Name: 幻影使用肿瘤尺寸测量的质量保证组织模仿材料的潜伏期多模工程 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-29T12:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 33 s
Description: 学习构建多模态质量保证体模，使用组织模仿材料制作肿瘤模拟测试对象，通过硅胶模具浇铸并在半圆柱形容器中组装。该方法适用于超声、CT和MRI成像，可提高肿瘤尺寸测量的准确性和可靠性。

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作者感谢威斯康星大学麦迪逊分校的 Madsen 博士以及 Gammex 公司的 Cristel Baiu 在组织模拟材料（TM materials）方面提供的建议。作者还感谢 Malcolm David Murray 博士提供了构建模体的方法。

1. 模体设计
预临床多模态模体的示意图如图所示 图1 7, 8该模体直径为38 mm，长度为115 mm，可适用于多种动物扫描仪。模体内包含五个模拟肿瘤的测试物体（直径分别为14、10、7、4和2 mm），置于模体内部深度10 mm处。
2. 硅胶模具的构建
本节所述方法用于制备硅胶模具，以浇铸模拟肿瘤的测试物体7。制备硅胶模具所需的所有丙烯酸板和棒材均在美国德克萨斯大学健康科学中心圣安东尼奥分校（UTHSCSA）机加工车间进行切割，加工精度为25 μm。
<ol>
	<li>在两块亚克力底板（尺寸：4.2 cm × 11.5 cm × 0.9 cm）上分别制作五个用于测试物体的孔（直径：14、10、7、4、2 mm）和另外五个用于对准杆的孔（直径：6 mm）（图 2A）。</li>
	<li>切割高度分别为 7、5、3.5、2 和 1 mm 的间隔片对（尺寸：1.0 cm × 5.5 cm）（图 2B）。</li>
	<li>准备钢球（直径：14、10、7、4 和 2 mm，精度：2.5 μm）。</li>
	<li>依次将两对高度为 7 mm 的间隔片和一块底板放置在一块薄亚克力板上，并使用C型夹固定（图 2C）。</li>
	<li>将直径为 14 mm 的钢球插入底板上的 14 mm 孔中，并使用 J-B KWIK 胶粘剂固定（图 2C）。对剩余钢球（图 2D）及另一块底板重复上述操作。注意两块底板中的钢球应以镜像方式粘接7。</li>
	<li>使用美纹纸胶带将四块高 2.5 cm 的亚克力板（其中两块尺寸为 2.5 cm × 11.5 cm，另两块为 2.5 cm × 4.2 cm）像围栏一样固定在每个底板组件上（图 3A）。</li>
	<li>将顶板（尺寸：4.2 cm × 11.5 cm，含五个直径为 0.8 cm 的孔和十个直径为 1.2 cm 的孔）安装在一个底板组件上，用于插入五根带 1 mm 尖端的亚克力杆（直径：0.8 cm，长度：0.5 cm），插入五根对准杆（直径：0.9 cm，长度：5.0 cm），并用于浇注硅胶（图 3A）。</li>
	<li>将亚克力杆完全插入顶板的 0.8 cm 孔中，直至接触钢球顶部，并使用硅胶粘合剂固定。然后通过顶板上的较大孔将对准杆插入底板的孔中（图 3A）。</li>
	<li>按重量比 10:1 将硅橡胶组分 A 与组分 B 混合。</li>
	<li>将硅橡胶混合物倒入组件中，并在室温下干燥约 24 小时（图 3B）。</li>
</ol>
3. 旋转器组件装配
旋转装置由PVC管和旋转烤肉电机组装而成。
<ol>
	<li>将螺栓的一端磨细，使其能够适配旋转烤肉电机的孔。</li>
	<li>使用螺母和垫圈将磨细的螺栓固定在PVC管（长度：270 mm，内径：75 mm）的一端。</li>
	<li>弯曲金属板，并使用J-B KWIK将其粘接到塑料板上，以支撑PVC管并调节PVC管的高度7。</li>
</ol>
4. 透射电子显微镜样品制备
制备TM材料的方案修改自威斯康星大学麦迪逊分校Ernest L. Madsen博士实验室所开发的方法，更多细节见Lee et al. 8,11。
4.1 背景：TM 材料的制备
<ol>
	<li>将市售全脂牛奶（200 cc）依次通过 20 μm 和 10 μm 的网状滤器进行过滤。</li>
