بناء فانتوم تعدد الوسائط ما قبل السريرية باستخدام مواد الأنسجة، محاكاة لضمان الجودة في قياس حجم الورم

Summary

تصف هذه الورقة إجراءات في المنزل تشييد تعدد الوسائط قبل السريرية جعلت شبح الأنسجة محاكاة (TM) مواد لضمان الجودة (QA) من قياس حجم الورم في طرائق التصوير الحيوانية مثل الموجات فوق الصوتية (US)، التصوير المقطعي (CT) والمغناطيسية التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).

Abstract

منظمة الصحة العالمية (WHO) ومعايير التقييم في استجابة الأورام الصلبة (RECIST) مجموعات عمل دعا معايير موحدة لتقييم الإشعاعي للأورام الصلبة في الاستجابة للعلاج المضادة للورم المخدرات في 1980s و 1990s، على التوالي. منظمة الصحة العالمية معايير قياس الأورام الصلبة في أبعاد اثنين، بينما القياسات RECIST فقط استخدام البعد واحد الذي يعتبر أكثر استنساخه ^{1، 2، 3،4،5.} وقد استخدمت على نطاق واسع هذه المعايير باعتبارها العلامات البيولوجية التصوير المعتمدة فقط من قبل الولايات المتحدة للأغذية والدواء (FDA) ^6. من أجل قياس استجابة الورم للأدوية المضادة للورم على الصور مع دقة، وبالتالي، هناك حاجة قوية لضمان (QA) إجراءات الجودة والمطابقة QA الوهمية.

لتلبية هذه الحاجة، والكتاب شيدت قبل السريرية تعدد الوسائط (على الموجات فوق الصوتية (US)، التصوير المقطعي (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)) الوهمية باستخدام الأنسجة محاكاة (TM)المواد استنادا إلى عدد محدود من الآفات المستهدفة المطلوبة من قبل RECIST بادخال تعديلات على Gammex التجاري الأمريكي فانتوم ^7. الملحق في لي وآخرون. يوضح إجراءات الوهمية تلفيق ^7. في هذه المقالة، يتم إدخال كافة البروتوكولات في خطوة بخطوة أزياء بداية مع إجراءات إعداد قوالب السيليكون لصب ورم محاكاة كائنات الاختبار في فانتوم، تليها إعداد مواد TM للتصوير تعدد الوسائط، وأخيرا بناء قبل السريرية تعدد الوسائط QA الوهمية. والغرض الرئيسي من هذه الورقة هو تقديم البروتوكولات للسماح لأي شخص مهتم في بناء مستقل شبحا لمشاريعهم الخاصة. إجراءات ضمان الجودة لقياس حجم الورم، وRECIST، وترد منظمة الصحة العالمية ونتائج القياس حجم الأجسام اختبار المقدمة في المؤسسات متعددة باستخدام هذا QA الوهمية بالتفصيل في لي وآخرون. ^8.

Introduction

تقييم التغير في حجم الورم هو نقطة نهاية مهمة لتقييم النشاط من العقاقير المضادة للورم في كل من انكماش الورم وتطور المرض ^{9، 10.} منظمة الصحة العالمية (WHO) ومعايير التقييم في استجابة الأورام الصلبة (RECIST) هي أساليب مقننة لتقييم الآفات التشريحية ورم في طرائق التصوير مثل الموجات فوق الصوتية (US)، التصوير المقطعي (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). لمعايير منظمة الصحة العالمية، ويحسب للمنتج من الورم قطرها الأقصى وأكبر قطر عمودي في الطائرة عرضية للمناطق المستهدفة ^4. في المقابل، لRECIST، ويتم احتساب مبلغ أطول بأقطار في الطائرة عرضية لعدد محدود من الآفات المستهدفة ^4. على الرغم من الاهتمام المتزايد باستمرار في ورم تقييم الاستجابة العلاجية، لم يكن هناك أي ضمان الجودة قبل السريرية (QA) فانتوم / QA إجراءات العلامات البيولوجية التصوير.

