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JoVE Journal Cancer Research
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Cancer Research

पीईटी और एमआरआई एक ग्लियोब्लास्टोमा चूहा एक माइक्रो irradiator का उपयोग कर मॉडल के निर्देशित विकिरण

Published: December 28, 2017 doi: 10.3791/56601
Automatic Translation
1, 2, 3, 2, 1
1Department of Nuclear Medicine, Ghent University Hospital, 2IBiTech-MEDISIP, Department of Electronics and Information Systems, Ghent University, 3Department of Radiation Oncology, Ghent University Hospital

Summary

अतीत में, छोटे जानवर विकिरण आमतौर पर एक अच्छी तरह से delineated ट्यूमर मात्रा को लक्षित करने की क्षमता के बिना किया गया था । लक्ष्य था चूहों में मानव ग्लियोब्लास्टोमा के उपचार की नकल करना. एक छोटे से पशु विकिरण मंच का उपयोग करना, हम एक नैदानिक सेटिंग में पालतू-आधारित उप मात्रा बढ़ाने के साथ एमआरआई निर्देशित 3 डी अनुरूप विकिरण प्रदर्शन किया ।

Abstract

दशकों के लिए, छोटे जानवर विकिरण अनुसंधान ज्यादातर एक विशिष्ट या अच्छी तरह से delineated ट्यूमर की मात्रा को लक्षित करने की क्षमता के बिना सरल एकल बीम तकनीक लागू करने के लिए काफी कच्चे प्रयोगात्मक सेटअप का उपयोग किया गया था । विकिरण के वितरण तय विकिरण स्रोतों या रैखिक megavoltage (एमवी) एक्स-रे उत्पादन त्वरक का उपयोग कर हासिल किया गया था । इन उपकरणों के छोटे जानवरों के लिए आवश्यक उप मिलीमीटर परिशुद्धता को प्राप्त करने में असमर्थ हैं. इसके अलावा, उच्च खुराक के लिए वितरित स्वस्थ आसपास के ऊतक प्रतिक्रिया मूल्यांकन में बाधा. छोटे जानवर के अध्ययन और मनुष्यों के बीच अनुवाद को बढ़ाने के लिए, हमारा लक्ष्य एक चूहे के मॉडल में मानव ग्लियोब्लास्टोमा के उपचार की नकल करने के लिए किया गया था । एक नैदानिक सेटिंग में एक अधिक सटीक विकिरण सक्षम करने के लिए, हाल ही में, सटीक छवि निर्देशित छोटे जानवर विकिरण अनुसंधान प्लेटफार्मों विकसित किया गया । मानव योजना प्रणाली के लिए इसी तरह, इन सूक्ष्म irradiators पर उपचार योजना गणना टोमोग्राफी (सीटी) पर आधारित है । हालांकि, सीटी पर कम नरम ऊतक कन्ट्रास्ट यह बहुत चुनौतीपूर्ण मस्तिष्क के रूप में कुछ ऊतकों में लक्ष्य स्थानीयकृत करने के लिए बनाता है । इसलिए, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग शामिल (एमआरआई), जो उत्कृष्ट कोमल ऊतक के विपरीत सीटी की तुलना में है, विकिरण के लिए लक्ष्य का एक और अधिक सटीक विरेखांकन सक्षम होगा । पिछले दशक में भी जैविक इमेजिंग तकनीक, जैसे पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) विकिरण चिकित्सा उपचार मार्गदर्शन के लिए ब्याज प्राप्त की । पीईटी जैसे, ग्लूकोज की खपत, एमिनो एसिड परिवहन, या हाइपोक्सिया, ट्यूमर में वर्तमान के दृश्य को सक्षम बनाता है । एक उच्च खुराक के साथ ट्यूमर के उन अत्यधिक प्रफलन या रेडियो प्रतिरोधी भागों लक्ष्यीकरण एक अस्तित्व लाभ दे सकता है । इस परिकल्पना जैविक ट्यूमर मात्रा (BTV), पारंपरिक सकल लक्ष्य मात्रा (GTV), नैदानिक लक्ष्य मात्रा (टीवी), और योजना बनाई लक्ष्य मात्रा (पीटीवी) के अलावा की शुरूआत करने के लिए नेतृत्व किया ।

गेंट विश्वविद्यालय, एक माइक्रो irradiator, एक छोटे जानवर पालतू पशु के नैदानिक इमेजिंग लैब में, और एक 7 टी छोटे जानवर एमआरआई उपलब्ध हैं । एक ग्लियोब्लास्टोमा चूहा मॉडल में एमआरआई-निर्देशित विकिरण और पीईटी-निर्देशित उप-मात्रा बढ़ाने का लक्ष्य शामिल था ।

Introduction

उच्च ग्रेड तंत्रिकाबंधार्बुद वर्तमान उपचार विधियों के बावजूद 1 वर्ष की एक औसत अस्तित्व के साथ सबसे आम और सबसे आक्रामक वयस्कों में घातक मस्तिष्क ट्यूमर है । देखभाल के मानक संयुक्त बाह्य बीम विकिरण चिकित्सा (आरटी) और temozolomide (TMZ), रखरखाव TMZ1,2,3के बाद द्वारा पीछा किया और अधिक से अधिक शल्य लकीर शामिल हैं । TMZ की शुरूआत के बाद से अब अधिक से अधिक 15 साल पहले, इन ट्यूमर के उपचार में कोई महत्वपूर्ण सुधार किया गया है । इसलिए, नई चिकित्सीय रणनीतियों के कार्यांवयन अत्यावश्यक है, लेकिन पहले छोटे पशु कैंसर थेरेपी मॉडल (ज्यादातर चूहों और चूहों) में जांच की जानी चाहिए । ट्यूमर-असर कुतर मॉडल नए और जटिल विकिरण प्रोटोकॉल की प्रभावकारिता की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, संभवतः अंय (नए) उपचार एजेंटों के साथ संयुक्त, विकिरण प्रतिक्रिया का आकलन करने के लिए या रेडियो सुरक्षात्मक एजेंटों की जांच करने के लिए । नैदानिक विकिरण अनुसंधान का एक प्रमुख लाभ नियंत्रित प्रयोगात्मक शर्तों के तहत काम करने की क्षमता है बड़े साथियों का उपयोग कर त्वरित डेटा में जिसके परिणामस्वरूप कुतर के छोटे उंर के कारण उपज । इसके बाद नैदानिक निष्कर्षों में एक नैदानिक परीक्षण में अनुवाद किया जाना चाहिए एक बहुत तेजी से और अधिक कुशल तरीके से वर्तमान अभ्यास में4।

