Construcción de un Phantom multimodalidad preclínicos Utilización de los materiales de tejidos que imitan para la Garantía de la Calidad en la medida del tamaño del tumor

Summary

Este documento describe los procedimientos internos de la construcción de una multimodalidad preclínica fantasma hecho de tejido que imita (TM) materiales para la garantía de calidad (QA) de la medida del tamaño del tumor en las modalidades de imágenes de animales como la ecografía (EE.UU.), la tomografía computarizada (CT) y magnético resonancia magnética (MRI).

Abstract

Organización Mundial de la Salud (OMS) y los Criterios de Evaluación de Respuesta en Tumores Sólidos (RECIST) grupos de trabajo abogó por criterios estandarizados para la evaluación radiológica de los tumores sólidos, en respuesta a la terapia con medicamentos anti-tumor en los años 1980 y 1990, respectivamente. Criterios de la OMS miden los tumores sólidos en dos dimensiones, mientras que las mediciones RECIST utilizan sólo una dimensión que se considera que es más reproducible ^{1, 2, 3,4,5.} Estos criterios han sido ampliamente utilizados como el único biomarcador de imagen aprobado por la Food and Drug Administration (FDA) ^6. Con el fin de medir la respuesta del tumor a los fármacos anti-tumorales en las imágenes con precisión, por lo tanto, se necesitan unos procedimientos de garantía de calidad (QA sólidos) y de control de calidad correspondiente fantasma.

Para hacer frente a esta necesidad, los autores construyeron un multimodalidad preclínica (por ultrasonido (EE.UU.), la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (MRI)) fantasma usando tejido que imita (TM)materiales basados ​​en el número limitado de lesiones diana requeridos por RECIST mediante la revisión de una Gammex EE.UU. comercial phantom ^7. El Apéndice en Lee et al. Demuestra los procedimientos de fabricación fantasma ^7. En este artículo, todos los protocolos se introducen en un paso-a-paso de la manera principio con los procedimientos para la preparación de los moldes de silicona para la fundición de tumor que simulan objetos de prueba en el espectro, seguido por la preparación de materiales de TM para imágenes multimodalidad, y, finalmente, la construcción de la preclínica multimodal QA fantasma. El propósito principal de este trabajo es proporcionar los protocolos para permitir que cualquier persona interesada en la construcción de forma independiente un fantasma para sus propios proyectos. Procedimientos de control de calidad para la medida del tamaño del tumor y el RECIST, la OMS y los resultados de medición de volumen de objetos de prueba realizadas en múltiples instituciones que utilizan este QA fantasma se muestran en detalle en Lee et al. ^8.

Introduction

Evaluación del cambio en el tamaño del tumor es un punto final importante para evaluar la actividad de los fármacos anti-tumorales tanto en la reducción del tumor y la progresión de la enfermedad ^{9, 10.} Organización Mundial de la Salud (OMS) y los Criterios de Evaluación de Respuesta en Tumores Sólidos (RECIST) son los métodos codificados para la evaluación anatómica de las lesiones tumorales en las técnicas de imagen como la ecografía (EE.UU.), la tomografía computarizada (TC) o la resonancia magnética (MRI). Para los criterios de la OMS, el producto del diámetro máximo del tumor y su diámetro mayor perpendicular en el plano transversal de las regiones de destino se calcula ^4. En contraste, para los criterios RECIST, la suma de los diámetros más largo en el plano transversal para un número limitado de lesiones diana se calcula ^4. A pesar de la continua creciente interés en la evaluación de la respuesta terapéutica tumoral, no ha habido ninguna garantía de calidad preclínico (QA) fantasma / QA procedimientos para el biomarcador de imagen.

contenido "> Teniendo en cuenta que la medida del tamaño del tumor en base a criterios de la OMS y / o RECIST es el único biomarcador de imagen aprobado por la Food and Drug Administration (FDA), como punto de partida de la GC para otros biomarcadores de imagen, Lee et al. diseñado y construido UTHSCSA / Gammex Marcos 1 y Mark 2 fantasmas de QA de la medida del tamaño del tumor en colaboración con Gammex Inc ^7. The Mark 1 fantasma era una versión revisada de un Gammex comercial EE.UU. fantasma y por lo tanto, el tamaño era demasiado grande para caber en animales escáneres TC y RM. también algunas herramientas en la Marca 1 fantasma eran innecesarios para la medición del tamaño del tumor. La marca 2 fantasma fue diseñado sobre la base de criterios RECIST que es el biomarcador de imágenes aprobado por la FDA más reciente. Sin embargo, el tamaño de la marca 2 fantasma era todavía demasiado grande para escáneres MR, y CT y MR calidad de la imagen de la fantasma no era aceptable para la medición precisa el tamaño del tumor ^7.

