Le protocole décrit un flux de travail optimisé pour la radiothérapie préclinique à base de TEP dans un modèle de glioblastome du rat à l’aide d’algorithmes développés en interne. L’approche optimisée favorise l’automatisation et prend moins de temps par rapport au flux de travail précédemment développé. Après avoir anesthésié un rat glioblastome F98 hébergeant une tumeur de sept à huit millimètres de diamètre, injecter 10 à 12 mégabecquerels de fluor-18 FET dissous dans 200 microlitres de solution saline dans la veine latérale de la queue une heure avant l’acquisition de la TEP.
Laissez l’animal reprendre conscience pendant que le traceur est distribué dans tout le corps. Pendant ce temps, fixez un capillaire rempli de l’agent IRM PET pour faciliter la co-enregistrement. Ensuite, anesthésiez à nouveau l’animal et placez-le sur un lit multimodal.
Fixez l’animal à l’aide de crochets et de boucles pour maintenir une position fixe pendant l’imagerie et la micro-irradiation, puis enveloppez l’animal dans du papier bulle pour préserver sa température corporelle pendant l’imagerie et la thérapie multimodales. Une heure après l’injection du traceur PET, effectuez une TEP. Reconstruisez le PET scan dans un volume 3D avec une taille de voxel de 0,4 millimètre en utilisant 30 itérations de l’algorithme de maximisation des attentes de probabilité maximale.
Ensuite, injectez un agent de contraste IRM dans la veine caudale, puis placez le rat encore fixé sur le lit multimodal dans le porte-animal du scanner IRM. Effectuez une analyse de localisation suivie d’une séquence d’écho de spin pondérée T1 améliorée par contraste. Placez ensuite l’animal encore fixé sur le lit multimodal sur un support en plastique fixé sur la table de positionnement robotique à quatre axes du micro-irradiateur.
Effectuer une tomodensitométrie à faisceau conique de planification de traitement à haute résolution nécessitant un total de projections à 360 degrés. Reconstruisez les images CT avec une taille de voxel isotrope de 0,275 millimètre. Pour la co-enregistrement d’image, placez les trois modalités d’image dans un dossier, puis importez les images converties dans MATLAB.
Ensuite, exécutez le script MATLAB de co-enregistrement de peinture de dose qui convertit les images DICOM au format NIfTI, filtre l’image PET avec un filtre gaussien demi-max pleine largeur d’un millimètre, recadre l’image PET et rapproche les centres d’image les uns des autres et effectue le co-enregistrement du corps rigide réel à l’aide d’une cartographie paramétrique statistique. Évaluer le résultat de la co-inscription automatique avant de procéder à la planification du traitement. Pour appliquer la première méthode, exécutez le script MATLAB de planification du rayonnement de peinture de dose et chargez les trois différentes modalités d’imagerie dans l’application MATLAB.
Ensuite, placez un cadre de sélection généreux autour de l’amélioration du contraste sur les vues transversales, sagittales et frontales de l’IRM pondérée T1. Enregistrez l’emplacement du cadre de sélection, puis finalisez le cadre. Déterminez le volume de contraste amélioré à l’aide d’un seuil.
Si plusieurs régions ont été sélectionnées, sélectionnez uniquement le plus grand volume, dont le centre est considéré comme le premier isocentre à administrer une dose prescrite pour la radiothérapie. Développez l’amélioration du contraste IRM précédemment déterminée de 10 pixels dans chaque direction. Si plusieurs régions sont détectées, ne conservez que le plus grand volume de TEP, dont le centre est considéré comme le deuxième isocentre à administrer une dose prescrite pour la radiothérapie.
Pour le premier isocentre, administrer une dose prescrite de 2 000 centigranes en utilisant trois arcs non coplanaires aux positions du canapé zéro, négative 45 et négative 90 degrés avec une rotation du portique de 120, 120 et 60 degrés respectivement. Utilisez un collimateur fixe de 10 par 10 millimètres. Cependant, pour les tumeurs plus petites, utilisez une taille appropriée telle que cinq par cinq millimètres.
Pour le deuxième isocentre, administrer une dose prescrite de 800 centigrays en utilisant trois arcs non coplanaires aux positions de canapé zéro, négative 45 et négative 90 degrés avec une rotation du portique de 120, 120 et 60 degrés respectivement. Utilisez un collimateur fixe d’un millimètre. Calculer la distribution de la dose au sein de l’animal et les paramètres d’administration du faisceau.
Pour appliquer la deuxième méthode, chargez les trois différentes modalités d’imagerie dans l’application MATLAB comme illustré précédemment, puis placez un cadre de sélection généreux autour de l’amélioration du contraste sur les vues transversales, sagittales et frontales de l’image PET FET au fluor 18 et enregistrez les emplacements du cadre de sélection. Après avoir finalisé le cadre de sélection, utilisez le script MATLAB approprié pour déterminer V50, V60, V70, V80 et V90 dans les isocentres et les dimensions de la mâchoire pour chaque faisceau nécessaire pour guider le collimateur variable motorisé. Pour délivrer une dose prescrite de 2 000 centigranes répartie sur 16 faisceaux pour V50 et une dose de 800 centigranes répartie sur 40 faisceaux pour V60 à V90, sélectionnez le fichier de sortie généré par le script MATLAB et importez les 56 faisceaux dans le logiciel de planification du traitement.
Après avoir vérifié que les 56 faisceaux ont été importés correctement, calculez la distribution de la dose au sein de l’animal et les paramètres de livraison du faisceau. Les deux méthodes de radiothérapie par peinture à dose basée sur la TEP ont été appliquées à trois cas différents. Le premier cas a une absorption homogène sphérique de PET tandis que les cas deux et trois ont une absorption en forme d’anneau où l’absorption réduite de PET est très probablement du tissu nécrotique.
Les histogrammes de volume de dose pour la méthode deux sont systématiquement plus proches de la distribution de dose idéale que ceux de la méthode un. Un volume tumoral important reçoit une irradiation insuffisante dans les cas deux et trois lorsqu’il est traité avec la méthode un. Les valeurs D90 et D50 sont considérablement plus faibles pour la méthode un que pour la méthode deux.
Idéalement, les histogrammes de volume Q font une forte baisse à une valeur Q égale à un. La deuxième méthode aboutit toujours à des distributions de dose plus proches de l’objectif de dose que la méthode un. De plus, les facteurs Q globaux de la méthode deux étaient supérieurs à ceux de la première méthode.
Cette méthodologie est une étape cruciale vers la planification inverse qui est généralement utilisée dans la routine clinique et réduit davantage l’écart entre la recherche préclinique sur les rayonnements et la clinique.