छोटे जानवर विकिरण प्रयोगों पिछले दशकों में आम तौर पर निश्चित विकिरण स्रोतों का उपयोग कर प्राप्त किया गया है5,6,7, जैसे, १३७सीएस और ६०सह, आइसोटोप, या रैखिक त्वरक मानव नैदानिक उपयोग के लिए इरादा, एमवी एक्स-रे6,8,9,10,11के साथ एक एकल विकिरण क्षेत्र लागू । हालांकि, इन उपकरणों के छोटे जानवरों12के लिए आवश्यक है जो उप मिलीमीटर परिशुद्धता, तक पहुँच नहीं है । इसके अलावा, एमवी एक्स रे इस तरह के एक खुराक का निर्माण के रूप में radiating छोटे लक्ष्य के लिए अनुपयुक्त विशेषताओं है, बीम के प्रवेश क्षेत्र में हवा में ऊतक इंटरफेस पशु आकार ही के क्रम में एक हद तक के साथ4,6 ,8,9,10,11. बाद यह काफी को एक समान खुराक एक ट्यूमर देने के लिए चुनौतीपूर्ण बनाता है, जबकि सामांय मस्तिष्क ऊतक4,8,9,10,11के आसपास बख्शना । इसलिए, यह स्पष्ट नहीं है कि किस हद तक वर्तमान पशु अध्ययन अभी भी आधुनिक आरटी अभ्यास के लिए प्रासंगिक है12। इस संबंध में, हाल ही में तीन आयामी विकसित (3 डी) अनुरूप छोटे जानवर सूक्ष्म irradiators उन्नत 3 डी छवि के बीच तकनीकी अंतर पुल करने का वादा कर रहे हैं-निर्देशित आरटी तकनीक, इस तरह की तीव्रता संग्राहक विकिरण चिकित्सा (IMRT) के रूप में या अनुरूप आर्क्स मानव और वर्तमान छोटे जानवर विकिरण4,13में इस्तेमाल किया । इन प्लेटफार्मों एक kilovoltage (केवी) एक्स-रे स्रोत का उपयोग करने के लिए तेज penumbras प्राप्त करने और खुराक बिल्ड-अप से बचने के लिए बनाते हैं । इन प्लेटफार्मों पशु स्थिति, इमेजिंग और विकिरण उपचार के लिए एक केवी एक्स-रे स्रोत के लिए एक कंप्यूटर नियंत्रित चरण शामिल हैं, एक रोटेशन गैन्ट्री विधानसभा विभिन्न कोणों से विकिरण वितरण की अनुमति देने के लिए, और एक collimating प्रणाली विकिरण बीम आकार करने के लिए 4. २०११ में, एक माइक्रो irradiator गेंट विश्वविद्यालय (चित्रा 1) के नैदानिक इमेजिंग लैब में स्थापित किया गया था । यह प्रणाली आधुनिक मानव रेडियोथेरेपी अभ्यास के समान है और इस तरह के अन्य चिकित्सा, जटिल विकिरण योजनाओं के साथ विकिरण के तालमेल के रूप में कई प्रकार के नैदानिक प्रयोगों, सक्षम बनाता है, और छवि निर्देशित उप लक्ष्य को बढ़ावा देने के अध्ययन ।

इन माइक्रो-irradiators पर उपचार योजना सीटी पर आधारित है, जो मानव नियोजन प्रणालियों14,15के समकक्ष है । सीटी इमेजिंग के लिए, एक ऑन-बोर्ड एक्स-रे डिटेक्टर एक ही केवी एक्स-रे ट्यूब है कि उपचार के दौरान प्रयोग किया जाता है के साथ संयोजन में प्रयोग किया जाता है । सीटी इमेजिंग यह सही जानवर स्थिति के लिए अनुमति देता है और विभाजन के माध्यम से व्यक्तिगत विकिरण खुराक गणना के लिए आवश्यक जानकारी प्रदान करता है के रूप में प्रयोग किया जाता है । हालांकि, सीटी इमेजिंग में कम सॉफ्ट-टिशू कंट्रास्ट के कारण छोटे जानवरों के ब्रेन में ट्यूमर, जैसे हाई ग्रेड तंत्रिकाबंधार्बुद को आसानी से delineated नहीं किया जा सकता । बहु के शामिल-मोडल इमेजिंग इसलिए एक सटीक लक्ष्य मात्रा के लिए आवश्यक है । सीटी की तुलना में, एमआरआई काफी बेहतर कोमल ऊतक कंट्रास्ट प्रदान करता है । यह बहुत आसान घाव सीमाओं कि लक्ष्य मात्रा का एक बहुत बेहतर विरूपण में परिणाम होगा कल्पना करने के लिए, बेहतर घाव विकीर्ण और आसपास के ऊतकों से बचने में मदद करने के लिए, के रूप में चित्रा 24में सचित्र है, 16. एक अतिरिक्त लाभ यह है कि एमआरआई गैर विकिरण का उपयोग करता है, सीटी के विपरीत है कि विकिरण का उपयोग कर रहा है । एमआरआई के प्रमुख नुकसान अपेक्षाकृत लंबे समय अधिग्रहण और उच्च परिचालन लागत रहे हैं । यह महत्वपूर्ण है कि एमआरआई स्कैन खुराक गणना के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता, के रूप में वे आवश्यक इलेक्ट्रॉन घनत्व जानकारी प्रदान नहीं करते, हालांकि प्रगति इस क्षेत्र में किया जा रहा है, भी श्री के हाल के विकास के साथ LINACS । जैसे, एक संयुक्त सीटी/एमआरआई डेटासेट घातक तंत्रिकाबंधार्बुद के विकिरण की योजना बनाने के लिए पसंद की विधि है, दोनों की जानकारी लक्ष्यीकरण के लिए आवश्यक (एमआरआई-आधारित मात्रा) और खुराक गणना (सीटी आधारित इलेक्ट्रॉन घनत्व) के लिए.

छोटे जानवर विकिरण और नैदानिक दिनचर्या के बीच की खाई को कम करने के लिए, एमआरआई स्पष्ट रूप से माइक्रो irradiator के काम के प्रवाह में एकीकृत की जरूरत है, एमआरआई और सीटी, जो तुच्छ से दूर है के बीच एक सही पंजीकरण की आवश्यकता है । इस पत्र में, चूहों में F98 ग्लियोब्लास्टोमा के एमआरआई-निर्देशित 3 डी अनुरूप विकिरण के लिए हमारे प्रोटोकॉल पर चर्चा की है, जो हाल ही में17प्रकाशित किया गया है ।

हालांकि माइक्रो irradiator के कार्यप्रवाह में सीटी और एमआरआई शामिल छोटे जानवर विकिरण अनुसंधान में एक स्पष्ट कदम आगे है, इन संरचनात्मक इमेजिंग तकनीक हमेशा लक्ष्य मात्रा की एक पूरी परिभाषा की अनुमति नहीं है । सीटी और एमआरआई पर मस्तिष्क में रोग परिवर्तन वृद्धि हुई पानी की सामग्री (सूजन) और रक्त मस्तिष्क बाधा या इसके विपरीत वृद्धि के रिसाव की विशेषता है । हालांकि, दोनों के विपरीत-वृद्धि और अति-टी 2 पर तीव्र क्षेत्रों भारित एमआरआई हमेशा ट्यूमर हद का एक सटीक उपाय नहीं कर रहे हैं ।ट्यूमर कोशिकाओं को अभी तक इसके विपरीत के हाशिए से परे पता लगाया गया है-वृद्धि12। इसके अलावा, इन तकनीकों में से कोई भी ट्यूमर के भीतर सबसे आक्रामक भागों की पहचान कर सकते हैं, जो चिकित्सीय प्रतिरोध और ट्यूमर पुनरावृत्ति के लिए जिंमेदार हो सकता है । इसलिए, पीईटी की तरह आणविक इमेजिंग तकनीक से अतिरिक्त जानकारी आरटी लक्ष्य मात्रा परिभाषा के लिए एक जोड़ा मूल्य हो सकता है क्योंकि इन तकनीकों को vivo मेंजीवविज्ञान रास्ते कल्पना करने के लिए सक्षम12,18, 19.

