Magnetic resonance imaging for precise radiotherapy of small laboratory animals

Radiotherapy of small laboratory animals (SLA) is often not as precisely applied as in humans. Here we describe the use of a dedicated SLA magnetic resonance imaging (MRI) scanner for precise tumor volumetry, radiotherapy treatment planning, and diagnostic imaging in order to make the experiments more accurate. Different human cancer cells were injected at the lower trunk of pfp/rag2 and SCID mice to allow for local tumor growth. Data from cross sectional MRI scans were transferred to a clinical treatment planning system (TPS) for humans. Manual palpation of the tumor size was compared with calculated tumor size of the TPS and with tumor weight at necropsy. As a feasibility study MRI based treatment plans were calculated for a clinical 6MV linear accelerator using a micro multileaf collimator (μMLC). In addition, diagnostic MRI scans were used to investigate animals which did clinical poorly during the study. MRI is superior in precise tumor volume definition whereas manual palpation underestimates their size. Cross sectional MRI allow for treatment planning so that conformal irradiation of mice with a clinical linear accelerator using a μMLC is in principle feasible. Several internal pathologies were detected during the experiment using the dedicated scanner. MRI is a key technology for precise radiotherapy of SLA. The scanning protocols provided are suited for tumor volumetry, treatment planning, and diagnostic imaging. Strahlentherapeutische Behandlungen von kleinen Labortieren (SLA) werden häufig nicht so präzise durchgeführt wie bei Menschen. In diesem Artikel wird beschrieben, wie dedizierte Kleintier-Magnetresonanztomographen (MRT) zur präzisen Tumorvolumetrie, Bestrahlungsplanung und diagnostischen Bildgebung eingesetzt werden können, um die Experimente akkurater zu gestalten. Unterschiedliche humane Tumorzellen wurden im Bereich der Flanke von pfp/rag2 und SCID-Mäusen injiziert, um einen lokalen Primärtumor zu bilden. Die MRT-Schnittbilder wurden an ein klinisches Bestrahlungsplanungssystem für Menschen (TPS) übertragen. Die manuell palpierten Tumorgrößen wurden mit den vom TPS berechneten Werten sowie den Tumorgewichten bei Sektion verglichen. Als Machbarkeitsstudie wurden MRT-basierte Bestrahlungspläne für einen klinischen 6MV-Linearbeschleuniger mit einem Mikro-MLC (μMLC) berechnet. Zusätzlich wurden mit MRT Tiere untersucht, die eine klinische Belastung während der Studie zeigten. Die MRT-Bildgebung ermöglichte eine präzise Tumorvolumetrie, wo