محتوى "> وبالنظر إلى أن قياس حجم الورم استنادا إلى معايير منظمة الصحة العالمية و / أو RECIST هي العلامات البيولوجية التصوير المعتمدة فقط من قبل الولايات المتحدة للأغذية والدواء (FDA)، كنقطة انطلاق من QA لأي المؤشرات الحيوية التصوير الأخرى، لي وآخرون. تصميمها وبناؤها UTHSCSA / Gammex مارك 1 ومارك 2 الأشباح لQA قياس حجم الورم بالتعاون مع شركة Gammex ^7. وكان مارك 1 الوهمية نسخة منقحة من Gammex التجارية في الولايات المتحدة الوهمية، وبالتالي، كان حجم كبير جدا لتناسب CT الحيوانية وMR الماسحات الضوئية، كما كانت بعض الأدوات في كافة 1 الوهمية غير الضرورية لقياس حجم الورم. وقد صمم مارك 2 الوهمية على أساس RECIST التي هي العلامات البيولوجية التصوير وافقت عليها الهيئة مؤخرا. ومع ذلك، فإن حجم مارك 2 فانتوم كان لا يزال كبيرا جدا بالنسبة MR الماسحات الضوئية، والتصوير المقطعي وMR جودة الصورة الوهمية لم يكن مقبولا لقياس حجم الورم دقيقة ^7.

وصف QA فانتوم انهالعنان تم إعادة تصميم للتغلب على أوجه القصور في الخيالات السابقة وشيدت باستخدام الأنسجة محاكاة (TM) مواد والبروتوكولات المعدلة وضعت في مختبرنا. تصف هذه الورقة تفاصيل عن بروتوكولات للبناء فانتوم: أولا، يتم إدخال أساليب لإعداد قوالب السيليكون الصب اللازمة لورم محاكاة الكائنات اختبار وتجميع المدورة لالدورية شبحا لمنع الترسيب الجاذبية. وصفت الثاني، بروتوكولات لإعداد مواد TM معدلة من دي سوزا وآخرون. 'ق للولايات المتحدة، CT والتصوير بالرنين المغناطيسي ^11. تم اختبار الخصائص الفيزيائية للمواد TM في كل طريقة للتأكد من أن المواد TM ممثلة الأنسجة الرخوة الإنسان كما لوحظ في الصور المكتسبة مع مختلف الطرائق، ولكن لا يتم عرض النتائج هنا. الثالث، يوصف بروتوكول للبناء الوهمية. وأخيرا، يتم عرض الصور الولايات المتحدة، CT وMR شبح كنتائج.

Protocol

1. فانتوم التصميم

ويرد الرسم من قبل السريرية تعدد الوسائط الوهمية في الشكل 1 ^{7، 8.} حجم فانتوم هو 38 ملم في القطر و 115 ملم في الطول للسماح للالوهمية التي يتم مسحها ضوئيا في الماسحات الضوئية الحيوانية المختلفة. شبح يحتوي على خمسة أجسام اختبار الورم محاكاة (قطر: 14، 10، 7، 4 و 2 مم) وضعت على عمق 10 ملم في فانتوم.

2. سيليكون قالب البناء

وقوالب السيليكون استعداد للادلاء الكائنات اختبار محاكاة للورم كما هو موضح في هذا القسم ^7. يتم قطع جميع لوحات وقضبان الاكريليك المطلوب لإعداد قوالب السيليكون مع دقة 25 ميكرون في ورشة ميكانيكا في جامعة تكساس مركز العلوم الصحية في سان انطونيو (UTHSCSA).

1. جعل خمسة ثقوب (قطر: 14، 10، 7، 4، 2 مم) لكائنات الاختبار وآخر خمسة ثقوب (القطر: 6 مم) لقضبان المحاذاة في اثنين من قاعدة الاكريليكلوحات (الحجم: 4.2 سم × 11.5 سم × 0.9 سم) (الشكل 2A).
2. قطع أزواج التبادل مع ارتفاع 7، 5، 3.5، 2 و 1 ملم (الحجم: 1.0 سم × 5.5 سم) (الشكل 2B).
3. إعداد كرات الصلب (قطر: 14، 10، 7، 4 و 2 مم، دقة: 2.5 ميكرون).
4. مكان اثنين من أزواج التبادل مع ارتفاع 7 ملم وقاعدة لوحة على لوحة الأكريليك رقيقة في تسلسل وتشديد لهم باستخدام C-المشابك (الشكل 2C).
5. إدراج الصلب الكرة مع 14 مم إلى 14 مم ثقب في قاعدة لوحة وذلك باستخدام الغراء JB KWIK (الشكل 2C). كرر الإجراءات لبقية الكرات (الشكل 2D) وعلى قاعدة لوحة أخرى. لاحظ أن كرات الصلب في اثنين من لوحات قاعدة يتم لصقها كصور المرآة ^7.
6. إرفاق أربع لوحات الاكريليك 2.5 سم ارتفاع (الحجم: 2.5 سم × 11.5 سم لاثنين من لوحات و 2.5 سم × 4.2 سم لمدة لوحات أخرى) على كل قاعدة باستخدام الشريط اللاصق مثل الأسوار (Figure 3A).
7. نعلق لوحة أعلى (الحجم: 4.2 سم × 11.5 سم، مع خمسة ثقوب قطرها 0.8 سم من عشرة ثقوب مع 1.2 سم من القطر) في واحدة من الجمعيات لوحة قاعدة لإدراج خمسة قضبان الاكريليك (القطر: 0.8 سم والطول: 0.5 سم) مع 1 مم نصائح، وإلى إدراج خمسة قضبان المحاذاة (القطر: 0.9 سم والطول: 5.0 سم) وإلى صب سيليكون (الشكل 3A).
8. إدراج قضبان الاكريليك في سم الثقوب 0.8 في لوحة أعلى وصولا إلى الجزء العلوي من كرات الصلب والغراء لهم باستخدام الغراء السيليكون. ثم تضاف قضبان المحاذاة في الثقوب في قاعدة لوحة من خلال ثقوب أكبر في لوحة أعلى (الشكل 3A).
9. مزج الجزء ألف من السيليكون المطاط المركب مع جزء B في نسبة 10-1 من حيث الوزن.
10. صب مركب مطاط السيليكون في التجمع وتجف الجمعية في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة (الشكل 3B).

3. الجمعية الدوار

ريال عمانييتم إعداد tator من الأنابيب البلاستيكية ومحرك المشواة.

1. طحن نهاية الترباس لتناسب حفرة من محرك المشواة.
2. المسمار الترباس الأرض إلى نهاية الأنابيب البلاستيكية (طول: 270 ملم وقطرها الداخلي: 75 مم) باستخدام الجوز وغسالة.
3. ينحني لوحات معدنية والغراء لهم على طبق من ذهب من البلاستيك باستخدام JB KWIK لدعم الأنابيب البلاستيكية وضبط ارتفاع الأنابيب البلاستيكية ^7.

4. TM تحضير المواد

يتم تعديل بروتوكولات لإعداد المواد TM من تلك التي تم تطويرها في معمل د. إرنست L. مادسن في جامعة ويسكونسن ماديسون ومزيد من التفاصيل هي في لي وآخرون. ^8،11.

4.1 الخلفية TM إعداد المواد

1. تمرير الحليب كامل الدسم التجارية (200 سم مكعب) من خلال 20 ميكرون ثم 10 ميكرون مرشحات شبكة.
2. حل الثيميروسال (0.2 غرام) في الحليب تصفيتها (100 سم مكعب).
3. باستخدام فراغ البيت، ديغا هذاالحل الحليب لمدة 30 ثانية في درجة حرارة الغرفة.
4. حل الجافة الاغاروز (2 ز) في الماء منزوع الأيونات (18 MΩ) (100 سم مكعب) في درجة حرارة الغرفة.
5. ثم إضافة 1-بروبانول (7.9 سم مكعب) وباسو ₄ (1 ز) إلى الحل الاغاروز.
6. ديغا الحل الاغاروز ثم تسخينها في 95 ° C حمام الماء حتى يزيل الحل الاغاروز.
7. بينما الحل الاغاروز مسح في 95 ° C حمام الماء، حرارة الحليب المكثف في 55 ° C حمام الماء.
8. نقل الحل الاغاروز المنصهر إلى 55 درجة مئوية حمام الماء ليبرد.
9. مرة واحدة كل الحلول هي عند درجة حرارة 55 مئوية، مزيج الاغاروز حل (50 سم) مع الحليب المكثف (50 سم) لجعل نسبة 50-50 من حيث الحجم ويحرك الخليط ببطء تليها إزالة فقاعة الهواء من على سطح الأرض.
10. ثم إضافة EDTA (0.103 غرام) وCuCl ₂ · 2H ₂ O (0.06 ز) إلى الخليط الاغاروز لبن تليها التحريك كافية لضمان التجانس.
11. وأخيرا، إضافة الخرز الزجاجي (15-60 μم القطر، يعني القطر: 35 ميكرون) (0.1 G) ويقلب الخليط النهائي مرارا وتكرارا. قبل الاستخدام، ونقع حبات الزجاج في حمض النتريك لمدة 24 ساعة لإزالة أي شوائب ومن ثم شطف الحامض.