El QA fantasma describe querienda fue re-diseñado para superar las deficiencias de los fantasmas anteriores y construido con materiales modificados tejidos que imitan (TM) y los protocolos desarrollados en nuestro laboratorio. Este documento describe los detalles de los protocolos para la construcción de fantasma: En primer lugar, se introducen los métodos para la preparación de los moldes de silicona necesarios para la fundición de tumor que simulan objetos de prueba y para el montaje de un rotador para la rotación de un fantasma para evitar la sedimentación gravitación. En segundo lugar, los protocolos para la preparación de materiales TM modificados de D'Souza et al. 'S para los EE.UU., TC y RM se describen ^11. Las propiedades físicas de los materiales de TM fueron probados en cada modalidad para asegurar que los materiales TM representados tejidos blandos humanos como se observa en las imágenes obtenidas con las diferentes modalidades, pero los resultados no se muestran aquí. En tercer lugar, se describe el protocolo para la construcción fantasma. Por último, los Estados Unidos, TC y RM imágenes del fantasma se presentan como resultados.

Protocol

1. Phantom Diseño

Un dibujo de la preclínica multimodal fantasma se muestra en la Figura 1 ^{7, 8.} El tamaño de la fantasma es de 38 mm de diámetro y 115 mm de longitud para permitir que el fantasma para ser escaneado en varios escáneres animales. El fantasma contiene cinco tumores que simulan los objetos de ensayo (diámetro: 14, 10, 7, 4 y 2 mm) colocados a una profundidad de 10 mm dentro de la fantasma.

2. Molde del silicón de la construcción

Moldes de silicona se preparan para lanzar los objetos de prueba que simulan tumores como se describe en la sección ^7. Todas las placas de acrílico y perfiles necesarios para la preparación de los moldes de silicona se cortan con una precisión de 25 micras en el taller de mecánica de la Universidad de Texas Health Science Center en San Antonio (UTHSCSA).

1. Hacer cinco agujeros (diámetro: 14, 10, 7, 4, 2 mm) para los objetos de prueba y otros cinco agujeros (diámetro: 6 mm) para las barras de alineación en dos base acrílicaplacas (tamaño: 4.2 cm x 11.5 cm x 0.9 cm) (Figura 2 A).
2. Cortar pares espaciadores con altura de 7, 5, 3,5, 2 y 1 mm (tamaño: 1,0 cm × 5,5 cm) (Figura 2 B).
3. Preparar bolas de acero (diámetro: 14, 10, 7, 4 y 2 mm, la precisión: 2,5 micras).
4. Coloque dos pares de separadores con altura de 7 mm y una placa base sobre una placa acrílica delgada en secuencia y apretarlos con abrazaderas en C (Figura 2 C).
5. Inserte la bola de acero con 14 mm de diámetro en 14 mm agujero de la placa base y la cola con JB KWIK (Figura 2 C). Repetir los procedimientos para el resto de las bolas (Figura 2 D) y para la otra placa de base. Tenga en cuenta que las bolas de acero en dos placas de base se pegan como imágenes de espejo ^7.
6. Puede conectar cuatro placas de acrílico cm de altura (tamaño: 2,5 cm x 11,5 cm por dos platos y 2,5 cm x 4,2 cm para otras dos placas) 2.5 en cada base con cinta adhesiva como las cercas ( ong> Figura 3 A).
7. Coloque la placa superior (tamaño: 4,2 cm x 11,5 cm, cinco agujeros con 0,8 cm de diámetro, diez agujeros con 1,2 cm de diámetro) en uno de los conjuntos de placas de base para insertar cinco barras de acrílico (diámetro: 0,8 cm y la longitud: 0,5 cm) con 1 mm de consejos, y para insertar cinco barras de alineación (diámetro: 0,9 cm y longitud: 5,0 cm) y para verter de silicona (Figura 3 A).
8. Inserte las barras de acrílico en los orificios de 0,8 cm de la placa superior hasta llegar a la parte superior de las bolas de acero y pegarlas con pegamento de silicona. A continuación, inserte las barras de alineación en los orificios de la placa base a través de los agujeros más grandes en la placa superior (Figura 3 A).
9. Mezclar la parte A del compuesto de caucho de silicona con la parte B en la relación de 10 a 1 en peso.
10. Verter el compuesto de caucho de silicona en el montaje y secar el conjunto a temperatura ambiente durante aproximadamente 24 h (Figura 3 B).

3. Asamblea Rotator

t "> El rotor se prepara a partir de tubos de PVC y un motor del asador.

1. Moler el extremo de un perno para encajar el agujero de un motor del asador.
2. Atornillar el perno de tierra hasta el final de la tubería de PVC (longitud: 270 mm y el diámetro interior: 75 mm) utilizando una tuerca y una arandela.
3. Doble las placas de metal y pegarlas en una placa de plástico usando JB KWIK para apoyar el tubo de PVC y para ajustar la altura del tubo de PVC ^7.

