Räumliche Messung des interstitiellen Fluiddrucks des Tumors: Eine Methode zur Messung des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks

Overview

Dieses Video beschreibt eine Technik zur Messung des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks innerhalb eines Tumors durch Perfusionsbildgebung mit einem bildgesteuerten Robotersystem. Die Messungen werden mit der intratumoralen Akkumulation von Liposomen innerhalb eines soliden Tumors verglichen.

Protocol

1. Räumliche Messungen des tumorinterstitiellen Flüssigkeitsdrucks

1. Zur Messung von IFP verbinden Sie die 25 G Rückenmarksnadel durch 50 cm PE20-Polyethylenschläuche mit dem Druckwandler und dem IFP-Erfassungssystem. Spülen Sie das gesamte System mit einer Heparinsulfat/Saline-Lösung (1:10). Sterilisieren Sie die Nadel vor der Anwendung mit 70% Isopropyl.
2. Schalten Sie das Erfassungssystem ein und starten Sie die IFP-Erfassungssoftware und laden Sie die Einstellungsdateien, um das System zu kalibrieren, um IFP-Messungen in mmHg zu erfassen. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Acquire", um kontinuierlich IFP-Daten zu sammeln.
3. Führen Sie IFP-Messungen zwischen 48 und 72 Stunden nach der Injektion von CT-Liposomen (dies entspricht der ungefähren Zeit der Spitzenakkumulation der CT-Liposomen im Tumor), mit der beschriebenen Methode.
   1. Verwenden Sie die Spritzenpumpe, um einen Bolus von CT-Liposomen in einer Konzentration von 400 mg Jod kg^-1zu injizieren. Stellen Sie die Pumpe so ein, dass sie ein Volumen von ca. 150 l einspritzt (unter der Annahme einer 25 g-Maus). Drücken Sie die "Start"-Taste an der Pumpe, um sie zu injizieren. Spülen Sie den Katheter manuell mit 50 l Saline (zweimal so viel wie der Katheter), um sicherzustellen, dass die gesamte Agentenmenge injiziert wurde und der Katheter klar ist.
      Befestigen Sie die IFP-Nadel am CT-IFP-Roboter.
4. Führen Sie Kalibrierungsscans durch, um die Koordinatensysteme für den CT-IFP-Roboter und den CT-Scanner auszurichten. Fügen Sie dem CT-IFP-Roboter den Treuhandmarker-Aufsatz hinzu und führen Sie einen vierbändigen CT-Scan mit dem Treuhandmarker in vier verschiedenen Positionen durch.
   1. Starten Sie die CT-IFP Roboter-Controller-Software, initialisieren Sie den Roboter, und bewegen Sie den Roboter an die drei Positionen, indem Sie die x,y,z-Targeting-Positionen eingeben und auf die "Go"-Taste klicken.
   2. Nehmen Sie einen CT-Scan an den folgenden x,y,z-Koordinaten auf: (1) 0,0,0; (2) -10,0,0; (3) 0,7,0; und (4) 0,0,10. Wählen Sie einen 90 kV, 10 mA, 16 sec Scan mit der CT-Scanner-Software und drücken Sie 'Start', um den Scan zu starten. Rekonstruieren Sie den Scan wie beschrieben. Führen Sie einen DCE-CT-Scan durch, indem Sie die Spritzenpumpe so einstellen, dass ein Volumen von 100 l des freien Iohexols, gemischt mit Saline (9:1-Verhältnis nach Volumen), injiziert wird.
      1. Wählen Sie auf der CT-Scanner-Konsole den 5 min dynamischen Scan aus, der eine Röntgenenergieeinstellung von 80 kV, eine Röhrenenergie von 90 mA, verwendet und 416 Bildprojektionen pro Sekunde für die ersten 30 Sek. und anschließend alle 10 Sek. erfasst. Erfassen Sie 5 Sek. DCE-CT-Daten und drücken Sie dann die Starttaste an der Einspritzpumpe.
      2. Nach dem DCE-CT-Scan führen Sie einen volumetrischen anatomischen Mikro-CT-Scan durch.
5. Starten Sie die CT-IFP Roboterausrichtungssoftware. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Hinzufügen", die in der Region "Registrierungsdaten" geladen ist, und wählen Sie die vier rekonstruierten Registrierungsscans aus, die in 1.3 erhalten wurden, und klicken Sie dann auf "Öffnen".
   HINWEIS: Die Pixelposition des Treuhandmarkers wird automatisch in die Software eingegeben.
