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。

今年，我们发表了一篇研究论文，利用声血管造影（一种新的超声成像方法）量化了金纳米颗粒和放射治疗联合疗法对肿瘤血管破坏的效果。接下来，在上述联合治疗之后，预计肿瘤内会出现缺氧区域，因为肿瘤血管破坏导致氧气供应被切断。由于放射治疗的生物学效应取决于肿瘤内的氧气浓度，因此我们使用磁共振成像（MRI）的血氧水平依赖性（BOLD）方法来量化缺氧区域的范围和持续时间进行了研究。通过连续获取对照小鼠胶质母细胞瘤的 MR 图像，他们通过计算小鼠吸入空气和吸入氧气之间的差异，成功地可视化肿瘤内的缺氧区域。此外，有人提出，通过分析吸氧引起的 MR 信号变化模式，有可能区分小鼠肿瘤中的慢性缺氧和急性缺氧。该 MR 图像上看到的缺氧区域与同一小鼠肿瘤的病理图像上看到的缺氧区域的分布大致匹配，这一事实也证明了该方法的有效性。我们目前正致力于在论文中发表这项研究的结果。根据本研究获得的结果，预测未来如果通过金纳米颗粒和放射治疗的联合治疗破坏肿瘤血管，肿瘤内部将出现慢性缺氧状态。因此，未来我们计划对小鼠肿瘤进行血管破坏治疗，并使用BOLD MRI研究缺氧区域的量化及其状态的分化。

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

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

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