२००० में, लिंग एट अल । रेडियोथेरेपी कार्यप्रवाह में संरचनात्मक और कार्यात्मक इमेजिंग एकीकृत द्वारा जैविक लक्ष्य मात्रा (BTV) की अवधारणा की शुरुआत की, जो वे बहुआयामी अनुरूप रेडियोथेरेपी कहा जाता है20। इस संभावना को एक गैर एक लक्ष्य के लिए उदाहरण पालतू छवियों का उपयोग कर क्षेत्र को एक समान खुराक देने के द्वारा लक्ष्यीकरण खुराक में सुधार बनाता है । ट्यूमर मचान के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया पीईटी अनुरेखक और उपचार प्रतिक्रिया की निगरानी करने के लिए fluor है-18 (18F) लेबल fluorodeoxyglucose (FDG), जो ग्लूकोज चयापचय21visualizes. सिर और गर्दन के कैंसर में, पिछले अध्ययनों से पता चला है कि 18एफ FDG पीईटी का उपयोग वास्तविक ट्यूमर की मात्रा का एक बेहतर अनुमान के लिए नेतृत्व किया, के रूप में रोग नमूनों द्वारा परिभाषित, सीटी और एमआरआई22के साथ तुलना में । प्राथमिक मस्तिष्क ट्यूमर में, जहां FDG सामांय मस्तिष्क से बहुत मजबूत पृष्ठभूमि संकेत के कारण उपयोगी नहीं है, एमिनो एसिड, जैसे कि 11सी-मिथीयोनाईन और अधिक हाल ही में 18एफ fluoroetthyltyrosine (FET), GTV के लिए जांच की गई है अक्सर अमीनो एसिड पीईटी और एमआरआई आधारित GTVs23के बीच मतभेदों को चिह्नित के साथ विरेखांकन । हालांकि, कोई संभावित इस खोज के अर्थ की जांच परीक्षण अभी तक प्रदर्शन किया गया है । इस अध्ययन में, हम अमीनो-एसिड अनुरेखक 18एफ-FET और हाइपोक्सिया अनुरेखक 18एफ-fluoroazomycin-arabinoside (18एफ-FAZA) का चयन किया. 18 f-FET और 18एफ-FAZA का चयन किया गया क्योंकि एक बढ़ी हुई अमीनो-एसिड को दृढ़ता से जीबी ट्यूमर में प्रसार दर के साथ संबंधित है, जबकि एक हाइपोक्सिया पालतू-अनुरेखक के लिए प्रतिरोध के साथ संबंधित है (chemo) रेडियोथेरेपी18 , 23. उप मात्रा बढ़ाने के माइक्रो-irradiator का उपयोग कर एक अतिरिक्त विकिरण खुराक देने के द्वारा अनुकूलित किया गया था एक पालतू चूहों में F98 GB ट्यूमर का हिस्सा परिभाषित.

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Protocol

अध्ययन में पशु प्रयोगों (ECD 09/23 और ECD 12/28) के लिए एथिक्स कमेटी द्वारा अनुमोदित किया गया था । सभी वाणिज्यिक विवरण सामग्री की तालिकामें पाया जा सकता है ।

1. F98 जीबी रैट सेल मॉडल

  1. संस्कृति F98 GB कोशिकाओं, ATCC से प्राप्त की, Dulbecco के संशोधित ईगल मध्यम का उपयोग monolayers में, 10% बछड़ा सीरम, 1% पेनिसिलिन, 1% streptomycin, 1% L-glutamine, और ०.१% amphotericin बी, और एक सह में जगह2 मशीन (5% co2 और ३७ ° c).
  2. मादा फिशर F344 चूहों (शरीर का वजन १७० ग्राम) के मस्तिष्क में तंत्रिकाबंधार्बुद कोशिकाओं को लगाना.
    1. बाँझ उपकरणों का उपयोग करें और हर समय बाँझ दस्ताने पहनते हैं ।
    2. Anesthetize एक इंसुलिन सिरिंज (1 मिलीलीटर, 29 ग्राम) के साथ ७४ मिलीग्राम/किलो ketamine और 11 मिलीग्राम/kg xylazine intrapertioneally (IP) का मिश्रण इंजेक्शन द्वारा चूहों को एक साथ. अंग की वापसी पलटा की प्रतिक्रिया के अभाव द्वारा anesthetization की पुष्टि करें । नाक और कान के लिए निर्धारण बिंदुओं का उपयोग कर एक स्टीरियोटैक्टिक डिवाइस में चूहों को स्थिर करना । एक carbomer नेत्र जेल संज्ञाहरण के तहत जबकि आंखों का सूखापन को रोकने के लिए जगह है ।
    3. आंख के स्तर से खोपड़ी की पीठ पर चूहे दाढ़ी और povidone-आयोडीन के साथ त्वचा को संक्रमित ।
    4. 2 सेमी की एक midline खोपड़ी चीरा के माध्यम से खोपड़ी बेनकाब, और सही ललाट गोलार्द्ध में bregma के लिए एक 1 मिमी छेद (डायमंड ड्रिल) 2 मिमी पीछे और २.५ मिमी पार्श्व कर ।
    5. डालें एक stereotactically गाइडेड इंसुलिन सुई (29 जी) और सुई 5 µ l सेल निलंबन (२०,००० F98 GB कोशिकाओं) 3 मिमी गहरी एक microsyringe पंप नियंत्रक का उपयोग (सेटिंग्स: इंजेक्षन (I50), दर 1 nL/एस (001 SDN)).
    6. धीरे सिरिंज वापस लेने और हड्डी मोम के साथ चीरा बंद. त्वचा टांका और povidone-आयोडीन के साथ शुद्ध करना ।
    7. जानवर के बाद सर्जरी के शरीर के तापमान को स्थिर एक लाल लैंप का उपयोग कर । चूहे की जागृति पर नजर रखने के लिए जब तक यह पर्याप्त चेतना को प्राप्त किया है स्टर्नल recumbency बनाए रखने के लिए । पूरी तरह से बरामद जब तक पशु अन्य जानवरों की कंपनी के लिए वापस नहीं करते । पर्यावरण नियंत्रित शर्तों के तहत सभी पशुओं रखें (12 घंटे सामांय प्रकाश/अंधेरे चक्र, 20-24 ° c, और 40-70% सापेक्षिक आर्द्रता) भोजन और पानी के साथ विज्ञापन libitum। अपने शरीर के वजन, भोजन, पानी के सेवन, और उनकी गतिविधि और सामान्य व्यवहार की निगरानी द्वारा बारीकी से जानवरों का पालन करने के लिए सुनिश्चित करें । पशुओं को euthanize करने के लिए pentobarbital सोडियम की एक घातक खुराक का उपयोग करें (१६० मिलीग्राम/यदि 20% शरीर के वजन की गिरावट मनाया जाता है या जब सामांय व्यवहार बुरी तरह से बिगड़ती है (उदा., सौंदर्यीकरण की कमी) ।

2. ट्यूमर के विकास की पुष्टि

नोट: ट्यूमर वृद्धि का मूल्यांकन 8 दिन बाद टी 2 का उपयोग टीका-भारित एमआरआई, गतिशील इसके विपरीत-बढ़ाया एमआरआई (DCE-एमआरआई), और इसके विपरीत-बढ़ाया T1-भारित एमआरआई । जब ट्यूमर २.५ x २.५ x २.५ mm3का एक आकार तक पहुंच जाता है, चिकित्सा के लिए चूहे का चयन करें ।

