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방법 논문

종양의 크기 측정의 품질 보증을위한 조직 흉내 낸 재료를 사용하여 전임상 Multimodality 팬텀 건설

10.9K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/50403

⸱

2013년 7월 29일

 ,  , 
1Department of Radiation Oncology, University of Kansas School of Medicine, 2Department of Radiology, University of Texas Health Science Center at San Antonio

이 논문에서

요약

이 논문은 팬텀과 같은 초음파 (미국), 전산화 단층 촬영 (CT) 및 자기 등의 동물 영상 방식에서 종양의 크기 측정의 품질 보증 (QA)를 위해 (TM) 재료 조직 모방 만든 전임상 multimodality 구축의 사내 절차를 설명 공명 영상 (MRI).

초록

세계 보건기구 (WHO)와 고체 종양 반응 평가 기준 (RECIST)은 그룹이 각각 1980 년대와 1990 년대의 항 종양 약물 치료 님의 질문에 답변 고체 종양의 방사선 학적 평가에 대한 표준화 된 기준을 옹호 작업. 기준은 RECIST 측정 1 더 재현 될 것으로 간주됩니다 하나의 차원, 2, 3,4,5를 사용하는 반면, 두 가지 차원에서 단단한 종양을 측정합니다. WHO 이 기준은 널리 미국 식품 의약청 (FDA) (6)에 의해 승인 된 유일한 이미징 바이오 마커로 사용되어왔다. 정확도를 가진 이미지에 항 종양 약물에 종양의 반응을 측정하기 위해, 따라서 강력한 품질 보증 (QA) 절차 및 해당 QA 팬텀이 필요합니다.

이러한 요구를 해결하기 위해, 저자는 임상 multimodality을 조직 모방 (TM)를 사용하여 팬텀 (초음파 (미국), 전산화 단층 촬영 (CT)과 자기 공명 영상 (MRI) 용) 구성자료 Gammex 미국 상업 팬텀 7을 개정하여 RECIST에 필요한 대상 병변의 제한된 수에 따라. Lee 등.의 부록 팬텀 제작 (7)의 절차를 보여줍니다. 이 문서에서는 모든 프로토콜이 multimodality 이미징을위한 TM 재료의 준비 뒤에 팬텀에서 종양 시뮬레이션 테스트 개체를 캐스팅 실리콘 금형을 준비하기위한 절차를 단계별로 패션 처음에 소개되고,의 마지막 건설 임상 multimodality QA 팬텀. 본 논문의 주요 목적은 독립적으로 자신의 프로젝트에 대한 환상을 구축에 관심있는 사람들을 허용하는 프로토콜을 제공하는 것입니다. QA 종양의 크기 측정을위한 절차 및 RECIST,이 QA 팬텀을 사용하여 여러 기관에서 만든 테스트 개체의 부피 측정 결과는 Lee 등에 자세히 나와 있습니다. 8.

서론

종양의 크기 변화의 평가는 종양의 수축과 질병의 진행 9, 10 모두에서 항 종양 약물의 활동을 평가하기위한 중요한 포인트입니다. 단단한 종양에있는 세계 보건기구 (WHO)와 응답 평가 기준 (RECIST)는 같은 초음파와 같은 영상 기법의 종양 병변의 해부학 적 평가 (미국), 전산화 단층 촬영 (CT)이나 자기 공명 영상 (MRI)에 대한 성문화 방법입니다. WHO 기준에 대한 종양의 최대 직경과 대상 지역에 대한 횡단면의 최대 수직 직경의 제품은 4 계산됩니다. 반면, RECIST를 들어, 대상 병변의 한정 횡단면에서 가장 긴 직경의 합이 4 계산됩니다. 종양의 치료 반응 평가에 지속적으로 관심이 증가에도 불구하고, 어떤 임상 품질 보증 (QA) 팬텀 / QA 영상 바이오 마커에 대한 절차가 없었다.

