ポータブル卓上焦点式超音波システムを使用したマウスモデルにおける多形性神経膠芽腫の治療のためのソノダイナミック療法

ソノダイナミック療法は、この急速に成長する侵攻性の脳腫瘍である膠芽腫に対する切開のない腫瘍特異的で低強度の超音波治療です。MRガイダンスは、この集束した超音波エネルギーを特定の脳領域に正確に送達することを可能にし、それによって正常な脳組織と雄弁な領域を温存します。このプロトコルは、研究者に前臨床超音波力態療法のガイドラインを提供し、げっ歯類モデルにおける神経膠芽腫の治療のための文献に裏打ちされたパラメーターを含みます。

この技術は、侵襲的な手術を必要とせず、痛みを伴う化学療法を必要とせず、放射線療法を必要とせずに、非電離放射線を使用して脳腫瘍やその他の種類の中枢神経系疾患を治療できる可能性があります。この研究で報告されたプロトコルは、一般的に再現性と信頼性があると見なすことができます MRIおよび焦点を絞った超音波システムの適切な取り扱いには技術的な専門知識が必要ですが、集束超音波、MRガイド下集束超音波、超音波、超音波力動療法、神経科学に関心のある研究者にとって信頼性があります。この手順を実演するのは、私の研究室のリサーチエンジニアであり、新星の科学者であるGriffin Mess氏です。

まず、ノーズコーンピースをスロットに配置してMRIベッドを準備します。次に、ノーズコーンとベッドの端にあるバイトバーの穴にバイトバーを通し、バイトガードの端をMRIベッドの開いたウェルの上にホバリングさせます。麻酔をかけた動物をMRIベッドに置き、耳を定位耳棒の穴に合わせ、噛み合わせガードに歯を通して固定します。

ノーズコーンを前方にスライドさせて、動物の鼻の上に置きます。MRIベッドの両側にある穴にイヤーバーを通し、両方のイヤーバーがマウスの外耳道に収まるまで動物の頭を上げます。動物が快適な姿勢にあることを確認してください。

次に、マイナスドライバーを使用して、MRI互換のネジを取り付けて、両方のイヤーバー、ノーズコーン、バイトバーをロックします。動物が待っている間、体温を維持するためにMRIベッドを温かい温熱パッドの上に置きます。ファントムを対応するMRIベッドの位置に挿入し、MRIベッドをMRIクレードルの対応するスロットに配置します。

MRIクレードルをMRIの対応する場所に置きます。ファントムのMRIスキャンを行います。クレードルをマグネットボアから取り外しますが、スキャナーには置いたままにします。

ファントムを含むMRIベッドをクレードルから取り外し、ファントムの入ったベッドを底面のペグを正しいスロットにスライドさせてMRGFUSシステムに配置します。転写チップを探触子アームの磁気スロットに差し込み、ファントムに向かって下を向くようにします。ソフトウェアで、ガイド付きフォーカス検索を選択し、ジョグモードオンを選択して、ガイド付きフォーカス検索を開始します。

ジョグモードを切り替えた後、左、右、上、下、ページアップ、ページダウンキーを使用して、トランスデューサーアームをそれぞれ左、右、前、後、上、下方向に手動で移動します。ポインタの先端がファントムの上部にある十字パターンの中央に触れるまで、ポインタを 3 次元すべてで手動で調整します。アキシャルファントムスライスは、右側の画面に表示されます。

これらのスライスをコンピューターのマウスのスクロールバーでスクロールします。画像をクリックしたまま、コンピューターのマウスを上下に動かして、明るさを調整します。ファントムの中央をクリックすると、赤い円がポップアップ表示されます。

円をクリックしてドラッグし、同じ直径になり、ファントムの円周と揃うまでドラッグします。このホームポジション座標を保存するには、LR、AP、SIの設定をクリックします。ジョグモードをオフにクリックします。探触子アームから転写チップを取り外し、フォーカス検出の終了を選択します。

ホームポジションを確認して、初期化シーケンスを完了します。定位固定された動物が入ったMRIベッドを取り出し、MRIスキャナーに以前に接続したMRIクレードルに置きます。入口と出口の麻酔チューブをMRI装置の対応するチューブに取り付けます。

動物が入ったMRIクレードルをMRIボアにスライドさせ、ファントムが置かれた場所と同じ位置を保ってください。ローカライザーを実行して動物の脳の位置を確認し、MRI設定を使用して脳全体をカバーする造影後T1強調MRIスキャンを実行します。ソフトウェアで、メインの初期化ページに移動し、ガイド付きフォーカス検索をクリックします。

次に、ジョグモードをオンにします。次に、遠心分離した超音波ジェルを動物の頭に軽くたたき、ゲルが頭蓋骨の上の頭皮全体を覆うようにします。次に、ウォーターバスの80%を脱イオン水と脱気水で満たし、ウォーターバスをプラットフォーム上の対応するカラムに置きます。

底の膜が動物の頭の超音波ゲルに触れ、水とゲルの間に結合面を形成するまで、ウォーターバスを下げます。超音波トランスデューサをウォーターバスに沈め、トランスデューサの表面に気泡が発生していないことを確認します。探触子アームを下げた後、探触子の表面を水没させたまま、磁気スロットを互いに位置合わせします。

バーストモードの場合は、超音波処理設定タブに移動し、超音波処理時間を入力します。ページ上部中央のターゲットアイコンをクリックし、FUS焦点領域を狙う正しいMRIスライス上の適切な位置を選択します。焦点をクリックすると座標が強調表示され、画像上の対応する焦点領域が青色に変わります。

表の最後の列は、各焦点で超音波処理される電力レベルを示しています。すべての焦点領域に満足したら、モーションテストを選択します。準備ができたら、超音波処理の開始を選択して超音波処理プロトコルを開始し、トランスデューサーを動かし、選択した各焦点領域にFUSパラメータを適用します。

治療前からSDT治療後24時間までの腫瘍の増殖速度は、測定された発光に基づいて計算されました。結果は、治療された動物が対照と比較して腫瘍増殖の減少を示したことを示している。さらに、造影MR画像では、腫瘍における造影剤の平均グレースケール強度が、対照群で治療群よりも大きく増加し、治療後に腫瘍に入る造影剤の量が少ないことが示されました。

私たちは、膠芽腫脳腫瘍の治療のために報告されたプロトコルを開発しましたが、他の同僚や研究者が独自の特定の研究のために独自のパラメーターをどのように最適化するかを学ぶことを楽しみにしています。幸いなことに、ソノダイナミックス療法は現在、ヒト臨床試験で第1相試験が行われており、患者さんへの期待について学ぶのが待ちきれません。効率を最大化するには、動物モデルで報告されたこの治療法の前臨床最適化が、さまざまな超音波増感剤や併用療法を含むセットと設定を研究するために必要です。.