  1. सबसे पहले, एक ६० सेमी लंबी ट्यूब, जो नसों के पार्श्व पूंछ नस में रखा जाता है के लिए एक 30 जी सुई कनेक्ट । Anesthetize 2% ऑक्सीजन के साथ मिश्रित isoflurane के साथ एक नाक शंकु के माध्यम से चूहों (०.३ L/ पुष्टि anesthetization जब चूहों अंग की वापसी पलटा का जवाब नहीं है । एक गर्म कंबल के साथ चूहों को कवर और एमआरआई बिस्तर में उन्हें जगह है । सूखापन को रोकने के लिए एक carbomer नेत्र जेल का प्रयोग करें ।
  2. धारक में एक निश्चित चूहे मस्तिष्क की सतह का तार के साथ बिस्तर प्लेस, और एक ७२ mm चूहे पूरे शरीर ट्रांसमीटर कुंडल में बिस्तर की स्थिति ।
  3. एक स्थानीयकरण प्रदर्शन एक टी 2 के बाद स्कैन-भारित स्पिन-इको स्कैन ट्यूमर के विकास का आकलन करने के लिए । टी 2-एमआरआई अनुक्रम विवरण: TR/ते 3661/37.1 ms, १०९ µm आइसोट्रोपिक में विमान संकल्प, स्लाइस मोटाई ६०० µm, 4 औसत, टीए 9 मिन ४५ एस ।
  4. अगर टी 2 पर ट्यूमर की पुष्टि की है भारित अधिग्रहण, नसों में रखा टयूबिंग (एमआरआई इसके विपरीत एजेंट; ०.४ मिलीलीटर/30 एस DCE-एमआरआई अधिग्रहण के शुरू होने के बाद एक गैडोलीनियम युक्त विपरीत एजेंट सुई । 12 मिनट के दौरान DCE-एमआरआई मोल एक एक टुकड़ा (1 मिमी टुकड़ा मोटाई) में एक तेजी से कम कोण शॉट (फ्लैश) अनुक्रम का उपयोग कर । का प्रयोग करें एक में विमान स्थानिक संकल्प के (३१२ µm2) और १.३४ एस के एक लौकिक संकल्प ।
  5. छवि अनुक्रम विश्लेषण उपकरण का उपयोग करना, समय के साथ संकेत तीव्रता साजिश करने के लिए संदिग्ध ट्यूमर क्षेत्र के भीतर ब्याज (रॉय) के एक क्षेत्र का चयन करें । इसके बाद, ग्लियोब्लास्टोमा की उपस्थिति की पुष्टि करने के लिए परिणामी DCE वक्र के आकार का विश्लेषण (चित्रा 3) ।
  6. अंत में, एक कंट्रास्ट-बढ़ाया T1-भारित स्पिन-इको अनुक्रम प्राप्त । T1-एमआरआई अनुक्रम विवरण: TR/ते 1539/9.7 ms, ११७ µm आइसोट्रोपिक में विमान संकल्प, स्लाइस मोटाई ६०० µm, 3 औसत, टा 4 ंयूनतम 15 एस । ठेठ कंट्रास्ट-बढ़ाया T1-भारित श्री छवियों चित्रा 2में दिखाए जाते हैं ।
  7. T1-भारित अनुक्रम को अंतिम रूप देने के बाद, पशु निरंतर पर्यवेक्षण के तहत जाग कर सकते हैं, जब तक यह पूर्ण चेतना.

3. लक्ष्य मात्रा चयन के लिए Multimodality इमेजिंग

ध्यान दें: करने के लिए एमआरआई-निर्देशित उप मात्रा बढ़ाने के साथ F98 जीबी चूहा मॉडल के 3 डी अनुरूप विकिरण का प्रदर्शन करने में सक्षम हो, 3 इमेजिंग रूपरेखा प्रदर्शन करने की आवश्यकता है । सबसे पहले, ट्रेसर सुई, तो अनुरेखक के दौरान एमआरआई प्रदर्शन, बाद में एक स्थिर पालतू अधिग्रहण और एक इलाज की योजना बना सीटी प्रदर्शन.

  1. Anesthetize 2% ऑक्सीजन के साथ मिश्रित isoflurane के साथ एक नाक शंकु का उपयोग कर जानवरों (०.३ L/ पुष्टि anesthetization जब चूहों अंग की वापसी पलटा का जवाब नहीं है । संज्ञाहरण के तहत जबकि सूखापन को रोकने के लिए एक carbomer नेत्र जेल का प्रयोग करें ।
  2. डालें एक कैथेटर (26 जी) पूंछ नस में, २०० µ एल खारा में भंग पीईटी रेडियोधर्मी अनुरेखक के ३७ MBq के इंजेक्शन को सक्षम करने से. या तो सुई 18एफ-FET या 18एफ-FAZA, 30 मिनट या 2 ज पालतू अधिग्रहण से पहले, क्रमशः ।
  3. एमआरआई कंट्रास्ट एजेंट (०.४ मिलीलीटर/सुई) नसों में पूंछ का उपयोग कर कैथेटर 15 मिनट से पहले पालतू अधिग्रहण ।
  4. एक घर में बना multimodality बिस्तर पर चूहों प्लेस और हुक और पाश फास्टनरों का उपयोग कर सुरक्षित, इमेजिंग और सूक्ष्म विकिरण के दौरान एक निश्चित स्थिति को बनाए रखने (चित्रा 1) ।
  5. तीन multimodality मार्करों (पानी से भरी केशिकाओं) के नीचे, ऊपर, और खोपड़ी के दाईं ओर पर ठीक करें । चूहा प्लेस, अभी भी multimodality बिस्तर पर तय, एमआरआई स्कैनर के पशु धारक में, चूहे मस्तिष्क की सतह का तार ठीक है और इस सेट अप एक ७२ mm चूहा पूरे शरीर ट्रांसमीटर कुंडल में स्थिति । एक स्थानीयकरण एक कंट्रास्ट-बढ़ाया T1-भारित स्पिन-इको अनुक्रम के बाद स्कैन करते हैं ।
  6. पशु परिवहन एक 18एफ-FET या 18एफ-FAZA पालतू अधिग्रहण प्रदर्शन करने के लिए । एक 30 मिनट स्थैतिक पीईटी सूची में स्कैन-मोड प्राप्त करें । 18एफ-FAZA इंजेक्शन के बाद 18एफ-FET इंजेक्शन या 2 एच के बाद स्कैन या तो 30 मिनट का अधिग्रहण किया जाना चाहिए ।
एक २०० × २०० × ६४ मैट्रिक्स में एक 2d अधिकतम संभावना उंमीद अधिकतम (MLEM) एल्गोरिथ्म ६० पुनरावृत्तियों और ०.५ × ०.५ × १.१५७ मिमी का एक voxel आकार का उपयोग करके सभी पालतू स्कैन का पुनर्निर्माण ।
  • पशु प्लेस, अभी भी multimodality बिस्तर पर तय, एक प्लास्टिक धारक माइक्रो irradiator के चार अक्ष रोबोट पोजीशनिंग टेबल पर सुरक्षित पर । एक उच्च संकल्प उपचार योजना सीटी स्कैन 1 मिमी और एक 20 x 20 सेमी (१,०२४ x १,०२४ पिक्सेल) की एक एल्यूमीनियम फिल्टर का उपयोग अमली एसआई फ्लैट पैनल डिटेक्टर का प्रदर्शन । ०.२ मिमी के एक आइसोट्रोपिक voxel आकार के साथ सीटी छवियों को खंगाला । ७० केवी और ०.४ एमए, क्रमशः ट्यूब वोल्टेज और ट्यूब चालू ठीक । ३६० डिग्री से अधिक ३६० अनुमानों की कुल प्राप्त ।