내용 "> 기준 및 / 또는 RECIST이 다른 이미징 생체, Lee 등을위한 QA의 출발점으로, 미국 식품 의약청 (FDA)에 의해 승인 된 유일한 이미징 바이오 마커입니다 WHO에 따라 그 종양의 크기 측정을 고려. 설계 및 UTHSCSA / Gammex 표 1과 Gammex Inc의 7와 공동으로 종양의 크기 측정의 QA에 대한 마크 2 팬텀을 제작. 표 1 팬텀 Gammex 상업 미국 팬텀의 수정 된 버전이었다 따라서, 크기에 비해 너무 큽니다 동물의 CT 및 MR 스캐너. 또한 표 1 팬텀의 일부 도구는 종양의 크기 측정을 위해 필요했다. 표 2 팬텀은 가장 최근에 FDA의 승인을 영상 바이오 마커입니다 RECIST 기준으로 설계되었습니다. 그러나, 마크 2 팬텀의 크기 MR 스캐너, CT와 팬텀의 MR 이미지 품질을 위해 여전히 너무 커서 정확한 종양의 크기를 측정 7 허용하지 않았다.

QA 팬텀 그가 설명고삐는 이전 팬텀의 단점을 극복하기 위해 재 설계 연구실에서 개발 된 수정 조직 모방 (TM) 재료 및 프로토콜을 사용하여 건설되었다. 이 문서는 팬텀 건설을위한 프로토콜의 세부 사항을 설명합니다 : 첫째, 방법은 종양 시뮬레이션 테스트 개체를 캐스팅하는 데 필요한 실리콘 몰드를 준비하고 중력 침전을 방지하기 위해 팬텀 자전 회전을 조립 소개합니다. 미국, CT 및 MR 영상에 대한 D' Souza의 등.의에서 수정 TM 자료를 준비하기위한 두 번째 프로토콜은 11 설명되어 있습니다. TM 재료의 물리적 특성은 다양한 양상으로 획득 한 영상에서 관찰로 TM 자료는 인간의 부드러운 조직을 대표하도록 각 양상에서 테스트되었지만, 결과는 여기에 표시되지 않습니다. 셋째, 팬텀 건설을위한 프로토콜이 설명되어 있습니다. 마지막으로, 팬텀 미국, CT 및 MR 영상이 결과로 표시됩니다.

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프로토콜

1. 팬텀 디자인

전임상 multimodality 팬텀의 그림은 그림 1과 7, 8에 표시됩니다. 팬텀의 크기는 직경 38 ㎜, 팬텀은 다양한 동물 스캐너에 스캔 할 수 있도록 길이 115 mm입니다. 팬텀에서 10mm의 깊이에 위치 : 팬텀 다섯 종양 시뮬레이션 테스트 개체 (14, 10, 7, 4, 2mm 직경)가 포함되어 있습니다.

2. 실리콘 형 건설

실리콘 금형이 섹션 7에 설명 된대로 종양 시뮬레이션 테스트 개체를 캐스팅 할 준비가되어 있습니다. 실리콘 금형의 준비를 위해 필요한 모든 아크릴 판 및 봉 샌 안토니오 (UTHSCSA) 텍사스 건강 과학 센터의 대학에서 컴퓨터 가게에서 25 ㎛의 정밀도로 절단됩니다.

  1. 두 개의 아크릴베이스에 정렬 막대를위한 : 테스트 개체에 대한 다른 5 개의 구멍 (6mm 직경) : 5 개의 구멍 (14, 10, 7, 4, 2mm 직경) 만들기플레이트 (크기 : 4.2 cm × 11.5 cm × 0.9 cm) (그림 2).
  2. (그림 2 B) : 3.5, 2, 1 MM (1.0 cm × 5.5 cm 크기), 7, 5 높이 스페이서 쌍을 잘라.
  3. 강철 공 (: 14, 10, 7, 4, 2 mm의 정확도 : 2.5 μm의 직경) 준비합니다.
  4. 시퀀스에서 얇은 아크릴 판에 7mm와베이스 플레이트의 높이를 두 스페이서 쌍을 C-클램프 (그림 2 C)를 사용하여 조이십시오.
  5. 베이스 플레이트와 접착제는 JB KWIK (그림 2 C)를 사용하여 14 mm 구멍에 14mm의 직경 강철 공을 삽입합니다. 공의 나머지 부분 (그림 2 D)에 대한, 다른베이스 플레이트의 절차를 반복합니다. 두 개의베이스 플레이트 강철 공은 미러 이미지 7로 접착되어 있습니다.
  6. (울타리처럼 마스킹 테이프를 사용하여 각 자료에 : 4 개의 2.5 cm 높은 아크릴 플레이트 (2.5 cm × 두 접시 11.5 cm 2.5 cm × 다른 두 접시 4.2 cm 사이즈) 부착 사연> 그림 3).
  7. 다섯 아크릴 봉 (직경 삽입하는베이스 플레이트 어셈블리 중 하나에 0.8 cm, 길이 : 0.5 (4.2 cm × 11.5 cm, 직경 0.8 cm, 직경 1.2 cm를 가진 열 구멍 5 개의 구멍 크기) 상판을 연결 1mm 팁 cm), 5 정렬 막대 (지름 삽입 할 : 0.9 cm 길이 : 10.0 cm) 및 실리콘 (그림 3) 부어.
  8. 강철 공 및 접착제 그들을 실리콘 접착제를 사용하여의 상단에있는 모든 방법 상판에 0.8 cm의 구멍에 아크릴 막대를 삽입합니다. 다음 상판에 큰 구멍 (그림 3)를 통해베이스 플레이트 구멍에 정렬 막대를 삽입합니다.
  9. 10 중량의 비율 파트 B와 실리콘 고무 화합물의 1 부분을 섞는다.
  10. 어셈블리에 실리콘 고무 화합물을 붓고 약 24 시간 (그림 3 B) 상온에서 어셈블리를 건조.