	<li>将硫柳汞（0.2 g）溶解于过滤后的牛奶（100 cc）中。</li>
	<li>使用实验室真空泵，在室温下对上述牛奶溶液抽气脱气 30 秒。</li>
	<li>在室温下将干燥琼脂糖（2 g）溶解于去离子水（18 MΩ）（100 cc）中。</li>
	<li>然后向琼脂糖溶液中加入 1-丙醇（7.9 cc）和硫酸钡 BaSO4（1 g）。</li>
	<li>对琼脂糖溶液进行脱气处理，随后将其置于 95 °C 水浴中加热，直至溶液澄清。</li>
	<li>在琼脂糖溶液于 95 °C 水浴中加热澄清的同时，将炼乳置于 55 °C 水浴中加热。</li>
	<li>将熔融的琼脂糖溶液转移至 55 °C 水浴中冷却。</li>
	<li>当两种溶液均达到 55 °C 后，将琼脂糖溶液（50 cc）与炼乳（50 cc）按体积比 50:50 混合，缓慢搅拌，并去除表面的气泡。</li>
	<li>然后向琼脂糖-牛奶混合物中加入 EDTA（0.103 g）和二水合氯化铜 CuCl2·2H2O（0.06 g），充分搅拌以确保混合均匀。</li>
	<li>最后加入玻璃珠（直径 15 - 60 μm，平均直径：35 μm）（0.1 g），反复搅拌最终混合物。使用前需将玻璃珠在浓硝酸中浸泡 24 小时以去除杂质，然后用水彻底冲洗去除残余酸液。</li>
</ol>
4.2 测试物体TM材料制备
测试样品的TM材料的制备方法与背景TM材料相似，仅在以下组分上存在差异：
<ol>
	<li>将市售全脂牛奶（20 cc）依次通过20 μm和10 μm的网状滤器。</li>
	<li>将硫柳汞（0.02 g）溶解于过滤后的牛奶（10 cc）中。</li>
	<li>将干燥的琼脂糖（0.60 g）溶解于室温的去离子水（10 cc）和1-丙醇（0.79 cc）混合溶液中。</li>
	<li>对琼脂糖溶液进行脱气处理，然后置于95 °C水浴中加热，直至溶液变澄清。</li>
	<li>当琼脂糖溶液在95 °C水浴中逐渐澄清时，将炼乳置于55 °C水浴中加热。</li>
	<li>将熔融的琼脂糖溶液转移至55 °C水浴中。</li>
	<li>待两种溶液均达到55 °C后，将琼脂糖溶液（5 cc）与炼乳（5 cc）混合，缓慢搅拌，并去除液面的气泡。</li>
	<li>随后向琼脂糖-牛奶混合物中加入EDTA（0.0017 g）和CuCl2·2H2O（0.0010 g），并充分搅拌。</li>
</ol>
5. 多模态体模组装
使用硅胶模具，通过以下步骤构建多模态模体。
<ol>
	<li>在没有1 mm孔的硅胶模具上，沿球体中心固定尼龙线，并使用硅胶粘合剂将尼龙线粘在模具两端（图4A）。</li>
	<li>使用软毛刷将硅脂涂覆在两个模具的表面（图4A），然后使用对准杆将两个模具组装在一起。</li>
	<li>按照第4.2节所述方法制备测试物体组织模拟材料，并使用注射器的22号针头通过硅胶模具上的1 mm孔注入材料。</li>
	<li>为使测试物体固化，将模具置于冰箱（5 °C）中约30分钟。</li>
	<li>在半圆柱形容器（长度：115 mm，直径：38 mm）的每一侧，从模型表面下方10 mm深度处制作两个直径为1 mm的孔，用于安装带有测试物体的尼龙线；另制作一个直径为6 mm的孔，用于注入背景组织模拟材料。</li>
	<li>将带有尼龙线的测试物体从模具中取出（图4B），然后将其安装到半圆柱形容器中（图4C）。</li>
	<li>使用3M Scotch-Weld DP-100胶和3M胶带，将薄型非导电铝片（厚度：0.12 mm）粘附在亚克力容器表面；使用相同的胶封闭亚克力容器上的1 mm孔（图4C）。</li>
	<li>快速制备背景组织模拟材料，并使用小型塑料漏斗缓慢地通过容器上的6 mm孔注入材料。</li>
	<li>排除所有气泡后，使用3M Scotch-Weld DP-100胶封闭6 mm孔。</li>
	<li>组装完成后，在室温下将模型置于旋转器中以2 rpm的转速旋转4至5小时。</li>
	<li>待模型内的组织模拟材料完全硬化后，移除尼龙线。</li>
</ol>
6. 多模态成像
该模型在临床前超声、CT和MRI中进行扫描，并获取三种模态的图像。成像方案在Lee et al. 7, 8中有详细描述。