    • 4. आरटी उपचार योजना

    1. उपचार योजना के लिए पूर्व नैदानिक उपचार योजना प्रणाली (PCTPS) का उपयोग करें । PCTPS में योजना सीटी आयात और मैन्युअल तीन अलग ऊतक वर्गों में इस सीटी छवि खंड: अस्थि, कोमल ऊतक, और हवा. इस मैनुअल विभाजन योजना सीटी पर तीन अलग ग्रे मूल्य थ्रेसहोल्ड को परिभाषित करने पर आधारित है । ये मैन्युअल रूप से चयनित धूसर मान थ्रेशोल्ड्स चुना जाना चाहिए ऐसी है कि मस्तिष्क में हवा अनुपस्थित है और खोपड़ी की हड्डी की मोटाई गैर शून्य है. एक बार इन थ्रेसहोल्ड परिभाषित कर रहे हैं, सामग्री घनत्व हड्डी के लिए PCTPS द्वारा आवंटित कर रहे हैं, कोमल ऊतक, और हवा (चित्रा 4).
    2. केवल एमआरआई मार्गदर्शन की जरूरत है, तो एमआरआई स्कैन और PCTPS का उपयोग कर योजना सीटी के साथ सह रजिस्टर लोड ।
      1. multimodality मार्करों, और खोपड़ी (तीन अनुवाद और तीन घुमाव), कठोर शरीर परिवर्तनों का उपयोग करें । एमआरआई पर काले संकेत के साथ सीटी पर खोपड़ी की वृद्धि हुई संकेत तीव्रता ओवरले द्वारा, एक सटीक संलयन हासिल किया जा सकता है (चित्रा 5) ।
      2. के केंद्र में विकिरण के लिए लक्ष्य का चयन करें इसके विपरीत-T1-भारित एमआरआई पर ट्यूमर बढ़ाने, चित्रा 6 और चित्रा 7देखें ।
    3. जब अतिरिक्त पालतू जानकारी शामिल किया जाना चाहिए, एक सीटी/एमआरआई/पालतू सह-चिकित्सा छवि ठहराव सॉफ्टवेयर (BIQS) का उपयोग कर पंजीकरण शामिल हैं ।
      1. पालतू/एमआरआई छवि संलयन (चित्र 8) को प्राप्त करने के लिए BIQS में भ्रमण उपकरण का उपयोग करें । सह पंजीकरण के बाद, BIQS (चित्रा 9) में वृद्धि हुई पीईटी अनुरेखक के केंद्र में लक्ष्य का चयन करें और निम्नलिखित रूपांतरण का उपयोग कर PCTPS में मैन्युअल निर्देशांक दर्ज करें: x →-x, y → z, और Z →-y.
      2. निर्धारित खुराक, आर्क्स की संख्या, चाप स्थिति, आर्क्स की रोटेशन रेंज का चयन करें, और संधानक आकार (चित्र 10) ।
      3. एमआरआई-गाइडेड आरटी के लिए, निंन सेटिंग्स का उपयोग करें: एक निर्धारित खुराक 20 Gy, 3 आर्क्स के सोफे कोण पर तैनात-४५ °, 0 °, और १२० ° के चाप घुमाव के साथ ४५ °, और 5 x 5 मिमी के एक संधानक आकार ।
      4. पीईटी-एमआरआई-गाइडेड आरटी के लिए, निम्न सेटिंग्स का उपयोग करें: एक निर्धारित खुराक 20 Gy 3 आर्क्स और एक 5 x 5 मिमी संधानक और अतिरिक्त 5 Gy का उपयोग कर उप-मात्रा बढ़ाने के लिए 3 गैर-तंरग आर्क्स और एक 1 एक्स 1 मिमी संधानक का उपयोग कर. सभी आर्क्स के लिए १२० ° के एक रोटेशन का चयन करें, जबकि सोफे की स्थिति को बदलने (-४५ °, 0 °, और ४५ °) ।
    4. PCTPS का उपयोग कर लक्ष्य के लिए निर्धारित खुराक देने के लिए पशु और बीम वितरण मापदंडों के भीतर खुराक वितरण की गणना. वास्तविक विकिरण से पहले, विकिरण के दौरान किसी भी टकराव को रोकने के लिए अलग सोफे पदों पर चाप घुमाव का परीक्षण करें ।
    5. वास्तविक विकिरण के लिए, एक ०.१५ मिमी तांबे फिल्टर का चयन करें, २२० केवी के लिए एक्स-रे वोल्टेज सेट, 13 mA के लिए एक्स-रे वर्तमान सेट, और गैन्ट्री पर सही संधानक स्थिति । PCTPS से माइक्रो-irradiator करने के लिए उपयुक्त बीम वितरण पैरामीटर्स स्थानांतरित करके RT निष्पादित करें ।
    6. इन प्रक्रियाओं के दौरान, चूहा सतत isoflurane संज्ञाहरण के तहत रखा जाता है (2% isoflurane, ऑक्सीजन के साथ मिश्रित ०.३ L/ पिछले चाप के निष्पादन के बाद, पशु निरंतर पर्यवेक्षण के तहत जाग कर सकते हैं, जब तक यह पूर्ण चेतना को पुनः प्राप्त ।

    5. खुराक मात्रा हिस्टोग्राम (DVHs)

    नोट: ट्यूमर लक्ष्य मात्रा और आसपास के सामान्य मस्तिष्क ऊतक के लिए दिया वास्तविक खुराक की तुलना करने के लिए, DVHs की गणना.

    1. का एक खंड-ब्याज (वोई) के आसपास ट्यूमर और T1-भारित विपरीत पर सामान्य मस्तिष्क-बढ़ाया श्री छवियों मतलब, अधिकतम, और न्यूनतम खुराक (चित्र 11) की गणना करने के लिए ड्रा.
    2. अधिक से अधिक मतलब के लिए एक किराए के रूप में, और ट्यूमर मात्रा और सामांय मस्तिष्क ऊतक की मात्रा को कम खुराक, डी2, डी५०, और d९०की गणना । D मात्रा के एक्स% द्वारा प्राप्त खुराक के लिए खड़ा है, उपलिपि द्वारा चिह्नित, और परिणामस्वरूप DVH से प्राप्त किया जा सकता है ।

    6. TMZ और अन्तर्वासना कीमोथेरेपी

    1. रोगियों में ग्लियोब्लास्टोमा के उपचार की नकल करने के लिए, 29 मिलीग्राम/kg के आईपी इंजेक्शन का उपयोग करके सहवर्ती रसायन चिकित्सा 25% dimethylsulfoxide (DMSO) के साथ खारा में भंग TMZ 5 दिन के लिए एक दिन में शुरू करने के लिए 4 विकिरण के दिन24। 25. प्रयोग 1 मिलीलीटर, 29 जी इंसुलिन सिरिंज इंजेक्शन के प्रशासन के लिए ।
    2. नियंत्रण समूह के लिए, TMZ के बिना कदम ६.१ से इंजेक्शन प्रशासन ।

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    Representative Results

    एक नैदानिक मॉडल में ग्लियोब्लास्टोमा के विकिरण के लिए मानव उपचार पद्धति की नकल करने के लिए, एमआरआई-निर्देशित रेडियोथेरेपी का समावेश आवश्यक था । PCTPS और माइक्रो-irradiator इंटरफेस का उपयोग हम कई अनुरूप गैर ग्लियोब्लास्टोमा तंरग के साथ चूहों में F98 आर्क्स विकीर्ण करने में सक्षम थे इसके विपरीत-T1-भारित एमआरआई17पर संवर्धित क्षेत्र को लक्षित । एक बहु के साथ संयोजन में कठोर शरीर परिवर्तनों-मोडल बिस्तर एमआरआई और योजना सीटी के बीच छवि पंजीकरण के लिए इस्तेमाल किया गया । विकिरण के लिए isocenter के केंद्र में चुना गया था इसके विपरीत-T1-भारित एमआरआई (चित्रा 7) पर बढ़ाया ट्यूमर क्षेत्र.

    खुराक वितरण और का मतलब है, न्यूनतम, और अधिक से अधिक खुराक का लक्ष्य मात्रा और सामान्य मस्तिष्क ऊतक की मात्रा की संचयी DVHs पांच विभिन्न जानवरों के लिए गणना की गई (चित्र 12). नैदानिक विकिरण प्रोटोकॉल और एक इष्टतम खुराक वितरण के साथ समानता के आधार पर, तीन गैर तंरग आर्क्स का उपयोग कर एक खुराक योजना का चयन किया गया था. बाद लागू करने, लक्ष्य की मात्रा का ९०% वांछित खुराक प्राप्त किया, जबकि सामान्य मस्तिष्क ऊतक के लिए खुराक को कम करने17.

    F98 चूहा ग्लियोब्लास्टोमा मॉडल के एमआरआई-निर्देशित विकिरण की व्यवहार्यता की पुष्टि करने के बाद, हम के लिए आर टी योजना के लिए नैदानिक कार्यप्रवाह में पीईटी आधारित उप मात्रा बढ़ाने को शामिल करने की कोशिश की । हम 3 इमेजिंग रूपरेखा गठबंधन करने में सक्षम थे, पहले एमआरआई प्रदर्शन, तो पीईटी, और अंत में सीटी जबकि चूहा एक घर में बनाया multimodality बिस्तर पर तय हो गया है (चित्रा 1) । इन विधियों के सह-पंजीकरण के लिए, हमने BIQS का उपयोग किया, कठोर मिलान (चित्र 8) के लिए बहुत अधिक उपकरण सक्षम करना । एक साधारण परिवर्तन लागू, दोनों श्री आधारित और पीईटी आधारित isocenter (चित्रा 9) PCTPS को हस्तांतरित किया जा सकता है । चित्रा 13में, दोनों एमआरआई और PCTPS में खुराक गणना के बाद विकिरण के लिए पीईटी-आधारित isocenter दिखाया जाता है । पूरे कंट्रास्ट-बढ़ाने की मात्रा को विकीर्ण करने के लिए हमने 5 x 5 संधानक और तीन आर्क्स रोटेटिंग १२० ° का चयन किया है । के लिए सबसे अधिक चयापचय सक्रिय ट्यूमर 18एफ-FET पीईटी या सबसे hypoxic ट्यूमर 18एफ-FAZA पालतू जानवर, 5 Gy की एक खुराक पर पहचान की पहचान भाग का चयन किया गया था और 1 मिमी व्यास का एक संधानक का उपयोग कर दिया । फिर, 3 आर्क्स घूर्णन १२० ° लागू होते हैं ।

    Figure 1
    चित्रा 1: माइक्रो irradiator एकीकृत एक केवी एक्स-रे ट्यूब, एक घूर्णन गैन्ट्री, एक कंप्यूटर नियंत्रित रोबोट स्टेज, एक collimating प्रणाली बीम आकार करने के लिए, और एक फ्लैट पैनल सीटी डिटेक्टर. पशु एक 4 मिमी मोटी पीवीसी multimodality बिस्तर पर रखा गया है एक एमआरआई एक योजना सीटी, जो छवि संलयन की सुविधा के बाद स्कैन के रूप में कई इमेजिंग अधिग्रहण, के बीच आंदोलनों को रोकने के लिए। कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 2
    चित्र 2: ग्लियोब्लास्टोमा पुष्टिकरण. T1-भारित एमआरआई, टी 2-भारित एमआरआई, और DCE-एक F98 जीबी चूहे की एमआरआई । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 3
    चित्रा 3: DCE वक्र. छवि अनुक्रम विश्लेषण उपकरण का उपयोग कर, एक रॉय समय पर संकेत तीव्रता साजिश करने के लिए DCE-एमआरआई स्कैन पर चुना जा सकता है । इसके बाद, परिणामस्वरूप DCE वक्र के आकार का विश्लेषण ग्लियोब्लास्टोमा की उपस्थिति की पुष्टि करने में सक्षम है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 4
    चित्रा 4: सीटी फॉल्ट. सीटी पर आधारित विभाजन मैन्युअल रूप से सीमा मूल्यों की एक संख्या को सही ढंग से फेफड़ों के ऊतकों, वसा ऊतक, हड्डी, और छवि के भीतर अन्य ऊतकों से हवा को अलग करने के लिए परिभाषित किया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 5
    चित्रा 5: एमआरआई-सीटी संलयन । एमआरआई पर काले संकेत के साथ सीटी पर खोपड़ी की वृद्धि हुई संकेत तीव्रता ओवरले द्वारा, एक सटीक संलयन प्राप्त किया जा सकता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 6
    चित्रा 6: शंकु बीम सीटी । कोई ट्यूमर सीटी पर दिखाई दे रहा है, यह असंभव ट्यूमर के केंद्र में isocenter का चयन करने के लिए कर रही है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 7
    चित्रा 7: इसके विपरीत-बढ़ी T1-भारित एमआरआई. इसके विपरीत-बढ़ाया T1-भारित एमआरआई स्पष्ट रूप से एक चूहे F98 मस्तिष्क ट्यूमर visualizes । कंट्रास्ट-एन्हांसमेंट के केंद्र को RT नियोजन के लिए isocenter के रूप में चुना गया है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 8
    चित्रा 8: एमआरआई-पीईटी फ्यूजन । BIQS, पीईटी/एमआरआई छवि संलयन में भ्रमण उपकरण का उपयोग कर हासिल की है ।कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 9
    चित्र 9: एमआरआई-पालतू लक्ष्य चयन । विकिरण के लिए लक्ष्य के केंद्र में इसके विपरीत-T1-भारित एमआरआई (बाएं) पर वृद्धि चयनित है । उप मात्रा बढ़ाने के लिए लक्ष्य 18F-FET पीईटी (दाएं) पर बढ़ा संकेत के केंद्र में चुना जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 10
    चित्र 10: रेडियोथेरेपी योजना । रेडियोथेरेपी योजना की गणना करने के लिए, isocenter, निर्धारित खुराक, आर्क्स की संख्या, चाप स्थिति, आर्क्स की रोटेशन रेंज, और संधानक आकार का चयन करें । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 11
    चित्र 11: DVH परिकलन. इस मात्रा में DVH की गणना करने के लिए एक मात्रा-की-ब्याज (वोई) T1-भारित कंट्रास्ट-एन्हांस्ड श्री छवियों पर ट्यूमर के आसपास ड्रा. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 12
    चित्र 12: खुराक योजना इसके विपरीत का उपयोग-बढ़ाया T1-भारित एमआरआई और तीन गैर-तंरग arcsto लक्ष्य मात्रा करने के लिए 20 Gy उद्धार. दाईं ओर, संचयी खुराक मात्रा हिस्टोग्राम (DVH) ट्यूमर की मात्रा और सामान्य मस्तिष्क ऊतक delineated के विपरीत पर-बढ़ाया T1-भारित एमआरआई दिया जाता है. यह आंकड़ा Bolcaen एट अल से संशोधित किया गया है । 20 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 13
    चित्र 13: विकिरण के लिए चयनित एमआरआई और पीईटी-निर्देशित isocenter । अक्षीय, राज्याभिषेक और sagittal दृश्य में सीटी छवि खुराक योजना लक्ष्य क्षेत्र (पीला क्षेत्र) के लिए 20 Gy देने के साथ कल्पना की है । isocenter जो इसके विपरीत पर पहचान की थी बढ़ाने एमआरआई दिखाई दे रहा है (हरे) और चयापचय पर सक्रिय ट्यूमर 18F-FET पालतू पर पहचान भाग पर स्थानीयकृत भी दिखाई (लाल) है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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    Discussion