3. 회전 조립

t "> 회전은 PVC 파이프와 불고기 모터에서 준비가되어 있습니다.

  1. 불고기 모터의 구멍에 맞는 볼트의 끝을 갈기.
  2. 너트와 와셔를 사용하여 PVC 파이프 (75mm : : 270 ㎜, 내경 길이)의 끝 부분에 접지 볼트를 고정합니다.
  3. PVC 관을 지원하고 PVC 파이프 (7)의 높이를 조정하는 JB KWIK를 사용하여 플라스틱 접시에 금속 접시와 접착제를 구부립니다.

4. TM 자료 준비

TM 자료를 준비하기위한 프로토콜이 박사는 어니스트 L. 매드슨의 위스콘신 매디슨 대학의 실험실과 자세한 내용에 개발 된에서 수정하는 것은 Lee 등에 있습니다. 8,11.

4.1 배경 TM 자료 준비

  1. 20 μm의 다음 10 μm의 메쉬 필터를 통해 상업 우유 (200 CC)를 전달합니다.
  2. 필터링 우유 (100 cc)에 치메로살을 (0.2 g) 녹입니다.
  3. 집 진공 드를 사용하여실온에서 30 초 동안이 우유 솔루션 가스.
  4. 실온에서 증류수 (MΩ 18) (100 cc)에 건조 아가로 오스 (2g) 녹입니다.
  5. 그런 아가로 오스 솔루션 1 - 프로판올 (7.9 cc)와 BASO 4 (1 G)를 추가합니다.
  6. 드가 아가로 오스 솔루션 아가로 오스 솔루션은 해제 될 때까지 95 ° C의 물을 욕조에서 가열한다.
  7. 아가로 오스 솔루션은 95 ° C의 물을 욕조, 열 55 ° C의 물을 욕조에 연유.에 지우는 동안
  8. 냉각하는 55 ° C의 물을 욕조에 용융 아가로 오스 솔루션을 이동합니다.
  9. 두 솔루션은 55 일단 ° C, 볼륨 50 ~ 50의 비율을 서서히 표면에서 기포 제거 다음 혼합물을 저어하는 연유 (50 cc)와 혼합 아가로 오스 솔루션 (50 cc).
  10. 그런 동질성을 보장하기 위해 충분한 교반하여 아가로 오스 우유 혼합물에 EDTA (0.103 g)와 CuCl 2 · 2H 2 O (0.06 g)를 추가합니다.
  11. 마지막으로, 유리 구슬 (15 추가- 60 μm의 직경, 평균 직경 : 35 μm의) (0.1 g) 반복적으로 최종 혼합물을 저어. 사용하기 전에 불순물을 제거하고 산을 씻어 24 시간 동안 농축 질산에 유리 구슬을 적신다.