4. TM Preparación de materiales

Los protocolos para la preparación de los materiales de TM se modifican a partir de los desarrollados en el laboratorio del Dr. Ernest L. Madsen en la Universidad de Wisconsin, Madison y más detalles están en Lee et al. ^8,11.

4.1 Antecedentes preparación del material TM

1. Pasar la leche entera comercial (200 cc) a través de 20 micras y a continuación, filtros de malla 10 micras.
2. Disolver timerosal (0,2 g) en la leche filtrada (100 cc).
3. Usando vacío de la casa, degas de esta solución de leche durante 30 segundos a temperatura ambiente.
4. Disolver agarosa seca (2 g) en agua desionizada (18 mW) (100 cc) a temperatura ambiente.
5. A continuación, añadir 1-propanol (7,9 cc) y _BaSO4 (1 g) a la solución de agarosa.
6. Degas la solución de agarosa y luego calentar en un baño de agua a 95 ° C hasta que la solución de agarosa aclare.
7. Si bien la solución de agarosa despeja en el 95 ° C baño de agua, caliente la leche condensada en un baño de agua a 55 ° C.
8. Mueva la solución de agarosa fundido al baño de agua 55 ° C que se enfríe.
9. Una vez que ambas soluciones están a 55 ° C, la mezcla de solución de agarosa (50 cc) con leche condensada (50 cc) para hacer la relación del 50 al 50 en volumen y, lentamente, se agita la mezcla, seguido de eliminación de burbujas de aire de la superficie.
10. A continuación, añadir EDTA (0,103 g) y CuCl ₂ · 2H ₂ O (0,06 g) a la mezcla de agarosa-leche seguido de suficiente agitación para asegurar la homogeneidad.
11. Por último, añadir perlas de vidrio (15- 60 m de diámetro, el diámetro medio: 35 m) (0,1 g) y se agita la mezcla final en varias ocasiones. Antes de su uso, sumerja las perlas de vidrio en ácido nítrico concentrado durante 24 horas para eliminar cualquier impureza y luego enjuagar el ácido.

4.2 Prueba objeto TM preparación de la materia

El objeto material de TM de ensayo se prepara de una manera similar como el material de fondo TM excepto por las siguientes diferencias de composición:

1. Pasar la leche entera comercial (20 cc) a través de 20 micras y a continuación, filtros de malla 10 micras.
2. Disolver timerosal (0,02 g) en la leche filtrada (10 cc).
3. Disolver agarosa seca (0,60 g) en una solución a temperatura ambiente de agua desionizada (10 cc) y 1-propanol (0,79 cc).
4. Degas la solución de agarosa y luego calentar en un baño de agua a 95 ° C hasta que la solución de agarosa aclare.
5. Si bien la solución de agarosa despeja en el 95 ° C baño de agua, caliente la leche condensada en un baño de agua a 55 ° C.
6. Mueva la solución de agarosa fundido al ° C baño de agua 55.
7. Una vez que ambas soluciones están a 55 ° C, mezclar la solución de agarosa (5 cc) con leche condensada (5 cc) lentamente y se agita la mezcla, seguido de eliminación de burbujas de aire de la superficie.
8. A continuación, añadir EDTA (0,0017 g) y CuCl ₂ · 2H ₂ O (0,0010 g) a la leche de agarosa seguido de suficiente agitación.

5. Asamblea Phantom multimodalidad

Uso de los moldes de silicona, los siguientes pasos se llevan a cabo para construir el fantasma multimodalidad.

1. En el molde de silicona sin agujeros de 1 mm, adjuntar hilo de nylon a lo largo del centro de las esferas y el pegamento en ambos extremos del molde utilizando pegamento de silicona (Figura 4 A).
2. El uso de un cepillo suave, aplique grasa de silicona en la superficie de dos moldes (Figura 4 A) y montar dos moldes utilizando varillas de alineación.
3. Preparar la prueba objeto material TM como se describe en la sección4,2 y se vierte a través de agujeros de 1 mm del molde de silicona con una aguja de calibre 22 de una jeringa.
4. Para permitir que los objetos de prueba para establecer, almacenar los moldes en un refrigerador (5 ° C) durante aproximadamente 30 min.
5. En cada lado de un contenedor de medio-cilíndrica (longitud: 115 mm y diámetro: 38 mm), hacer dos agujeros de 1 mm a una profundidad de 10 mm desde la superficie del maniquí con el fin de montar hilo de nylon con objetos de prueba. Haga un agujero adicional de 6 mm para verter material de TM.
6. Descarga de los objetos de prueba con hilo de nylon de los moldes (Figura 4 B) y luego montarlos en el recipiente de medio-cilíndrica (Figura 4 C).
7. Usando 3M Scotch-Weld DP-100 y la cinta adhesiva de 3M, se adhieren aluminio no conductora delgada (espesor: 0,12 mm) sobre el recipiente de acrílico. Bloquear los orificios de 1 mm en el recipiente acrílico utilizando la misma cola (Figura 4 C).
8. Preparar material de TM rápidamente y poco a poco se vierte en el agujero de 6 mm del recipienteel uso de un pequeño embudo de plástico.
9. Después de la eliminación de las burbujas de aire, pegamento del agujero 6 mm con 3M Scotch-Weld DP-100.
10. Una vez montado, gire el fantasma en 2 rpm en el rotor de 4 a 5 horas a temperatura ambiente.
11. Retire el hilo de nylon después de que los materiales de TM en el fantasma se endurece por completo.