    चूहे मस्तिष्क में ग्लियोब्लास्टोमा ट्यूमर लक्ष्य का सही विकिरण प्राप्त करने के लिए, माइक्रो irradiator के बोर्ड सीटी मार्गदर्शन पर्याप्त नहीं था । मस्तिष्क ट्यूमर शायद ही अपर्याप्त कोमल ऊतक इसके विपरीत के कारण दिखाई दे रहे हैं, भले ही इसके विपरीत वृद्धि इस्तेमाल किया जाएगा । जैसे, एमआरआई के लिए और अधिक सटीक विकिरण की अनुमति शामिल किए जाने की जरूरत है । एक 7 टी प्रणाली और माइक्रो irradiator पर एक सीटी अधिग्रहण पर एक अनुक्रमिक श्री अधिग्रहण का उपयोग कर हम इसके विपरीत करने के लिए खुराक लक्ष्य करने में सक्षम थे-मस्तिष्क में ट्यूमर के ऊतकों को बढ़ाने और एक खुराक योजना सीटी का उपयोग कर की गणना । इस छवि संलयन और खुराक PCTPS17का उपयोग गणना के बाद संभव था. हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि एमआरआई ज्यामितीय विकृतियों से ग्रस्त है जो इस प्रोटोकॉल में सही नहीं हैं । इसके अलावा, शरीर के अंय भागों के लिए इस विकिरण प्रोटोकॉल का अनुवाद करने से पहले, आगे अनुसंधान आवश्यक है । कम केवी ऊर्जा फोटॉनों के उपयोग के कारण एक सटीक ऊतक फॉल्ट के महत्व पर विचार किया जाना चाहिए । जबकि तीन ऊतक कक्षाओं में विभाजन चूहे मस्तिष्क में पर्याप्त हो सकता है, और अधिक ऊतक वर्गों के लिए सटीक खुराक गणना प्रदान करने के लिए चूहों के वक्ष या उदर क्षेत्र में संकेत दिया जाना चाहिए । विभिंन इमेजिंग प्रणालियों के बीच परिवहन के दौरान आंदोलन से बचने के लिए, हम एक multimodality बिस्तर जो सिर के आंदोलन को कम करता है (चित्रा 1) का उपयोग किया । हालांकि, एक अतिरिक्त प्रयास आवश्यक है जब अंय शरीर के अंगों, या तो वक्ष या उदर क्षेत्र के लिए इस प्रोटोकॉल लागू । विशेष रूप से श्वसन आंदोलन या आंत्र पारगमन से प्रभावित अंगों के छोटे जानवर विकिरण अभी भी चुनौतीपूर्ण है ।

    पीईटी-गाइडेड उप मात्रा बढ़ाने का शामिल भी एक श्रम गहन प्रोटोकॉल के बावजूद, व्यवहार्य होना दिखाया गया था । ऐसी पीईटी के रूप में परमाणु इमेजिंग तकनीक का एक लाभ, ट्यूमर के भीतर विविधता छवि की क्षमता है, जो चयापचय पर अत्यधिक सक्रिय या विकिरण प्रतिरोधी भागों को लक्षित करने की अनुमति देता है ट्यूमर । हम खुराक में वृद्धि करने में सक्षम थे, विशेष रूप से 18एफ FET पीईटी या 18एफ-FAZA पीईटी, क्रमशः का उपयोग कर ट्यूमर के सबसे जैविक रूप से सक्रिय या सबसे hypoxic क्षेत्र पर निशाना बनाया । प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम छवि सह पंजीकरण है । वर्तमान में, कोई सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से सह पूर्व नैदानिक एमआरआई या उच्च पर्याप्त सटीकता और reproducibility के साथ पीईटी छवियों के साथ सीटी रजिस्टर करने में सक्षम है । आम तौर पर, न्यूरो ऑन्कोलॉजी में पालतू खोजकर्ताओं सामान्य मस्तिष्क कि पंजीकरण प्रक्रिया पेचीदा में एक कम से अधिक दिखा । तीन इमेजिंग मोडलों के फ्यूजन के लिए (सीटी/एमआरआई/पालतू), हम BIQS बजाय PCTPS, जो वर्तमान में आसानी से एकाधिक इमेजिंग मोडलों गठबंधन करने के लिए विकसित नहीं किया गया है पसंद है । इसके अलावा, BIQS कठोर मिलान के लिए और अधिक स्मार्ट उपकरण है । एक प्रमुख मदद भी एक बहु-मोडल बिस्तर का उपयोग है, विभिंन इमेजिंग अधिग्रहण के बीच पशु के आंदोलन को रोकने । हालांकि, मैनुअल सह पंजीकरण समय लगता है और पशुओं के संज्ञाहरण के समय बढ़ जाती है । एक बार छवि पंजीकरण हासिल की है, PCTPS में BIQS से निर्देशांक निर्यात लक्ष्य निर्देशांक पर एक सरल परिवर्तन लागू करने से व्यवहार्य था.