4.2 테스트 대상 TM 자료 준비

테스트 대상 TM 자료는 다음과 같은 성분의 차이를 제외하고 배경 TM 자료와 유사한 방식으로 준비가되어 있습니다 :

  1. 20 μm의 다음 10 μm의 메쉬 필터를 통해 상업 우유 (20 CC)를 전달합니다.
  2. 필터링 된 우유 (10 CC)에서 치메로살을 (0.02 g) 녹입니다.
  3. 탈 이온수 (10 cc), 1 - 프로판올 (0.79 cc)의 상온 용액에 건조 아가로 오스 (0.60 g) 녹입니다.
  4. 드가 아가로 오스 솔루션 아가로 오스 솔루션은 해제 될 때까지 95 ° C의 물을 욕조에서 가열한다.
  5. 아가로 오스 솔루션은 95 ° C의 물을 욕조, 열 55 ° C의 물을 욕조에 연유.에 지우는 동안
  6. 55 ° C의 물을 욕조에 용융 아가로 오스 솔루션을 이동합니다.
  7. 두 솔루션은 55 ° C에서 일단, 농축 우유 (5 cc)와 아가로 오스 솔루션 (5 CC)를 혼합 천천히 표면에서 기포 제거 다음 혼합물을 저어.
  8. 그런 다음 충분한 교반하여 아가로 오스 우유에 EDTA (0.0017 g)과 CuCl 2 · 2H 2 O를 (0.0010 g)를 추가합니다.

5. Multimodality 팬텀 조립

실리콘 금형 사용하여 다음 단계를 multimodality 팬텀을 구성하는 수행됩니다.

  1. 1mm 구멍없이 실리콘 몰드, 실리콘 접착제를 (그림 4)를 사용하여 금형의 양쪽 끝에 분야 및 접착제 그것의 중심을 나일론 실을 연결합니다.
  2. 부드러운 브러시를 사용하여 두 개의 금형의 ​​표면에 실리콘 그리스를 도포 (그림 4)과 정렬 막대를 사용하여 두 개의 금형을 조립합니다.
  3. 절에 설명 된대로 테스트 대상 TM 자료를 준비4.2 주사기 22 게이지 바늘을 사용하여 실리콘 몰드의 1mm 구멍을 통해 그것을 붓는다.
  4. 테스트 개체를 설정할 수 있도록 약 30 분 동안 냉장고 (5 ° C)에서 금형을 저장합니다.
  5. 반 원통형의 용기 (: 115 mm이고 직경 : 길이 38 ㎜)의 각 측면에서 테스트 개체와 나일론 실을 마운트하기 위해 팬텀 표면에서 10mm의 깊이가 1 mm 인 두 개의 구멍을 만든다. 배경 TM 자료를 따르는 6mm의 추가 구멍을 만든다.
  6. 금형에서 나일론 실 (그림 4 B)와 테스트 객체를 언로드 한 후 반 원통형의 용기 (그림 4 C)에서 그들을 마운트합니다.
  7. 아크릴 용기에 : 3M 스카치 - 웰드 DP-100 3M 덕트 테이프를 사용하여 얇은 비 전도성 알루미늄 (0.12 mm 두께) 준수합니다. 같은 접착제 (그림 4 C)를 사용하여 아크릴 용기에 1mm 구멍을 차단합니다.
  8. 신속 배경 TM 자료를 준비하고 천천히 컨테이너의 6 mm 구멍에 넣어작은 플라스틱 깔때기를 사용하여.
  9. 후에 기포 제거, 접착제 3M 스카치 - 웰드 DP-100을 사용하여 6 mm 구멍.
  10. 일단 조립, 상온에서 4 ~ 5 시간 동안 회전 2 회전에서 팬텀을 회전합니다.
  11. 팬텀이 완전히 굳어있는 TM 재료 후 나일론 실을 제거합니다.

6. Multimodality 이미징

팬텀은 임상 초음파, CT 및 MRI 세 양식에 인수 된 이미지로 스캔됩니다. 영상 프로토콜은 Lee 등. 7, 8에 자세히 설명되어 있습니다.

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결과

그림 3 B와 그림은 각각 5보기 테스트 개체를 캐스팅 개의 실리콘 금형 및 multimodality 팬텀. 길이 × 폭 × 각 금형의 깊이는 109mm입니다 × 37mm × 21 mm와 두 형은 동일 거울 이미지입니다. 하나의 금형 TM 자료는가는 바늘을 사용하여 삽입 할 수 있습니다 1mm 구멍이있다. 각각의 금형 맞춤 막대에 대한 추가 5 개의 구멍이있다. 길이 × 폭 × 팬텀 깊이 115 밀리미터 × 38mm × 24 ㎜, 초기 질량은 101.02 g이었다. 팬텀의 크기는 전임상 스캐너에 맞게 적합합니다.

