面向临床前图像引导放疗研究的通用生物发光层析系统
医学物理
2025-03-28 v3
摘要
CBCT引导的小动物放射器在局部化软组织靶标时面临成本较低的挑战。生物发光层析(BLT)提供了有前景的解决方案，但其大多数仍停留在实验室开发阶段，限制了研究者的可及性。本文我们开发了一个通用、商业化级BLT引导系统(MuriGlo)，旨在无缝集成到商业放射器中，使研究者能够进行翻译性研究。我们演示了其在支持体外和体内研究方面的能力。MuriGlo由可分离的小鼠床、恒温控制、镜像、滤光片和CCD组成，实现多投影和多光谱成像。我们评估了恒温控制能够在整个成像过程中维持动物体温在37{\deg}C，量化该系统在体外可检测最少61个GL261-AkaLuc细胞。为了说明MuriGlo如何用于体内图像引导研究，我们提出了3种策略：BLT引导5弧、2场盒法和BLI引导单束，范围从复杂的高保形到最简单的高通量方案。高保形BLT引导5弧方案在 prescribed 剂量下完全覆盖 gross tumor 区域(GTV)，同时最小化正常组织暴露(3.9%)；而简化的高通量BLT引导2场盒法实现了100%的GTV覆盖，但正常组织暴露较高(13.1%)。此外，我们演示了MuriGlo对于广泛使用的SARRP和SmART放射器的定位精度均在1 mm以内，肿瘤覆盖率在0.75mm margin下超过97%。该通用BLT引导系统实现了与商业放射器的无缝集成，在定位精度方面可与之相当，预期支持高精度放射研究。
引用
@article{arxiv.2406.13078,
title = {A universal bioluminescence tomography system for pre-clinical image-guided radiotherapy research},
author = {Zhishen Tong and Zijian Deng and Xiangkun Xu and Ciara Newman and Xun Jia and Yuncheng Zhong and Merle Reinhart and Paul Tsouchlos and Tim Devling and Hamid Dehghani and Iulian Iordachita and Debabrata Saha and James Kim and John W. Wong and Ken Kang-Hsin Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.13078},
year = {2025}
}