<ol><li>Prasad, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CT+tumor+measurement+for+therapeutic+response+assessment%3A+Comparison+of+unidimensional%2C+bidimensional%2C+and+volumetric+techniques-Initial+observations%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">CT tumor measurement for therapeutic response assessment: Comparison of unidimensional, bidimensional, and volumetric techniques-Initial observations.</a> Radiology. 225 (2), 416-419 (2002).</li>
<li>Cortes, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+unidimensional+and+bidimensional+measurement+in+metastatic+non-small+cell+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Br.+J.+Cancer%22%5BJournal%5D)">Comparison of unidimensional and bidimensional measurement in metastatic non-small cell lung cancer.</a> Br. J. Cancer. 87 (2), 158-160 (2002).</li>
<li>Saini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiologic+measurement+of+tumor+size+in+clinical+trials%3A+past%2C+present%2C+and+future%5BTitle%5D)+AND+%22AJR+Am.+J.+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">Radiologic measurement of tumor size in clinical trials: past, present, and future.</a> AJR Am. J. Roentgenol. 176 (2), 333-334 (2001).</li>
<li>Suzuki, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiologic+measurements+of+tumor+response+to+treatment%3A+practical+approaches+and+limitations%5BTitle%5D)+AND+%22Radiographics%22%5BJournal%5D)">Radiologic measurements of tumor response to treatment: practical approaches and limitations.</a> Radiographics. 28 (2), 329-344 (2008).</li>
<li>Therasse, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RECIST+revisited%3A+A+review+of+validation+studies+on+tumour+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Cancer%22%5BJournal%5D)">RECIST revisited: A review of validation studies on tumour assessment.</a> Eur. J. Cancer. 42 (8), 1031-1039 (2006).</li>
<li>O'Connor, P. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+imaging+biomarkers+in+the+clinical+development+of+targeted+therapeutics%3A+current+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Oncol%22%5BJournal%5D)">Quantitative imaging biomarkers in the clinical development of targeted therapeutics: current and future perspectives.</a> Lancet Oncol. 9 (8), 766-776 (2008).</li>
<li>Lee, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+multimodality+phantom+design+for+quality+assurance+of+tumor+size+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Med.+Phys%22%5BJournal%5D)">Preclinical multimodality phantom design for quality assurance of tumor size measurement.</a> BMC Med. Phys. 11 (1), (2011).</li>
<li>Lee, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((QA+procedures+for+multimodality+preclinical+tumor+drug+response+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Med.+Phys%22%5BJournal%5D)">QA procedures for multimodality preclinical tumor drug response testing.</a> Med. Phys. 37 (9), 4806-4816 (2010).</li>
<li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+response+in+solid+tumors%3A+comparison+of+RECIST+and+WHO+response+criteria%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Clin.+Oncol%22%5BJournal%5D)">Measuring response in solid tumors: comparison of RECIST and WHO response criteria.</a> Jpn. J. Clin. Oncol. 33 (10), 533-537 (2003).</li>
<li>Eisenhauer, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+response+evaluation+criteria+in+solid+tumors%3A+revised+RECIST+guideline+%28version+1.1%29%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Cancer%22%5BJournal%5D)">New response evaluation criteria in solid tumors: revised RECIST guideline (version 1.1).</a> Eur. J. Cancer. 45 (2), 228-247 (2009).</li>
<li>D'Souza, W. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+mimicking+materials+for+a+multi-imaging+modality+prostate+phantom%5BTitle%5D)+AND+%22Med.+Phys%22%5BJournal%5D)">Tissue mimicking materials for a multi-imaging modality prostate phantom.</a> Med. Phys. 28 (4), 688-700 (2001).</li>
<li>Mitchell, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agarose+as+a+tissue+equivalent+phantom+material+for+NMR+images%5BTitle%5D)+AND+%22Magn.+Reson.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Agarose as a tissue equivalent phantom material for NMR images.</a> Magn. Reson. Imaging. 4 (3), 263-266 (1986).</li>
</ol>