6. Imágenes multimodalidad

El fantasma se escanea en la ecografía preclínica, CT y MRI e imágenes en tres modalidades se adquieren. Los protocolos de formación de imágenes se describen en detalle en Lee et al. ^{7, 8.}

Results

Figura 3 B y la Figura 5 muestran dos moldes de silicona para convertir los objetos de prueba, y la multimodalidad fantasma, respectivamente. La longitud x anchura x profundidad de cada molde es de 109 mm × 37 mm × 21 mm y dos moldes son idénticas imágenes especulares. Un molde tiene 1 mm Agujeros en el material de TM se puede introducir mediante una aguja fina. Cada molde tiene un cinco agujeros adicionales para las barras de alineación. La longitud x anchura x profundidad del fantasma...

Discussion

El objetivo de este artículo es proporcionar los métodos para la fabricación de materiales TM para imágenes multimodalidad y la construcción de un fantasma multimodalidad preclínica como una herramienta de control de calidad para medir el tamaño del tumor precisa el uso de diferentes modalidades en múltiples instituciones. Como se mencionó anteriormente, los materiales de TM fueron originalmente desarrollados por el laboratorio del Dr. Ernest L. Madsen en la Universidad de Wisconsin, Madison por una modalidad de múltipl...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reactivo/Material
Tubería de PVC	N/A	N/A	Home
Depot Pernos, tuercas, arandelas y placas metálicas	N/A	N/A	Home Depot
Placas y varillas acrílicas	N/A	N/A	Suministro de plástico en San Antonio, TX
Bolas de acero	Nordex, Inc.	AEC-M2-2, -4, -7, -10 y -14	4, 7, 10 y 14 mm de diámetro
Abrazaderas en C Abrazadera ajustable	1420-C 2	pulgadas de longitud
Cinta de enmascarar	3M Adhesivos y cintas industriales	2600
Cinta adhesiva	3M Adhesivos y cintas industriales	S-3763SIL
J-B KWIK	J-B WELD Co.	380238
Adhesivo epoxi 3M Scotch-Weld Adhesivos	y cintas industriales 3M	DP-100
Grasa de silicona	Permatex, Inc.	22058	y nbsp;
Pegamento de silicona	DAP, Inc.	688	y nbsp;
Compuesto de caucho de silicona	Smooth-ON, Inc.	Smooth-SilTM950 Parte A y B	A:B proporción de mezcla = 10:1 en peso
Cepillo	N/A	N/A	Hobby Lobby
Jeringa	Becton Dickinson	309604	10 ml
Aguja	Becton Dickinson	305156	22 Embudo de 1,5 pulgadas de largo
	N/A	N/A
Filtros de malla	Piezas pequeñas, Inc.	CMN-0010-C y CMN-0020-C	10 y 20 μ m
Leche entera	N/A	N/A	HEB en San Antonio, TX
Thimerosal	Sigma-Aldrich Co.	T5125
Propanol	Sigma-Aldrich Co.	33538	y 3338
EDTA	Sigma-Aldrich Co.	431788
CuCl2	Sigma-Aldrich Co.	459097
Agarosa	Sigma-Aldrich Co.	A0169
BaSO4	Sigma-Aldrich Co.	B8675
Cuentas de vidrio	Potters Industries, Inc.	3000E
PET/AL/LLDPE*Empaque	de plástico Pechiney, Inc.	Pechiney Spec 151	Phantom material de la cubierta
			*Tereftalato de polietileno/aluminio/polietileno lineal de baja densidad
Equipo
Motor del asador	Brinkmann	812-7103-S	Home Depot
Baño de agua 1	Precision, Inc.	Modelo: 282, # de serie: 601091552
Baño de agua 2	VWR, Inc.	Modelo: 1212, # de serie: 08119606
Ultrasonido	Visualsonics	Serie #: 770/120-259
CT	Gamma Medica-Ideas Número de	serie #: GR 0050
MRI	Bruker Parte	#: W3301390, Serie #: 0030