4.2 اختبار الكائن TM إعداد المواد

يتم إعداد اختبار الكائن TM المواد بطريقة مشابهة كخلفية TM المواد باستثناء الفروق التركيبية التالية:

1. تمرير الحليب كامل الدسم التجارية (20 سم) من خلال 20 ميكرون ثم 10 ميكرون مرشحات شبكة.
2. حل الثيميروسال (0.02 ز) في الحليب تصفيتها (10 سم).
3. حل الجافة الاغاروز (0.60 ز) في حل درجة حرارة الغرفة من الماء منزوع الأيونات (10 سم) و 1 بروبانول (0.79 سم مكعب).
4. ديغا الحل الاغاروز ثم تسخينها في 95 ° C حمام الماء حتى يزيل الحل الاغاروز.
5. بينما الحل الاغاروز مسح في 95 ° C حمام الماء، حرارة الحليب المكثف في 55 ° C حمام الماء.
6. تحرك الE حل الاغاروز المنصهر إلى 55 ° C حمام الماء.
7. مرة واحدة كل الحلول هي عند درجة حرارة 55 مئوية، مزيج الحل الاغاروز (5 سم) مع الحليب المكثف (5 سم) ويقلب الخليط ببطء تليها إزالة فقاعة الهواء من على سطح الأرض.
8. ثم إضافة EDTA (0.0017 ز) وCuCl ₂ · 2H ₂ O (0.0010 ز) إلى الاغاروز لبن تليها التحريك كافية.

5. تعدد الوسائط الجمعية فانتوم

باستخدام قوالب السيليكون، ويتم إنجاز الخطوات التالية لبناء الوهمية تعدد الوسائط.

1. على قالب سيليكون دون 1 ملم الثقوب، ونعلق خيط النايلون على طول وسط المجالات والغراء على طرفي القالب باستخدام السيليكون الغراء (الشكل 4A).
2. باستخدام فرشاة ناعمة، وتطبيق الشحوم سيليكون على سطح قالبين (الشكل 4A) وتجميع اثنين من قوالب باستخدام قضبان المحاذاة.
3. إعداد الكائن اختبار TM المواد كما هو موضح في القسم 4.2 وصاور من خلال ثقوب 1 ملم من العفن سيليكون باستخدام إبرة عيار 22 من حقنة.
4. للسماح للكائنات اختبار لتعيين، تخزين قوالب في الثلاجة (5 ° م) لمدة حوالي 30 دقيقة.
5. في كل جانب من وعاء نصف أسطواني (طول: 115 ملم وقطرها: 38 ملم)، وجعل اثنين من الثقوب من 1 ملم على عمق 10 مم من سطح الوهمية من أجل تركيب خيط النايلون مع كائنات الاختبار. جعل حفرة إضافية من 6 مم إلى صب خلفية TM المواد.
6. تفريغ الكائنات اختبار مع خيط النايلون من القوالب (الشكل 4B) ومن ثم تحميل لهم في حاوية نصف أسطواني (الشكل 4C).
7. باستخدام 3M سكوتش لحام DP-100 و 3M شريط لاصق، والتمسك رقيقة من الألومنيوم عدم إجراء (سمك: 0.12 ملم) على الحاوية الاكريليك. منع ملم ثقوب 1 في الحاوية الاكريليك تستخدم نفس الغراء (الشكل 4C).
8. إعداد خلفية TM المواد بسرعة وسكبه ببطء في 6 ملم حفرة من الحاوية باستخدام الصغيرةقمع البلاستيك.
9. بعد إزالة أي فقاعات الهواء، الغراء حفرة 6 مم باستخدام 3M سكوتش لحام DP-100.
10. تجميعها مرة واحدة، وتناوب على الوهمية في 2 دورة في الدقيقة في المدورة ل4-5 ساعة في درجة حرارة الغرفة.
11. إزالة خيط النايلون بعد المواد TM في فانتوم يصلب تماما.