无利益冲突声明。

本文旨在提供用于多模态成像的组织模拟材料（TM材料）制备方法，并构建一种临床前多模态模体，作为在多个机构中利用不同成像方式准确测量肿瘤大小的质量保证（QA）工具。如前所述，TM材料最初由威斯康星大学麦迪逊分校的Ernest L. Madsen博士实验室开发，用于多模态前列腺模体。我们针对自身需求对Madsen博士的TM材料方案进行了改进，以在测试物体与背景之间获得足够的对比度，并在超声（US）、计算机断层扫描（CT）和磁共振（MR）图像中准确反映软组织的物理特性。我们采用自有的TM材料方案构建模体的方法首次由Lee 等简要介绍7, 8。本文将详细阐述TM材料及模体构建的完整操作流程。
在制备TM材料之前，我们在实验室中定制了硅胶模具和旋转仪。由于硅胶模具在干燥过程中可能发生收缩，因此选择合适的硅胶化合物对模具制备至关重要。模具硬化后，我们使用可追溯至美国国家标准与技术研究院（NIST）的卡尺测量每个模具中物体的直径，以确保收缩程度最小。旋转仪的使用是为了防止背景材料中的玻璃珠发生重力沉降。
<p class="jove_content...

评估肿瘤大小的变化是评价抗肿瘤药物在肿瘤缩小和疾病进展方面活性的重要终点9, 10。世界卫生组织（World Health Organization, WHO）和实体瘤疗效评价标准（Response Evaluation Criteria in Solid Tumors, RECIST）是用于超声（US）、计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI）等影像学手段对肿瘤病灶进行解剖学评估的规范化方法。根据WHO标准，需计算靶病灶在横断面的最大直径与其最大垂直直径的乘积4。而根据RECIST标准，则需计算有限数量靶病灶在横断面最长直径之和4。尽管对肿瘤治疗反应评估的兴趣持续增长，但目前尚无针对该影像学生物标志物的临床前质量保证（QA）模体或QA操作流程。
鉴于基于 WHO 标准和/或 RECIST 的肿瘤大小测量是美国食品药品监督管理局（FDA）唯一批准的影像学生物标志物，作为其他影像学生物标志物质量保证（QA）的起点，Lee et al. 与 Gammex 公司合作设计并构建了 UTHSCSA/Gammex 第 1 代和第 2 代模体，用于肿瘤大小测量的质量保证7。第 1 代模体是 Gammex 商用超声模体的改进版本，因此体积过大，无法适配动物 CT 和 MR 扫描仪。此外，第 1 代模体中的部分工具对于肿瘤大小测量而言并非必需。第 2 代模体则基于最新获得 FDA 批准的影像学生物标志物 RECIST 进行设计。然而，第 2 代模体的尺寸对 MR 扫描仪而言仍然过大，且该模体的 CT 和 MR 图像质量尚不足以满足精确的肿瘤大小测量要求7。
本文所述的质量控制（QA）模体针对以往模体的不足进行了重新设计，并采用本实验室开发的改良型组织模拟（TM）材料和制备方案构建而成。本文详细描述了模体构建的各项操作步骤：首先，介绍了制备用于浇铸模拟肿瘤测试物体的硅胶模具，以及组装可旋转模体的旋转装置以防止重力沉降的方法；其次，描述了基于D'Souza 等提出的方案进行改良的、适用于超声（US）、计算机断层扫描（CT）和磁共振（MR）成像的TM材料的制备流程11。这些TM材料的物理特性已在各成像模式下进行了测试，以确保其在不同成像方式所获取的图像中能够准确反映人体软组织的特征，但测试结果未在本文中展示；第三，阐述了模体构建的具体操作流程；最后，展示了该模体在超声、CT和MR成像下的图像结果。