    यह केवल ठीक करने के लिए महत्वपूर्ण नहीं है (जैविक) ट्यूमर मात्रा: आसपास के सामान्य मस्तिष्क ऊतक के बख्शते के रूप में अच्छी तरह से खाते में लिया जाना है. बाद अक्सर वर्तमान पशु रेडियोथेरेपी प्रयोगों में उपेक्षित है, लेकिन बहुत से मॉडल भी नैदानिक प्रासंगिक बनाने के लिए महत्वपूर्ण है । यह एकाधिक गैर तंरग आर्क्स लागू करने से प्राप्त किया गया था । हमारे ज्ञान के लिए, छोटे जानवरों में कई चाप कपाल विकिरण से पहले लागू नहीं किया गया था । बीम उपयोग के संबंध में, इस पद्धति नैदानिक छवि के साथ निकट सादृश्य में है निर्देशित अनुरूप आर टी और चाप उपचार के उपयोग के कारण लक्ष्य अंततः निर्धारित खुराक प्राप्त है, जबकि सामांय ऊतकों को केवल यह का एक अंश प्राप्त करते हैं । जैसे, एक पहला कदम के लिए नैदानिक और नैदानिक आर टी प्रौद्योगिकी17के बीच की खाई को कम करने के लिए किया जाता है । इस माइक्रो-irradiator की एक सीमा है कि गैन्ट्री रोटेशन १२० ° तक सीमित है । सोफे की स्थिति में परिवर्तन के साथ चाप rotations के संयोजन और सामांय मस्तिष्क ट्यूमर लक्ष्य आसपास के ऊतकों की छोड़ वृद्धि हुई ।

    यह पद्धति रेडियोथेरेपी मार्गदर्शन के लिए जैविक इमेजिंग मोडलों को शामिल करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है । हालांकि, नए विकास के लिए पूर्व नैदानिक छवि संलयन सरल बनाने के लिए और संख्या (DPBN) द्वारा नैदानिक अनुप्रयोगों में खुराक पेंटिंग को शामिल करने की जरूरत है । वर्तमान माइक्रो irradiator का उपयोग करना, हम अब उप मात्रा बढ़ाने को लागू करने में सक्षम हैं; हालांकि, DPBN खुराक गणना, गैन्ट्री घुमाव, और संधानक डिजाइन में सीमाओं के कारण अभी तक संभव नहीं है. अंत में, उप मिलीमीटर स्थानिक संकल्प की पेशकश कॉंपैक्ट नैदानिक पालतू स्कैनर के विकास के26 होनहार है और इन उपकरणों के एक छोटे जानवर विकिरण मंच में पालतू एकीकृत करने के लिए एक बहुत ही सुरुचिपूर्ण समाधान प्रदान कर सकता है ।

    हम संयुक्त एमआरआई और पीईटी-निर्देशित विकिरण और चूहों में ग्लियोब्लास्टोमा के रसायन चिकित्सा और ग्लियोब्लास्टोमा के लिए नई चिकित्सकीय पर भविष्य के अनुसंधान के लिए के लिए इस मॉडल की प्रयोज्यता का प्रदर्शन किया । इसके अलावा, पीईटी के आवेदन-गाइडेड उप मात्रा बढ़ाने छोटे जानवर के कैंसर के मॉडल के विकिरण उपचार योजना में एक BTV के शामिल करने की दिशा में एक पहला कदम है ।

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    Disclosures

    लेखकों के हित का कोई टकराव नहीं है खुलासा

    Acknowledgments

    लेखक इस काम के समर्थन के लिए Stichting Luka Hemelaere और Soroptimist इंटरनेशनल को धन्यवाद देना चाहते हैं ।

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    GB RAT model
    F98 Glioblastoma cell line ATCC CRL-2397
    Fischer F344/Ico crl Rats Charles River N/A http://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/fischer-344-rat
    Micropump system World Precision Instruments UMP3 Micro 4: https://www.wpiinc.com/products/top-products/make-selection-ump3-ultramicropump/#tabs-1
    Stereotactic frame Kopf 902 Model 902 Dual Small Animal Stereotaxic frame
    diamant drill Velleman VTHD02 https://www.velleman.eu/products/view/?id=370450
    Bone wax Aesculap 1029754 https://www.aesculapusa.com/products/wound-closure/hemostatic-bone-wax
    Insulin syringe Microfine Beckton-Dickinson 320924 1 mL, 29G
    InfraPhil IR lamp Philips HP3616/01
    Ethilon Ethicon 662G/662H FS-2, 4-0, 3/8, 19 mm
    Name Company Catalog Number Comments
    Cell culture
    DMEM Invitrogen 14040-091
    Penicilline-streptomycine Invitrogen 15140-148
    L-glutamine Invitrogen 25030-032
    Fungizone Invitrogen 15290-018
    Trypsin-EDTA Invitrogen 25300-062
    PBS Invitrogen 14040-224
    Falcons Thermo Scientific 178883 175 cm2 nunclon surface, disposables for cell culture with filter caps
    Cell freezing medium Sigma-aldrich C6164 Cell Freezing Medium-DMSO, sterile-filtered, suitable for cell culture, endotoxin tested
    Name Company Catalog Number Comments
    Animal irradiation
    Micro-irradiator X-strahl SARRP
    software for irradiation X-strahl MuriPlan pre-clinical treatment planning system (PCTPS), version 2.0.5.
    Name Company Catalog Number Comments
    Small animal PET
    microPET system possibility 1 Molecubes B-Cube http://www.molecubes.com/b-cube/
    microPET system possibility 2 TriFoil Imaging, Northridge CA FLEX Triumph II http://www.trifoilimaging.com
    PET tracers In-house made 18F-FDG, 18F-FET, 18F-FAZA, 18F-Choline
    Name Company Catalog Number Comments
    Small animal MRI
    microMRI system Bruker Biospin Pharmascan 70/16 https://www.bruker.com/products/mr/preclinical-mri/pharmascan/overview.html
    Dotarem contrast agent Guerbet MRI contrast agent, Dotarem 0,5 mmol/ml
    rat whole body transmitter coil Rapid Biomedical V-HLS-070
    rat brain surface coil Rapid Biomedical P-H02LE-070
    Water-based heating unit Bruker Biospin MT0125
    30 G Needle for IV injection Beckton-Dickinson 305128 30 G
    PE 10 tubing (60 cm/injection) Instech laboratories, Inc BTPE-10 BTPE-10, polyethylene tubing 0.011 x .024 in (0.28 x 60 mm), non sterile, 30 m (98 ft) spool, Instech laboratories, Inc Plymouth meeting PA USA- (800) 443-4227- http://www.instechlabs.com
    non-heparinised micro haematocrit capillaries GMBH 7493 21 these capillaries are filled with water to create markers visible on MRI and CT
    Name Company Catalog Number Comments
    Consumables
    isoflurane: Isoflo Zoetis B506 Anaesthesia
    ketamine: Ketamidor Ecuphar Anaesthesia
    xylazine: Sedaxyl Codifar NV Anaesthesia
    catheter Terumo Versatus-W 26G
    Temozolomide Sigma-aldrich T2577-100MG chemotherapy
    DMSO Sigma-aldrich 276855-100ML
    Insulin syringe Microfine Beckton-Dickinson 320924 1 mL, 29G
    Name Company Catalog Number Comments
    Image analysis
    PMOD software PMOD technologies LLC PFUS (fusion tool) biomedical image quantification software (BIQS), version 3.405, https://www.pmod.com/web/?portfolio=22-image-processing-pfus
    Name Company Catalog Number Comments
    Anesthesia-equipment
    Anesthetic movabe unit ASA LTD ASA 0039 ASA LTD, 5 valley road, Keighley, BD21 4LZ
    Oxygen generator Veterinary technics Int. 7F-3 BDO-Medipass, Ijmuiden

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    References

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    कैंसर अनुसंधान अंक १३० छोटे जानवर विकिरण ग्लियोब्लास्टोमा चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी छवि निर्देशित विकिरण
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    Bolcaen, J., Descamps, B.,… More

    Bolcaen, J., Descamps, B., Boterberg, T., Vanhove, C., Goethals, I. PET and MRI Guided Irradiation of a Glioblastoma Rat Model Using a Micro-irradiator. J. Vis. Exp. (130), e56601, doi:10.3791/56601 (2017).

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