   1. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Transform berechnen" und dann auf die Schaltfläche "Transform anwenden". Dadurch werden Ausrichtungsdaten generiert, mit denen das CT-IFP-Roboterkoordinatensystem in das CT-Scanner-Koordinatensystem konvertiert wird. Nachdem die Kalibrierung abgeschlossen ist, befestigen Sie die Tierplattform am CT-IFP-Roboter.
6. Anästhetisieren Sie jede Maus mit 2% Isofluran mit medizinischer Luft oder Sauerstoff gemischt und bestätigen, indem Sie die Zehen kneifen und keine Reaktion beobachten. Immobilisieren Sie Tiere auf der CT-IFP Roboterplattform und positionieren Sie die Maus so, dass der Tumor für das CT-IFP-Robotersystem zugänglich ist. Immobilisieren Sie den Tumor mit Klebeband, so dass er sich während des EINSETZENs der IFP-Nadel nicht bewegt.
7. Führen Sie vor dem Einsetzen der IFP-Nadel einen anatomischen Mikro-CT-Scan durch. Rekonstruieren Sie die CT-Daten mit den in 1.2 beschriebenen Schritten.
8. Laden Sie die CT-Daten vor der Nadeleinfügung in die CT-IFP Roboterausrichtungssoftware ein. Passen Sie das Fenster und die Ebene an, um den Tumor zu visualisieren. Klicken Sie auf den Rand des Tumors in einem beliebigen Bild, dann auf eine zweite Felgenposition.
   HINWEIS: Die Software berechnet eine Reihe von Positionen entlang einer linearen Linie zwischen den beiden Positionen. Beachten Sie die x-, y- und z-Koordinaten für eine Reihe von 5 bis 8 gleichmäßig verteilten Positionen aus der Liste.
9. Bereiten Sie das IFP-System vor, indem Sie die Nadel vor dem Einsetzen mit der Heparin-Saline-Lösung spülen.
10. Geben Sie die ersten vorgegebenen Nadelpositionen in die x,y,z, in die CT-IFP Robotersteuerungssoftware ein und drücken Sie die Taste "go", um den Roboter in die gewünschte Position zu bewegen. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Nadel einfügen", um die Nadel in das Gewebe einzufügen.
    1. Nach dem Einsetzen der Nadel sorgen Sie für eine gute Flüssigkeitskommunikation zwischen der IFP-Nadel und dem Gewebe durch Kneifen und Loslassen der PE20-Schläuche, und stellen fest, dass die IFP-Messung zunimmt und auf die IFP-Erfassungssoftware zurückkehrt. Ablehnen von Messungen, die nicht zum Basiswert zurückkehren.
11. Erfassen Sie einen anatomischen CT-Scan mit eingelegter Nadel und klicken Sie dann auf die Schaltfläche "Nadel zurückziehen" auf der CT-IFP Robotersteuerungssoftware, um die Nadel aus dem Gewebe zurückzuziehen. Lehnen Sie IFP-Messungen ab, bei denen der IFP-Wert nach Entnahme der Nadel nicht auf den Vornadel-Einschubwert zurückfindet. Dies bedeutet, dass die Nadel während der Messung möglicherweise verstopft war. Wiederholen Sie die Schritte 1,8 bis 1,10 für jede Nadelposition.
12. Bestimmen Sie die Nadelposition innerhalb des Tumorvolumens, indem Sie die x-, y- und z-Positionen des Nadelports relativ zum Massenmittelpunkt des Tumorvolumens berechnen, wie im volumetrischen CT-Scan der Nadel nach der Einfügung identifiziert.
13. Bringen Sie die Tiere in ihren Käfig zurück, nachdem alle Messungen abgeschlossen sind. Lassen Sie die Tiere nicht unbeaufsichtigt, und achten Sie darauf, sie zu beobachten, bis das Bewusstsein wiedererlangt ist und sie in der Lage sind, die Brustbeschisse aufrechtzuerhalten.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Omnipaque (Iohexol) 300 mg of iodine/ml	GE Healthcare, CA
eXplore Locus Ultra micro-CT system	GE Healthcare, CA		Manipulated using CT-Console Software
27 G Catheter SURFLO Winged Infusion Set	Terumo Medical Products, USA	SV*27EL
PE20 polyethylyne tubing	Becton Dickinson, USA	427406
Pen tip 25 G × 3.5′′ Whitacre spinal needle	Becton Dickinson, USA	405140	IFP needle
P23XL pressure transducer	Harvard Apparatus, CA	P23XL
PowerLab 4/35, Bridge Amp, with LabChart Pro 7.0	ADInstruments Pty Ltd., USA	PL3504, FE221	IFP acquisition system and acquisition software
CT-Sabre Small Animall Intervention system (CT-IFP Robot)	Parallax Innovations, CA		Manipulated using CT-IFP robot Control Software
CT-IFP robot alignment software Custom Matlab software
DCE-CT Analysis Software			Custom Matlab software