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;试剂/材料&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>聚氯乙烯管</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Home Depot</td></tr><tr><td>螺栓、螺母、垫圈和金属板</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Home Depot</td></tr><tr><td>丙烯酸板和棒材</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>德克萨斯州圣安东尼奥市塑料供应商</td></tr><tr><td>钢球</td><td>Nordex, Inc.</td><td>AEC-M2-2, -4, -7, -10 和 -14</td><td>直径分别为 2、4、7、10 和 14 mm</td></tr><tr><td>C型夹</td><td>可调夹具</td><td>1420-C</td><td>2 英寸长度</td></tr><tr><td>美纹纸胶带</td><td>3M 工业胶粘剂与胶带公司</td><td>2600</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>管道胶带</td><td>3M 工业胶粘剂与胶带公司</td><td>S-3763SIL</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>J-B KWIK</td><td>J-B WELD 公司</td><td>380238</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>3M Scotch-Weld 环氧胶粘剂</td><td>3M 工业胶粘剂与胶带公司</td><td>DP-100</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>硅脂</td><td>Permatex, Inc.</td><td>22058</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>硅胶</td><td>DAP, Inc.</td><td>688</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>硅橡胶化合物</td><td>Smooth-ON, Inc.</td><td>Smooth-SilTM950 A组分和B组分</td><td>A:B 混合比例 = 按重量计 10:1</td></tr><tr><td>刷子</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Hobby Lobby</td></tr><tr><td>注射器</td><td>Becton Dickinson</td><td>309604</td><td>10 ml</td></tr><tr><td>针头</td><td>Becton Dickinson</td><td>305156</td><td>22号，1.5英寸长度</td></tr><tr><td>漏斗</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>网状滤器</td><td>Small parts, Inc.</td><td>CMN-0010-C 和 CMN-0020-C</td><td>10 和 20 &amp;mu;m</td></tr><tr><td>全脂牛奶</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>德克萨斯州圣安东尼奥市 HEB 超市</td></tr><tr><td>硫柳汞</td><td>Sigma-Aldrich Co.</td><td>T5125</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>丙醇</td><td>Sigma-Aldrich Co.</td><td>33538</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma-Aldrich Co.</td><td>431788</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>CuCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich Co.</td><td>459097</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>琼脂糖</td><td>Sigma-Aldrich Co.</td><td>A0169</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>BaSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich Co.</td><td>B8675</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>玻璃珠</td><td>Potters Industries, Inc.</td><td>3000E</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>PET/AL/LLDPE*</td><td>Pechiney Plastic Packaging, Inc.</td><td>Pechiney Spec 151</td><td>幻影模型覆盖材料</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>*聚对苯二甲酸乙二醇酯/铝/线性低密度聚乙烯</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;设备&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>旋转烤肉电机</td><td>Brinkmann</td><td>812-7103-S</td><td>Home Depot</td></tr><tr><td>水浴槽 1</td><td>Precision, Inc.</td><td>型号：282，序列号：601091552</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>水浴槽 2</td><td>VWR, Inc.</td><td>型号：1212，序列号：08119606</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>超声成像仪</td><td>Visualsonics</td><td>序列号：770/120-259</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>CT</td><td>Gamma Medica-Ideas</td><td>序列号：GR 0050</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>MRI</td><td>Bruker</td><td>部件号：W3301390，序列号：0030</td><td>&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

用于肿瘤大小测量质量控制的临床前多模态模体的构建：基于仿组织材料

Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement

世界卫生组织（WHO）和实体瘤疗效评价标准（RECIST）工作组分别于20世纪80年代和90年代提出了针对抗肿瘤药物治疗后实体瘤影像学评估的标准化标准。WHO标准采用二维测量法评估实体瘤，而RECIST标准仅采用一维测量法，后者被认为具有更高的可重复性1, 2, 3,4,5。这些标准已被广泛用作美国食品药品监督管理局（FDA）唯一批准的影像学生物标志物6。因此，为了在影像上准确测量肿瘤对抗肿瘤药物的治疗反应，必须建立完善的质量保证（QA）程序及相应的QA模体。
为满足这一需求，作者基于RECIST标准所规定的有限数量的目标病灶，通过改进Gammex超声商用模体7，使用仿组织（TM）材料构建了一个用于超声（US）、计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）的临床前多模态模体。Lee et al. 的附录展示了该模体制造的具体步骤7。本文以逐步说明的方式介绍了全部实验方案，首先介绍用于在模体中浇铸模拟肿瘤测试物体的硅胶模具的制备步骤，随后介绍适用于多模态成像的仿组织材料的制备，最后介绍临床前多模态质量保证（QA）模体的构建过程。本文的主要目的是提供完整的操作流程，使任何有兴趣的研究人员均可独立为其自身项目构建该模体。使用该质量保证模体制作的测试物体在多个机构中进行的肿瘤大小测量的质量保证流程，以及RECIST、WHO和体积测量结果的详细数据，已在Lee et al.8中全面展示。

