Rumslig mätning av tumörinterstitiellt vätsketryck: En metod för att mäta det interstitiella vätsketrycket

Abstract

Källa: Stapleton et. al., Mätningar av perfusion, interstitiellt vätsketryck och liposom ackumulering i solida tumörer. J. Vis. Exp. (2016).

Denna video beskriver en teknik för att mäta interstitiell vätska tryck inom en tumör genom perfusion imaging med hjälp av ett bildstyrda robotsystem. Mätningar jämförs med intra-tumoral ackumulering av liposomer, inom en solid tumör.

Protocol

1. Rumsliga mätningar av tumörinterstitiellt vätsketryck

1. För att mäta IFP anslut 25 G-spinalnålen till tryckgivaren och till IFP-förvärvssystemet genom 50 cm PE20-polyetenrör. Spola hela systemet med en heparinsulfat/saltlösning (1:10). Sterilisera nålen med 70% isopropyl före användning.
2. Slå på förvärvssystemet och starta IFP-förvärvsprogramvaran och ladda inställningsfilerna för att kalibrera systemet för att förvärva IFP-mätningar i mmHg. Klicka på knappen Hämta för att kontinuerligt samla in IFP-data.
3. Utför IFP mätningar mellan 48 och 72 timmar efter injektion av CT-liposomer (detta motsvarar den ungefärliga tiden för topp ackumulering av CT-liposomer i tumör), med hjälp av den beskrivna metoden.
   1. Använd sprutpumpen för att injicera en bolus av CT-liposomer vid en koncentration av 400 mg jod kg^-1. Ställ in pumpen så att den injicerar en volym på cirka 150 μl (förutsatt en mus på 25 g). Tryck på startknappen på pumpen för att injicera. Spola katetern manuellt med 50 μl saltlösning (dubbelt så mycket som katetern) för att säkerställa att hela agentmängden injicerades och katetern är klar.
      Fäst IFP-nålen på CT-IFP-roboten.
4. Utför kalibreringsskanningar för att justera koordinatsystemen för CT-IFP-roboten och CT-skannern. Lägg till fiducialmarkören i CT-IFP-roboten och utför en fyra volymetrisk CT-skanning med fiducialmarkören i fyra olika positioner.
   1. Starta CT-IFP-robotstyrenhetens programvara, initiera roboten och flytta roboten till de tre positionerna genom att gå in i x,y,z-inriktningspositionerna och klicka på "go"-knappen.
   2. Gör en datortomografi med följande x,y,z-koordinater: (1) 0,0,0; (2) -10,0,0; (3) 0,7,0; och (4) 0,0,10. Välj en 90 kV, 10 mA, 16 sekunders skanning med hjälp av CT-skannerprogramvaran och tryck på "Start" för att initiera skanningen. Rekonstruera skanningen enligt beskrivningen. Utför en DCE-CT-skanning genom att ställa in sprutpumpen för att injicera en volym på 100 μl av den fria iohexol blandad med saltlösning (9:1 förhållande i volym).
      1. På CT-skannerkonsolen väljer du den dynamiska skanningen på 5 minuter som använder en röntgenenergiinställning på 80 kV, en rörenergi på 90 mA, och tar 416 bildprojektioner varje sekund under de första 30 sekunderna och följs av ett förvärv var 10: e sekund. Samla in 5 sekunder DCE-CT-data och tryck sedan på startknappen på insprutningspumpen.
      2. Efter DCE-CT skanning utför en volymetrisk anatomiska micro-CT skanning.
5. Starta CT-IFP-robotjusteringsprogramvaran. Klicka på knappen "lägg till" som läses in i området "Registreringsdata" och välj de fyra rekonstruerade registreringsgenomsökningarna som erhålls i 1.3 och klicka sedan på "öppna".
   OBS: Pixelplatsen för fiducialmarkören kommer automatiskt att anges i programvaran.
   1. Klicka på knappen Beräkna omformning och klicka sedan på knappen "Använd omformning". Detta genererar justeringsdata som kommer att användas för att konvertera CT-IFP-robotkoordinatsystemet till CT-skannerns koordinatsystem. När kalibreringen är klar, fäst djurplattformen på CT-IFP-roboten.
6. Bedöva varje mus med 2% isofluran blandat med medicinsk luft eller syre och bekräfta genom att nypa tösen och observera ingen reaktion. Immobilisera djuret på CT-IFP-robotplattformen och placera musen så att tumören är tillgänglig för CT-IFP-robotsystemet. Immobilisera tumören med tejp så att den inte rör sig under IFP-nålinsättning.
7. Utför en anatomisk mikro-CT-skanning innan du sätter in IFP-nålen. Rekonstruera CT-data med hjälp av stegen som beskrivs i 1.2.
8. Ladda CT-data före nålen i CT-IFP-robotjusteringsprogramvaran. Justera fönstret och nivån för att visualisera tumören. Klicka på tumörens kant i vilken bild som helst och klicka sedan på en andra fälgplats.
   OBS: Programvaran beräknar en serie positioner längs en linjär linje mellan de två positionerna. Observera x-, y- och z-koordinaterna för en serie av 5 till 8 jämnt förrymda positioner från listan.
9. Förbered IFP-systemet genom att spola nålen med heparin saltlösning före införing.
10. Ange de första förutbestämda nålpositionerna i x,y,z, i CT-IFP-robotstyrningsprogramvaran och tryck för att "gå"-knappen för att flytta roboten till önskat läge. Klicka på knappen "Sätt in nål" för att sätta in nålen i vävnaden.
    1. Efter att nålen har förts in säkerställer du god vätskekommunikation mellan IFP-nålen och vävnaden genom att nypa och frigöra PE20-slangen och notera att IFP-mätningen ökar och återgår till förknipningsvärde på IFP-förvärvsprogramvaran. Avvisa mätningar som inte återgår till baslinjen.
11. Skaffa en anatomisk DATORTOMOGRAFI med nålen insatt och klicka sedan på knappen "Dra tillbaka nål" på CT-IFP-robotkontrollprogramvaran för att dra tillbaka nålen från vävnaden. Avvisa alla IFP-mätningar där IFP-värdet inte återgår till insättningsvärdet före nålen efter tillbakadragandet av nålen. Detta innebär att nålen kan ha täppts till under mätningen. Upprepa steg 1.8 till 1.10 för varje nålposition.
12. Bestäm nålpositionen i tumörvolymen genom att beräkna nålportens x-, y- och z-positioner i förhållande till tumörvolymens masscentrum enligt vad som identifierats i nålens volymetriska datortomografi efter insättning.
13. Återvänd djur till sin bur när alla mätningar är klara. Lämna inte djuren obevakade och var noga med att observera dem tills medvetandet har återfåtts och de kan upprätthålla sternal försörjning.

Materials

List of materials used in this article

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