Quantitative estimation of dose enhancement caused by radiation sensitizer gold nanoparticle

放射增敏剂金纳米粒子引起的剂量增强的定量估算

• 批准号: 17J03616
• 负责人: 権 池勲
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J03616/
• 关键词: 医学物理; 放射線治療; 放射線増感剤; 血管破壊剤; ナノ粒子; MRI; 超音波; 医学物理（学）; モンテカルロシミュレーション; 線量増加; 光電効果

当該年度では、金ナノ粒子と放射線治療の併用療法による腫瘍の血管破壊効果を、新しい超音波撮影方法である音響血管造影（Acoustic Angiography）により定量化した研究成果を論文化した。次に、上記の併用療法の後には、腫瘍の血管破壊によって酸素の供給が遮断されるため、腫瘍内で低酸素領域が生じることが予想される。放射線治療の生物学的効果は腫瘍内の酸素濃度に依存することから、低酸素領域の程度と持続期間を定量化するために、Magnetic Resonance Imaging (MRI) によるBlood Oxygen Level Dependent (BOLD) 法を用いた研究を行った。コントロールマウスのグリオブラストーマのMR画像を連続的に取得したところ、マウスの空気吸入時と酸素吸引時の差分を計算することで腫瘍内の低酸素領域を可視化することに成功した。さらに、MR信号が酸素吸入によって変化するときの変化パターンを解析することで、マウス腫瘍の慢性低酸素状態と急性低酸素状態を区別できる可能性が示唆された。このMR画像上で見られた低酸素領域は、同じマウス腫瘍の病理画像上で見られた低酸素領域の分布とおおむね一致したことからも、本手法の有効性が示された。本研究成果について現在論文化に取り組んでいる。本研究で得られた結果から、将来的に金ナノ粒子と放射線治療の併用療法による腫瘍血管破壊を行った場合には腫瘍内が慢性低酸素状態になることが予想される。よって今後はマウス腫瘍に対して血管破壊治療を行い、低酸素領域の定量化とその状態の区別をBOLD MRI法を用いて検討する予定である。

在今年，通过使用金纳米颗粒和放射疗法的联合疗法对研究结果进行了量化，这些疗法使用声血管造影（一种新的超声成像方法）量化了肿瘤的血管破坏性作用。其次，遵循上述组合疗法，由于肿瘤的血管破坏会阻止氧气的供应，预计缺氧区域会发生在肿瘤内。由于放疗的生物学作用取决于肿瘤中氧气的浓度，因此进行了通过磁共振成像（MRI）使用血氧水平依赖性方法（BOLD）方法的研究，以量化低氧区域的程度和持续时间。当连续获取对照小鼠中胶质母细胞瘤的MR图像时，我们能够通过计算小鼠的进气和氧气吸入之间的差异来可视化肿瘤内的低氧区域。此外，有人建议，通过分析MR信号因氧气引起的变化的变化模式，可以区分小鼠肿瘤中的慢性和急性缺氧。在该MR图像上看到的缺氧区域通常与同一小鼠肿瘤的病理图像上的低氧区域的分布相吻合，表明该技术的有效性。他目前正在研究这一研究发现的学术文化。从这项研究中获得的结果来看，预计如果将来肿瘤血管通过将金纳米颗粒和放射治疗造成破坏，则肿瘤将成为慢性缺氧。因此，将来，我们计划使用BOLD MRI治疗小鼠肿瘤中的血管破坏，并量化低氧区域并区分其状态。

项目成果

Monitoring of Anatomical Change Near the Pancreas with MR-compatible Ultrasound Sensors

使用 MR 兼容超声传感器监测胰腺附近的解剖变化

• 发表时间: 2019
• 作者: J. Kwon;C.C. Cheng;F. Preiswerk;B. Madore;S. Shimizu;H. Shirato;J. S. Bredfeldt
• 通讯作者: J. S. Bredfeldt

Enabling MRI Guided Radiation Therapy of the Pancreas with MRI Compatible Ultrasound Sensors

使用 MRI 兼容的超声传感器实现 MRI 引导胰腺放射治疗

• 发表时间: 2019
• 作者: J Kwon;C.C. Cheng;F Preiswerk;B Madore;S Shimizu;H Shirato;J Bredfeldt
• 通讯作者: J Bredfeldt

Detection of Dosimetrically Relevant Anatomical Changes Near the Pancreas with MRI Compatible Ultrasound Sensors

使用 MRI 兼容超声传感器检测胰腺附近与剂量相关的解剖变化

• 发表时间: 2019
• 作者: J Kwon;D Brivio;J Mancias;C.C. Cheng;F Preiswerk;B Madore;J Bredfeldt
• 通讯作者: J Bredfeldt

Evaluating Gold Nanoparticle and Radiation Induced Tumor Microvascular Disruption Using Acoustic Angiography

使用声血管造影评估金纳米粒子和辐射诱导的肿瘤微血管破坏

• 发表时间: 2018
• 作者: J. Kwon;R. Rajamahendiran;N. Virani;S. Kunjachan;E. Snay;M. Harlacher;M. Myronakis;S. Shimizu;H. Shirato;T. Czernuszewicz;R. Gessner;R. Berbeco
• 通讯作者: R. Berbeco