图3B 和 图5 分别展示了用于浇铸测试物体的两个硅胶模具以及多模态成像体模。每个模具的长 × 宽 × 深为 109 mm × 37 mm × 21 mm，两个模具互为相同的镜像。其中一个模具设有直径 1 mm 的孔，可用于插入肿瘤模拟物（TM）材料，操作时使用细针。每个模具还额外设有五个用于对准杆的孔。该体模的长 × 宽 × 深为 115 mm × 38 mm × 24 mm，初始质量为 101.02 g。该体模的尺寸适合放入临床前成像设备中。
通过超声（US）、计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）获取的图像如图6所示。测试物体与背景之间的对比度足以区分测试物体并测量其尺寸。除超声图像中存在轻微的混响伪影外，其他图像中均未观察到严重伪影。
<img alt="静态平衡示意图；标注尺寸和测试物体直径；工程分析工具。" src="/files/f...

本文介绍了使用模拟组织（TM）材料构建临床前多模态体模的内部操作流程，该体模用于动物成像技术（如超声（US）、计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI））中肿瘤大小测量的质量保证（QA）。

世界卫生组织（WHO）和实体瘤疗效评价标准（RECIST）工作组倡导制定用于……的标准化准则

本实验的总体目标是构建一种多模态质量保证体模，用于精确测量肿瘤大小。首先，制备模拟组织特性的测试物体材料，并使用硅胶模具浇铸测试物体。将测试物体安装于半圆柱形容器内，并粘贴薄的非导电铝片。接下来，制备模拟背景组织的材料并将其倒入容器中。现在将模体紧密封口，并在旋转仪中进行旋转。最终得到一种多模态模体，可精确模拟肿瘤。有关多模态质量保证模体构建的技术信息。模体存在局限性。由于构建模拟肿瘤的测试物体需要很高的尺寸精度，因此其制作过程难以掌握。本视频演示了模体制作过程中的关键步骤。首先，将20毫升市售全脂牛奶加入烧杯中。然后使牛奶依次通过20微米滤膜和10微米网孔滤器。接着将0.02克硫代水杨酸溶解于10毫升牛奶中，并缓慢搅拌。现在使用家用真空泵在室温下对牛奶溶液脱气30秒。接下来，在室温下将0.6克干燥的aros溶于10毫升去离子水中，并缓慢搅拌。然后加入0.79毫升正丙醇。设计好ARO溶液后，将其置于95摄氏度的水浴中加热，直至溶液变得澄清。同时，将炼乳置于55摄氏度的水浴中加热。当ARO溶液呈现澄清状态时，将熔融的ARO溶液转移至55摄氏度的水浴中。当温度平衡至55摄氏度后，将5毫升琼脂糖溶液与5毫升炼乳混合，并缓慢搅拌混合物。然后向该琼脂糖-乳混合物中加入1.7毫克EDTA和1毫克氯化铜，于无直径1毫米孔洞的硅胶模具中搅拌至均匀。沿球体中心放置一根尼龙线，并将其固定在模具两端。使用软毛刷在两个模具表面涂抹硅脂，然后使用对准杆和橡胶圈将两个模具组装在一起。接着，使用注射器的22号针头通过硅胶模具上的1毫米孔缓慢注入模拟测试物体组织的材料，以避免产生气泡。然后将模具置于冰箱中约30分钟，直至测试物体固化。接下来，将测试物体从模具中取出，并将尼龙线穿过圆柱形容器一侧的1毫米孔。另一侧同样重复此操作。然后使用Scotch Weld DP 100胶水将测试物体固定在容器内，并用胶带将薄的非导电铝片粘附在亚克力容器上。使用相同的胶水封闭丙烯酸容器中的一毫米孔洞，以制备模拟背景组织的材料。将市售牛奶按前述方法过滤，然后将0.2克 Thy Marisol 溶解于100毫升过滤后的牛奶中，并按此操作搅拌。在室温下对牛奶溶液进行30秒脱气处理。接下来，将两克干 Aros 溶解于100毫升去离子水中，加入7.9毫升正丙醇和一克硫酸钡。脱气后缓慢搅拌ARO溶液。将其置于95 °C水浴中加热，直至ARO溶液变澄清。同时，将炼乳置于55 °C水浴中加热。将熔化的农用溶液转移至55摄氏度水浴中。待其平衡至55摄氏度后，将50毫升ARO溶液与50毫升炼乳混合。缓慢搅拌混合物。然后向aros混合物中加入103毫克EDTA和60毫克氯化铜，充分搅拌。加入0.1克玻璃珠并搅拌。随后将混合物缓慢通过容器的6毫米孔洞倒入。去除所有气泡后，使用Scotch Weld DP 100胶水密封六毫米的孔。组装完成后，将模体置于旋转器中以每分钟两转的速度旋转四到五小时。在室温下，待模体中的组织模拟材料完全硬化后，移除尼龙线。现在使用临床前超声、CT 和 MRI 对模体进行扫描，并在三种模式下获取图像。图中显示的是使用硅胶模具浇铸而成的不同直径的测试物体。所有测试物体中均无气泡。该临床前多模态体模包含五个模拟肿瘤的测试物体。其尺寸足够小，可适配任何临床前成像设备。以下是超声、CT 和 MR 图像。在所有三种成像模式下，测试物体与背景之间的对比度均足以区分测试物体并测量其尺寸。除超声图像中存在轻微的混响伪影外，其他图像中均未观察到明显的伪影。观看本视频后，您应能够充分了解如何构建用于超声、CT 和 MRI 的多模态质量保证体模。我认为，构建高精度体模的方法有多种。我展示了一种可调整的方法，可用于构建适用于其他研究目的的模型。

