroscopie kan worden ingezet voor de kwantitatieve score van huidtoxiciteit door straling. Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in twee of drie minuten worden uitgevoerd, mits dit correct gebeurt. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de DOS-probe voorzichtig aan te drukken om te voorkomen dat de vasculatuur wordt weggeduwd.

Deze techniek kan in het veld van de radiotherapie worden gebruikt als een manier om fysiologische parameters te koppelen bij het beschrijven van de respons van normaal weefsel op straling.