ZIEL:
In der präklinischen Strahlenforschung ist es eine Herausforderung, Weichteilziele mithilfe der Kegelstrahl-Computertomographie (CBCT) zu lokalisieren. Als effektivere Methode zur Lokalisierung von Weichteilzielen haben wir ein Online-Biolumineszenztomographiesystem (BLT) für die Small-Animal Radiation Research Platform (SARRP) entwickelt. Wir demonstrierten eine BLT-gesteuerte Strahlentherapie und validierten die Zielgenauigkeit basierend auf einem neu entwickelten Rekonstruktionsalgorithmus.
Methoden und Materialien:
Das BLT-System wurde so konzipiert, dass es zur Bildaufnahme an das SARRP andockt und vor der Strahlungsabgabe wieder abgenommen wird. Ein 3-Spiegel-System wurde entwickelt, um die vom Subjekt emittierte Biolumineszenz auf eine stationäre CCD-Kamera (Charge Coupled Device) zu reflektieren. Als Optimierungsschema zur Rekonstruktion der Biolumineszenzquellenverteilungen wurden multispektrale BLT und die Methode des abgeschnittenen konjugierten Gradienten unvollständiger Variablen mit einer zulässigen Bereichsverkleinerungsstrategie verwendet. Um die Zielgenauigkeit des BLT zu validieren, wurde eine kleine zylindrische Lichtquelle mit hohem DVT-Kontrast in einem Phantom und auch im Bauch eines Mäusekadavers platziert. Der Massenschwerpunkt (CoM) der Quelle wurde aus BLT gewonnen und zur Steuerung der Strahlungsabgabe verwendet. Die Genauigkeit des BLT-gesteuerten Targetings wurde anhand von Filmen validiert und mit der DVT-gesteuerten Abgabe verglichen. In-vivo-Experimente wurden durchgeführt, um die BLT-Lokalisierungsfähigkeit für verschiedene Quellengeometrien zu demonstrieren.
ERGEBNISSE:
Online-BLT konnte das CoM der eingebetteten Lichtquelle mit einer durchschnittlichen Genauigkeit von 1 mm im Vergleich zur DVT-Lokalisierung wiederherstellen. Die auf den Filmen gezeigten Unterschiede zwischen BLT- und CBCT-gesteuerter Bestrahlung stimmten mit der in den BLT- und CBCT-Bildern erkennbaren Quellenlokalisierung überein. In-vivo-Ergebnisse zeigten, dass unser BLT-System möglicherweise für mehrere Ziele und Tumoren eingesetzt werden könnte.
FAZIT:
Das Online-BLT/CBCT/SARRP-System bietet eine effektive Lösung für das Weichgewebe-Targeting, insbesondere für kleine, nicht tastbare oder orthotope Tumormodelle.
Zhang B, Wang KK, Yu J, Eslami S, Iordachita I, Reyes J, Malek R, Tran PT, Patterson MS und Wong JW.