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Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

幻影使用肿瘤尺寸测量的质量保证组织模仿材料的潜伏期多模工程

近红外荧光（NIRF）成像技术可通过实现术中肿瘤定位及手术切缘状态评估，提高乳腺癌手术的治疗效果。利用含有模拟荧光肿瘤包埋物的组织模拟乳腺...

用于评估近红外荧光成像在乳腺癌手术中潜在应用的组织模拟体模

光学组织仿体是光学成像系统校准与表征以及理论模型验证的重要工具。本文详细介绍了一种仿体制备方法，该方法包含组织光学特性的复制以及三维组织结构的构建。...

含宏观结构的光学组织仿体的制备与表征

本文展示了如何制备基于琼脂糖的仿组织光学模型，并介绍了如何利用配备积分球的传统光学系统测定其光学特性。...

基于琼脂糖的组织模拟光学仿体用于漫反射光谱分析

多模态3D打印模拟生物组织的体模

本方案描述了患者特异性颅骨、脑组织和肿瘤模型的制备方法。该方法采用3D打印技术制作模具，并以聚乙烯醇（PVA-c）作为模拟组织的材料。...

用于脑肿瘤手术规划的患者特异性聚乙烯醇仿体制造，兼具超声与X射线对比度

本方案描述了一种用于光学和声学生物医学成像应用的稳定且具有生物学相关性的仿体材料的制备方法，该材料具有可独立调节的声学和光学特性。...

一种用于光学与声学成像的稳定模体材料

本文介绍了制备用于等离子体光热治疗的肿瘤组织仿体的实验方案，该仿体可复制光学特性。文章详细描述了仿体的制备、光热性能评估，以及基于光热温度测量对所建立的数值模型进行验证，以评估治疗参数，提供了一种伦理且成本效益高的替代方法 体内...

基于等离激元光热效应的癌症治疗：用于可视化光热温度分布的嵌有纳米颗粒的仿肿瘤组织体模

植物病毒纳米颗粒（VNPs）是生物医学应用中有前景的平台。本文介绍了植物VNPs的增殖、纯化、表征及生物偶联的操作步骤。最后，我们展示了利用小鼠异种移植模型和荧光成像技术，将VNPs应用于肿瘤靶向与成像的研究。...

病毒纳米颗粒用于 在体 肿瘤成像

我们介绍一种利用市售微孔板生成大量（数千至数十万个）尺寸和组分均一可控的肿瘤类球体的实验方案。...

使用微孔板大规模制备尺寸可控的肿瘤球体

粒子追踪微流变学可用于无损地定量分析并空间定位三维肿瘤模型中细胞外基质力学性质的变化。...

利用粒子追踪微流变学对三维肿瘤模型中细胞外基质刚度进行纵向测量

学习构建多模态质量保证体模，使用组织模仿材料制作肿瘤模拟测试对象，通过硅胶模具浇铸并在半圆柱形容器中组装。该方法适用于超声、CT和MRI成像，可提高肿瘤尺寸测量的准确性和可靠性。

用于肿瘤大小测量质量控制的临床前多模态模体的构建：基于仿组织材料

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