SmART多模态三维影像引导全骨髓照射小动物模型构建与应用研究
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摘要
全骨髓照射（TMI）是造血干细胞移植术前重要的预处理方式，传统全身照射（TBI）模式易造成大范围正常组织损伤，毒副作用显著。本研究依托SmART多模态影像引导放疗系统，搭建三维多模态临床前小鼠全骨髓照射模型，并结合CBCT影像技术与蒙特卡罗算法完成剂量验证。实验结果表明，该TMI模型可精准靶向骨髓与脾脏组织，将心、肺、肠道等放射敏感器官的受照剂量大幅降低；在保障造血细胞长期稳定植入的同时，显著减轻正常脏器辐射损伤。这套标准化模型可用于造血移植相关机制探索与新型预处理方案研发，实现临床技术向基础研究的反向转化。
图1：论文封面概要
材料与方法
选用近交系小鼠构建造血干细胞移植动物模型，搭配定制密闭固定装置，保障实验体位高度可重复。通过增强CBCT、microMRI完成靶器官与正常组织轮廓勾画，利用SmART-Plan放疗计划系统分别制定TMI与传统TBI照射方案。采用EBT3放射胶片、OSLD剂量计开展剂量验证；设置不同处方剂量与分割照射方案，结合生物发光成像、流式细胞术及组织病理检测，综合评估小鼠生存率、造血细胞植入效率与脏器辐射损伤程度。
辐照实验方案
整套实验依托SmART多模态影像引导放疗系统开展，借助机载CBCT完成精准定位与图像配准。TMI采用分区多野对穿照射模式，设置11 Gy、12 Gy、14 Gy梯度处方剂量，部分组别采用分次方案（间隔6小时，分2次照射）；对照组采用标准全野全身照射（TBI）。所有组别统一剂量率400 cGy/min，实验全程对小鼠实施麻醉固定，并对非靶组织进行屏蔽防护。
图 2：（原文 Fig.1）展示 TMI 从定位、成像、计划到照射的完整工作流程
主要研究结果
剂量学检测证实，TMI模型靶区骨骼剂量分布均匀，肺部、肠道、肝脏等敏感器官平均剂量较传统TBI下降50%以上。同等11 Gy剂量下，TBI可造成小鼠死亡，而TMI组小鼠可长期存活。造血植入实验显示，TMI与TBI两组的造血细胞植入效率、长期造血重建能力无明显差异；组织病理结果提示，TMI组肠道黏膜结构完整，辐射损伤程度远低于TBI组。
图 3：（原文 Fig.5）对比不同照射方案下小鼠生存率、造血植入及肠道病理差异
结论
依托SmART搭建的三维多模态影像引导TMI模型，具备精准的剂量调控能力，可在有效杀伤骨髓细胞的同时，最大程度保护正常脏器，规避传统全身照射的严重毒副作用。该模型稳定性高、贴合临床实际，可广泛应用于造血干细胞移植、放射损伤机制、放化疗联合新方案等研究领域，为临床移植技术优化提供可靠的临床前研究平台。
图 4：（原文 Fig.4）呈现 TMI 与 TBI 方案的剂量分布及剂量体积直方图对比
原文出处DOI：10.1016/j.ijrobp.2021.06.001
YY
摘要
全骨髓照射（TMI）是造血干细胞移植术前重要的预处理方式，传统全身照射（TBI）模式易造成大范围正常组织损伤，毒副作用显著。本研究依托SmART多模态影像引导放疗系统，搭建三维多模态临床前小鼠全骨髓照射模型，并结合CBCT影像技术与蒙特卡罗算法完成剂量验证。实验结果表明，该TMI模型可精准靶向骨髓与脾脏组织，将心、肺、肠道等放射敏感器官的受照剂量大幅降低；在保障造血细胞长期稳定植入的同时，显著减轻正常脏器辐射损伤。这套标准化模型可用于造血移植相关机制探索与新型预处理方案研发，实现临床技术向基础研究的反向转化。
图1：论文封面概要
材料与方法
选用近交系小鼠构建造血干细胞移植动物模型，搭配定制密闭固定装置，保障实验体位高度可重复。通过增强CBCT、microMRI完成靶器官与正常组织轮廓勾画，利用SmART-Plan放疗计划系统分别制定TMI与传统TBI照射方案。采用EBT3放射胶片、OSLD剂量计开展剂量验证；设置不同处方剂量与分割照射方案，结合生物发光成像、流式细胞术及组织病理检测，综合评估小鼠生存率、造血细胞植入效率与脏器辐射损伤程度。
辐照实验方案
整套实验依托SmART多模态影像引导放疗系统开展，借助机载CBCT完成精准定位与图像配准。TMI采用分区多野对穿照射模式，设置11 Gy、12 Gy、14 Gy梯度处方剂量，部分组别采用分次方案（间隔6小时，分2次照射）；对照组采用标准全野全身照射（TBI）。所有组别统一剂量率400 cGy/min，实验全程对小鼠实施麻醉固定，并对非靶组织进行屏蔽防护。
图 2：（原文 Fig.1）展示 TMI 从定位、成像、计划到照射的完整工作流程
主要研究结果
剂量学检测证实，TMI模型靶区骨骼剂量分布均匀，肺部、肠道、肝脏等敏感器官平均剂量较传统TBI下降50%以上。同等11 Gy剂量下，TBI可造成小鼠死亡，而TMI组小鼠可长期存活。造血植入实验显示，TMI与TBI两组的造血细胞植入效率、长期造血重建能力无明显差异；组织病理结果提示，TMI组肠道黏膜结构完整，辐射损伤程度远低于TBI组。
图 3：（原文 Fig.5）对比不同照射方案下小鼠生存率、造血植入及肠道病理差异
结论
依托SmART搭建的三维多模态影像引导TMI模型，具备精准的剂量调控能力，可在有效杀伤骨髓细胞的同时，最大程度保护正常脏器，规避传统全身照射的严重毒副作用。该模型稳定性高、贴合临床实际，可广泛应用于造血干细胞移植、放射损伤机制、放化疗联合新方案等研究领域，为临床移植技术优化提供可靠的临床前研究平台。
图 4：（原文 Fig.4）呈现 TMI 与 TBI 方案的剂量分布及剂量体积直方图对比
原文出处DOI：10.1016/j.ijrobp.2021.06.001
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