Die Entwicklung bildgesteuerter Bestrahlungsgeräte für Kleintiere stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber Standardbestrahlungsgeräten dar, da sie präklinische Studien zur Nachahmung der Strahlentherapie beim Menschen ermöglicht. Die Fähigkeit, eng kollimierte, gezielte Strahlen in Verbindung mit der Rotation der Gantry oder der Tierliege abzugeben, hat das Potenzial, die Tumordosis zu maximieren und gleichzeitig normales Gewebe zu schonen. Die aktuellen kommerziellen Plattformen verfügen jedoch nicht über ein Respiratory Gating, das für eine genaue und präzise Zielerfassung in Organen erforderlich ist, die atembedingten Bewegungen ausgesetzt sind, die bei Mäusen bis zu 5 mm betragen können. Daher ist eine neue Behandlungskopfbaugruppe für die Xstrahl Die Small Animal Radiation Research Platform (SARRP) wurde entwickelt. Dazu gehören ein schnelles Röntgenverschluss-Subsystem, eine motorisierte Strahlaufhärtungsfilterbaugruppe, eine integrierte Transmissionsionisationskammer zur Überwachung der Strahlabgabe, ein kinematisch positionierter abnehmbarer Strahlkollimator und ein Ziellaser, der aus der Mitte des Strahlkollimators austritt. Der Röntgenverschluss minimiert nicht nur Zeitfehler, sondern ermöglicht auch die Strahlsteuerung während der Bildgebung und Behandlung, wobei die Bestrahlung nur während des Atemzyklus erfolgt, wenn die Gewebebewegung minimal ist. Die atembezogene Bewegung wird durch Messung mithilfe eines synchronen Detektors/Lock-In-Verstärkers überwacht, der diffuses Reflexionslicht von einer modulierten Lichtquelle verarbeitet. Nach der Schwellenwertermittlung des resultierenden Signals werden Verzögerungen um die Ein-/Ausatmungsphasen herum hinzugefügt, wodurch die Zeitspanne „keine Bewegung“ isoliert und der Röntgenverschluss geöffnet werden kann. Die Bestrahlung kann entweder über einen vorgegebenen Zeitraum der Röntgenbestrahlung oder durch Integration eines Stroms aus der Ionisationskammer des Transmissionsmonitors durchgeführt werden (lokal korrigiert für Schwankungen der Luftdichte). Die Fähigkeit zur erfolgreichen Abgabe von atemgesteuerten Röntgenbestrahlungen wurde durch den Vergleich von Filmen demonstriert, die mit planarer Röntgenbildgebung mit und ohne Atem-Gating erstellt wurden, sowie durch den Vergleich von Dosisprofilen, die von einem kollimierten Strahl auf einem am Tier angebrachten radiochromen EBT3-Film beobachtet wurden Brust. Insgesamt ermöglicht die Entwicklung der atemgesteuerten Bestrahlung eine verbesserte Dosisabgabe während der Tierbewegung und stellt ein wichtiges neues Instrument für präklinische Strahlenstudien dar. Dieser Ansatz eignet sich besonders gut für die Bestrahlung von orthotopen Tumoren oder anderen Zielen im Brust- und Bauchbereich, wo atembedingte Bewegungen von Bedeutung sind.
Hill MA, Thompson JM, Kavanagh A, Tullis IDC, Newman RG, Prentice J, Beech J, Gilchrist S, Smart S, Fokas E und Vojnovic B.
