Novel technique for highprecision stereotactic ir

Authors: J Hartmann J Wölfelschneider C Stache R Buslei A Derer M Schwarz T Bäuerle R Fietkau U S Gaipl C Bert A Hölsken B Frey

Publish Date: 2016/07/11

Volume: 192, Issue: 11, Pages: 806-814

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Abstract

Small animal irradiation systems were developed for preclinical evaluation of tumor therapy closely resembling the clinical situation Mostly only clinical LINACs are available so protocols for small animal partial body irradiation using a conventional clinical system are essential This study defines a protocol for conformal brain tumor irradiations in miceCT and MRI images were used to demarcate the target volume and organs at risk Three 6 MV photon beams were planned for a total dose of 10 fractions of 18 Gy The mouse position in a dedicated applicator was verified by an X‑ray patient positioning system before each irradiation Dosimetric verifications using ionization chambers and films were performed Irradiationinduced DNA damage was analyzed to verify the treatment effects on the cellular levelThe defined treatment protocol and the applied fractionation scheme were feasible The inhouse developed applicator was suitable for individual positioning at submillimeter accuracy of anesthetized mice during irradiation altogether performed in less than 10 min All mice tolerated the treatment well Measured dose values perfectly matched the nominal values from treatment planning Cellular response was restricted to the target volumeKleintierbestrahlungsanlagen wurden entwickelt um präklinische Studien in der Tumortherapie unter möglichst klinischen Bedingungen durchzuführen Da an den meisten Instituten nur klinische LINACs zur Verfügung stehen werden Standardprotokolle zur Kleintierbestrahlung benötigt die konventionelle Systeme nutzen In dieser Studie wird ein solches Protokoll für tumorkonforme Hirnbestrahlung von Mäusen definiertCT und MRTBilder wurden aufgenommen um Zielvolumen und Risikostrukturen festzulegen Drei 6‑MVPhotonenfelder wurden auf eine Gesamtdosis von 10 × 18 Gy optimiert Die Lage der Maus innerhalb eines selbstentwickelten Applikators wurde anhand eines Patientenpositionierungssystems vor jeder Bestrahlung verifiziert Strahlungseffekte wurden dosimetrisch mittels Ionisationskammern und Filmen als auch biologisch auf zellulärer Ebene überprüftDas definierte Bestrahlungsprotokoll und das applizierte Fraktionierungsschema konnten erfolgreich angewendet werden Mit Hilfe des eigens entwickelten Applikators wurde eine individuelle und millimetergenaue Positionierung der narkotisierten Mäuse für die Bestrahlung erreicht Positionierung und Bestrahlung dauerten weniger als 10 min und wurden von allen Mäusen toleriert Die berechneten Werte aus dem Planungssystem stimmten mit den gemessenen Dosiswerten überein und zeigten auf das Zielvolumen begrenzte zelluläre EffekteThe presented work was funded in parts by the German Research Council DFG KFO 214/2 JW BU 2878/21 AH RB the European Commission DoReMi European Atomic Energy Community’s Seventh Framework Programme FP7/2007–2011 under Grant Agreement No 249689 BF USG the German Federal Ministry of Education and Research BMBF GREWIS 02NUK017G and the Bavarian Equal Opportunities Sponsorship—Förderung von Frauen in Forschung und Lehre FFL—Promoting Equal Opportunities for Women in Research and Teaching AD The funders had no role in study design data collection and analysis decision to publish or preparation of the manuscript

Keywords: