Dyfuzyjna spektroskopia optyczna do ilościowej oceny ostrej toksyczności skórnej wywołanej promieniowaniem jonizującym przy użyciu modelu mysiego

Ogólnym celem tej techniki rozproszonej spektroskopii optycznej jest opracowanie ilościowego biomarkera do opisu ostrego rumienia wywołanego promieniowaniem. Metoda ta może być stosowana w radioterapii jako biomarker predykcyjny do identyfikacji pacjentów zagrożonych ciężką toksycznością popromienną skóry. Tak więc główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia obiektywną i systematyczną metrykę do ilościowego określania toksyczności promieniowania skórnego.

Ja zademonstruję technikę dyfuzyjnej spektroskopii optycznej, a Elina, badaczka z Loo Lab, zajmie się myszami. Włącz elektronikę i poczekaj, aż system się uruchomi. Następnie wyłącz wszystkie lampy fluorescencyjne w pomieszczeniu i ustaw żarówki w pewnej odległości od urządzenia pomiarowego, aby zapewnić oświetlenie robocze.

Następnie ustaw przyrząd do wykonywania pomiarów ze skóry myszy. Ustaw parametry sygnału w następujący sposób. Ustaw czas zbierania na 25 milisekund, ustaw średnie sygnał na 25 i ustaw szerokość filtra boxcar na jeden.

Parametry te zapewniają rozsądną równowagę między czasem akwizycji a stosunkiem sygnału do szumu. Następnie, korzystając z niestandardowego zaprogramowanego oprogramowania do akwizycji, automatycznie uzyskaj odczyt tła przy wyłączonej diodzie LED. Następnie uzyskaj odczyt z rozproszonym współczynnikiem odbicia w dwóch odległościach separacji detektora źródła.

Wykonaj jeden pomiar przy 260 mikronach, a drugi przy 520 mikronach. Całkowity czas akwizycji powinien wynosić około dwóch sekund. Po znieczuleniu myszy przenieś ją do wysterylizowanego obszaru sondowania DOS.

Ustaw go na boku i przymocuj pysk do stożka nosowego dostarczającego 2% izofluranu w celu utrzymania znieczulenia. Teraz wysterylizuj sondę 70% etanolem, ale nie próbuj sterylizować skóry. Delikatnie przyłóż wysterylizowaną sondę do skóry bocznej.

Nie naciskaj zbyt mocno, ponieważ miejscowe naczynia krwionośne nie mogą być rozproszone przez ciśnienie sondy. Trzymając sondę, uzyskaj dane dotyczące współczynnika odbicia na obszarze dwóch centymetrów kwadratowych, który ma być naświetlany. Zbieraj dane w formie pięciu kropek, jak na kości.

Utrzymuj ten wzór i ciśnienie sondy na stałym poziomie we wszystkich kolejnych pomiarach. Po wykonaniu pomiarów umieść mysz w klatce regeneracyjnej. Gdy mysz odzyska sprawność, powtórz procedurę na następnej myszy.

Procedura ta jest dostosowana do dostępnego promiennika. Dostosuj go w razie potrzeby, aby naświetlić niewielką część skóry. Po znieczuleniu myszy delikatnie uszczypnij trochę skóry na jej boku i przyklej rozciągniętą skórę, aby utworzyć płat.

Następnie umieść mysz na stoliku z pleksiglasu i przykryj jej korpus niestandardowym przyrządem ołowianym. Użyj pudełka na ołowia, które jest dostępne z dwóch stron i ma okienko do napromieniania skóry. Następnie przeciągnij płat skóry przez okienko przyrządu i przyklej klapkę do sceny.

Jeśli mysz nie jest unieruchomiona przez przyrząd, należy podać jej zastrzyk znieczulający. Następnie umieść stolik z przyrządem i myszą w promienniku. Obliczyć wymaganą dawkę napromieniania.

Na przykład źródło promieniowania rentgenowskiego o natężeniu 160 kilonapięciów umieszczone w odległości 11 centymetrów odpowiednio napromieniowałoby skórę o natężeniu 6,3 miliampera przez 2,5 minuty. Następnie należy podać obliczoną dawkę. Po podaniu dawki zwierzęciu należy umieścić je z powrotem w klatce regeneracyjnej.

Po wyzdrowieniu ze znieczulenia wróć do myszy do jej normalnej wspólnej klatki mieszkaniowej. Myszy zostały napromieniowane i zmierzone zgodnie z opisem. Przed napromienianiem pobrano widma podstawowe z separacją źródła o wielkości 260 mikronów w atymicznym mysim modelu skóry.

Gruba zielona linia pokazuje matematyczne dopasowanie cienkiej niebieskiej linii. W porównaniu z pomiarami wykonanymi sześć dni po napromieniowaniu 40 odcieniami szarości, zaobserwowano różnice w kształcie widma między 550 a 600 nanometrami, prawdopodobnie z powodu wzrostu natlenionej hemoglobiny. Obserwuje się również niewielki wzrost bezwzględnego współczynnika odbicia, który może być skorelowany ze wzrostem mocy rozpraszania tkanek.

Dopasowane dane zwracają ilościowe biomarkery optyczne, które można śledzić w funkcji czasu po napromieniowaniu. Na przykład pomiary nasycenia tkanek tlenem stopniowo zwiększały się po napromieniowaniu. Te dane ilościowe korelowały z wizualnym stopniem toksyczności dla skóry, który również stopniowo zwiększał się po napromienianiu.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak stosować rozproszoną spektroskopię optyczną do ilościowej oceny toksyczności promieniowania skórnego. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu dwóch lub trzech minut, jeśli jest wykonywana prawidłowo. Podczas próby wykonania tej procedury ważne jest, aby delikatnie docisnąć sondę DOS, aby uniknąć rozproszenia układu krwionośnego.

Technika ta może być stosowana w dziedzinie radioterapii jako sposób łączenia parametrów fizjologicznych w opisie prawidłowej odpowiedzi tkanek na promieniowanie.