미국, CT 및 MRI에 의해 획득 이미지는 그림 6에 나와 있습니다. 테스트 물체와 배경 사이의 대비가 시험 객체를 구별하고 그 크기를 측정하기에 충분합니다. 더 심각한 이슈는 미국의 이미지에서 작은 반향을 제외하고 모든 이미지를 발생하지 않습니다.

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토론

이 문서의 목적은 multimodality 이미징을위한 TM 자료를 만들고 여러 기관에서 서로 다른 양식을 사용하여 정확한 종양의 크기 측정을위한 QA 도구로 임상 multimodality 팬텀 구축을위한 방법을 제공하는 것이다. 앞서 언급 한 바와 같이, TM 재료는 원래 멀티 이미징 양상 전립선 팬텀 위스콘신 매디슨의 대학에서 박사 어니스트 L. 매드슨의 연구소에 의해 개발되었다. 우리는 테스트 개체와 배경 간의 충분한 대비를하고 미국, CT 및 MR 영상에서 연부 조직의 물리적 특성을 표현하기 위해 우리 자신의 목적을 위해 매드슨 박사의 TM 자료 프로토콜을 수정했습니다. 우리 자신의 TM 자료 프로토콜을 사용하여 팬텀 건설을위한 방법은 간단 Lee 등으로 소개되었다. 처음 7, 8을 위해. 본 논문에서는 TM 자료와 팬텀 건축 프로​​토콜을 자세히 설명 하였다.

TM 자료를 준비하기 전에실리콘 금형 및 회전은 우리의 실험실에서 정의되...

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공개 사항

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

감사의 글

저자는 TM 물질에 대한 조언을 제공하기 위해 Gammex 사의 위스콘신 - 매디슨과 CRISTEL Baiu 대학에서 박사 매드슨에 감사합니다. 저자는 팬텀을 생성하는 방법을 제공하기 위해 또한 닥터 말콤 데이비드 머레이 감사합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
<강한>시약/재료 
PVC 파이프N/A/A 홈디포
볼트, 너트, 와셔 및 금속판해당 없음홈디포
아크릴 판 및 막대해당 없음해당 없음 플라스틱공급 텍사스주 샌안토니오
철강 공Nordex, Inc.AEC-M2-2, -4, -7, -10 및 -142, 4, 7, 10 및 14 mm 직경
C-클램프조절 가능한 클램프1420-C2 인치 길이
마스킹 테이프3M 산업용 접착제 및 테이프2600 
덕트 테이프3M 산업용 접착제 및 테이프S-3763SIL 
JB KwikJB 용접 (주)380238 
3M 스카치 용접 에폭시 접착제3M 산업용 접착제 및 테이프DP-100 
실리콘 그리스Permatex, Inc.22058년 
실리콘 접착제DAP, Inc.688 
실리콘 고무 컴파운드Smooth-ON, Inc.Smooth-SilTM950 Part A 및 BA:B 혼합 비율 = 10:1
무게 브러시N/AN/A취미 로비
주사기Becton Dickinson30960410 ml
바늘Becton Dickinson30515622게이지 1.5 인치 길이
깔때기N/AN/A&NBSP;
메쉬 필터Small parts, Inc.CMN-0010-C 및 CMN-0020-C10 및 20 μ m
전유N/AN/AHEB in San Antonio, TX
ThimerosalSigma-Aldrich Co.T5125 
프로판올시그마-알드리치33538 
EDTA시그마-알드리치431788 
CuCl2시그마 알드리치459097 
아가로스시그마-알드리치A0169 
BaSO4시그마-알드리치B8675 
유리 구슬Potters Industries, Inc.3000E 
PET/AL/LLDPE*페치니 플라스틱 포장, Inc.Pechiney Spec 151팬텀 커버 소재
 *폴리에틸렌 테레프탈레이트/알루미늄/선형 저밀도 폴리에틸렌
<강>장비 
로티세리 모터Brinkmann812-7103-S홈 디포
수조 1Precision, Inc.모델: 282, 시리얼 #: 601091552 
수조 2VWR, Inc.모델: 1212, 시리얼 #: 08119606 
초음파영상음향시리얼 #: 770/120-259 
CT감마 메디카-아이디어시리얼 #: GR 0050 
MRIBruker부품 #: W3301390, 시리얼 #: 0030 
N

참고문헌

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

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