6. التصوير تعدد الوسائط

يتم تفحص الوهمية في الموجات فوق الصوتية قبل السريرية، CT والرنين المغناطيسي والصور في ثلاث طرائق يتم الحصول. يتم وصف بروتوكولات التصوير بالتفصيل في لي وآخرون. ^{7، 8.}

Results

الشكل 3 B والشكل 5 عرض اثنين من قوالب السيليكون لصب كائنات الاختبار، وتعدد الوسائط الوهمية، على التوالي. طول × عرض × عمق كل العفن هو 109 مم × 37 مم × 21 مم واثنين من قوالب متطابقة-الصور مرآة. واحدة قالب لديه 1 ملم الثقوب حيث المواد TM يمكن إدراجها باستخدام إبرة رقيقة. كل قالب يحتوي على خمسة ثقوب إضافية لقضبان المحاذاة. كان طول × عرض × عمق فانتوم هو 115 مم × 38 مم × 24 مم وكتلته الأولية 101.02 غرام. حجم الوهمية غير كافية لتناسب الماسحات الضوئية قبل السريرية.

Discussion

وكان الهدف من هذه المقالة لتوفير وسائل لصنع مواد TM للتصوير تعدد الوسائط وبناء الوهمية تعدد الوسائط قبل السريرية كأداة QA لقياس حجم الورم دقيقة باستخدام طرائق مختلفة في مؤسسات متعددة. وكما ذكر سابقا، وقد وضعت مواد TM الأصلية كتبت بواسطة معمل د. إرنست L. مادسن في جامعة ويسكونسن ماديسون من لمتعدد التصوير طريقة البروستاتا الوهمية. نحن تعديل البروتوكولات المواد TM الدكتور مادسن لغرض الخاصة بنا من أجل الحصول على النقيض كافية بين الكائنات اختبار والخلفية وتمثيل الخصائص الفيزيائية للأنسج...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
<قوي>كاشف / مادة
الأنابيب البلاستيكية	N / A	N / A	Home Depot
Bolt ، الجوز ، الغسالة والألواح المعدنية	N / A	N / A
وقضبان الأكريليك	N / A	N / A	توريد البلاستيك في سان أنطونيو ، تكساس
كرات فولاذية	Nordex، Inc.	AEC-M2-2 ، -4 ، -7 ، -10 و -14	2 ، 4 ، 7 ، 10 و 14 مم
قطر C-clamps	مشبك قابل للتعديل	1420-C	2 بوصة
طول شريط اخفاء	3M مواد لاصقة وأشرطة صناعية	2600	& nbsp ؛
شريط لاصق	3M مواد لاصقة وأشرطة صناعية	S-3763SIL	& nbsp ؛
شركة جي بي كويك	جي بي ويلد	380238
3M سكوتش لحام الايبوكسي لاصق	3M المواد اللاصقة والأشرطة الصناعية	DP-100	& nbsp ؛
شحم السيليكون	Permatex، Inc.	22058
سيليكون الغراء	DAP، Inc.	688
مركب مطاط السيليكون	Smooth-ON، Inc.	مزيج Smooth-SilTM950 الجزء A و B	A: B = 10: 1 بالوزن
فرشاة	N / A	N / A	Hobby Lobby
حقنة	Becton Dickinson	309604	10 مل
إبرة	بيكتون ديكنسون	305156	22 قياس 1.5 بوصة
طول قمع	N / A	N / A	& NBSP ؛
مرشحات شبكية	أجزاء صغيرة ، Inc.	CMN-0010-C و CMN-0020-C	10 و 20 & mu ؛ م
حليب كامل الدسم	N / A	N / A	HEB في سان أنطونيو ، تكساس
شركة Thimerosal	Sigma-Aldrich Co.	T5125
بروبانول	سيجما ألدريتش	33538
EDTA	Sigma-Aldrich	431788
CuCl2	Sigma-Aldrich Co.	459097
Agarose	Sigma-Aldrich	A0169
شركة BaSO4	Sigma-Aldrich Co.	B8675
الخرز الزجاجي	Potters Industries، Inc.	3000E
PET / AL / LLDPE *	Pechiney Plastic Packaging ، Inc.	Pechiney المواصفات 151	مادة غطاء فانتوم
			* البولي إيثيلين تيريفثاليت / الألومنيوم / البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة
< قوي > المعدات < / قوي >			؛
محرك المشواة	Brinkmann	812-7103-S	هوم ديبوت
حمام مائي 1	Precision، Inc.	الموديل: 282 ، المسلسل #: 601091552
حمام مائي 2	VWR، Inc.	الموديل: 1212, المسلسل #: 08119606
الموجات فوق الصوتية	المرئية	المسلسل #: 770 / 120-259	؛
CT	جاما الطبية الأفكار	المسلسل #: GR 0050
التصوير بالرنين المغناطيسي	بروكر	الجزء #: W3301390 ، المسلسل #: 0030	؛