Construção de um fantasma Multimodalidade pré-clínicos com materiais que imitam tecido para a Garantia da Qualidade no Size Measurement Tumor

Summary

Este artigo descreve os procedimentos internos de construção de uma multimodalidade pré fantasma feito de tecido imitando (TM) materiais para garantia de qualidade (QA) de medição de tamanho de tumor em modalidades de imagem animal, tais como ultra-som (EUA), tomografia computadorizada (TC) e magnético resonance imaging (MRI).

Abstract

Organização Mundial de Saúde (OMS) e os critérios de avaliação de resposta em tumores sólidos (RECIST) grupos de trabalho defendido critérios padronizados para a avaliação radiológica de tumores sólidos em resposta à terapia medicamentosa anti-tumor na década de 1980 e 1990, respectivamente. Critérios da OMS medir tumores sólidos em duas dimensões, enquanto que as medições RECIST utilizar apenas uma dimensão que é considerado ser mais reprodutível ^{1, 2, 3,4,5.} Estes critérios têm sido amplamente utilizados como o único biomarcador imagiologia aprovado pela United States Food and Drug Administration (FDA), ^6. A fim de medir a resposta do tumor às drogas anti-tumorais em imagens com precisão, por isso, são necessárias uma garantia robustos (QA) procedimentos de qualidade e correspondente QA fantasmas.

Para atender a essa necessidade, os autores construíram uma multimodalidade pré-clínico (por ultra-som (EUA), tomografia computadorizada (TC) e ressonância magnética (MRI)) fantasma usando tecido imitando (TM)materiais em função do número limitado de lesões-alvo exigidos pela RECIST revisando um Gammex EUA comercial fantasma ^7. O apêndice em Lee et al. Demonstra os procedimentos do fantasma fabricação ^7. Neste artigo, os protocolos são introduzidas de uma forma início passo-a-passo com os procedimentos para preparar os moldes para o vazamento de silicone tumor simulando objectos de ensaio no simulador, seguido de preparação de materiais de TM para imagiologia multimodalidade, e, finalmente, a construção do pré multimodalidade QA fantasma. O objetivo principal deste artigo é fornecer os protocolos para permitir que qualquer pessoa interessada em construir de forma independente um fantasma para seus próprios projetos. Procedimentos de controle de qualidade para a medição do tamanho do tumor, e RECIST, a OMS e os resultados dos objetos de teste feitas em várias instituições que utilizam este QA fantasma de medição de volume são mostrados em detalhes no Lee et al. ^8.

Introduction

Avaliação da alteração do tamanho do tumor é um parâmetro importante para avaliar a actividade de fármacos anti-tumorais, tanto o encolhimento do tumor e a progressão da doença ^{9, 10.} Organização Mundial de Saúde (OMS) e Critérios de Avaliação de resposta em tumores sólidos (RECIST) são os métodos codificados para a avaliação anatômica das lesões tumorais nas modalidades de imagem, como ultra-som (EUA), tomografia computadorizada (TC) ou ressonância magnética (MRI). Para os critérios da OMS, o produto do diâmetro máximo do tumor e o seu maior diâmetro perpendicular no plano transversal para as regiões alvo é calculado ^4. Em contraste, por RECIST, a soma dos diâmetros maior no plano transversal para um número limitado de lesões alvo é calculado ^4. Apesar continuamente crescente interesse na avaliação da resposta terapêutica do tumor, não houve nenhuma garantia de qualidade pré-clínica (QA) fantasma / QA procedimentos para o biomarcador imagiologia.

conteúdo "> Considerando-se que a medição do tamanho do tumor com base em critérios da OMS e / ou RECIST é o único biomarcador de imagem aprovados pela United States Food and Drug Administration (FDA), como ponto de partida de QA para quaisquer outros biomarcadores de imagem, Lee et al. projetado e construído UTHSCSA / Gammex Mark 1 e Mark 2 fantasmas para QA de medição do tamanho do tumor, em colaboração com Gammex Inc ^7. a marca de 1 fantasma era uma versão revisada de um Gammex comercial EUA fantasma e, portanto, o tamanho era muito grande para caber em animais CT e MR scanners. Além disso, algumas ferramentas na marca um fantasma eram desnecessários para a medição do tamanho do tumor. The Mark 2 phantom foi projetado com base no RECIST que é o mais recente biomarcador de imagem FDA-approved. No entanto, o tamanho do Mark 2 phantom ainda era muito grande para MR scanners e TC e RM qualidade de imagem do fantasma não era aceitável para a medição do tamanho do tumor precisa ^7.

A QA fantasma descrito elerédea foi re-projetado para superar deficiências dos fantasmas anteriores e construído usando tecidos que imitam (TM) de materiais e protocolos modificados desenvolvidos em nosso laboratório. Este artigo descreve os detalhes dos protocolos para a construção phantom: Primeiro, os métodos são introduzidas para a preparação de moldes de silicone necessários para a fundição de tumor que simulam a objectos de teste e para a montagem de um rotor para rodar um fantasma para evitar a sedimentação gravitacional. Em segundo lugar, os protocolos para a preparação de materiais de TM modificados de D'Souza et al. 'S para os EUA, tomografia computadorizada e ressonância magnética são descritos ^11. As propriedades físicas dos materiais de TM foram testados em cada modalidade para garantir que os materiais TM representada tecidos moles humanos como observado nas imagens obtidas com as várias modalidades, mas os resultados não são mostradas aqui. Em terceiro lugar, o protocolo de construção é descrito fantasma. Por último, US, TC e RM imagens do phantom são apresentados como resultados.

Protocol

1. Fantasma projeto

Um desenho do pré multimodalidade fantasma é mostrado na Figura 1 ^{7, 8.} O tamanho do simulador é de 38 mm de diâmetro e 115 mm de comprimento para permitir que o fantasma para ser digitalizado em vários scanners animais. O fantasma contém cinco tumor simulando objetos de teste (diâmetro: 14, 10, 7, 4 e 2 mm) colocados a uma profundidade de 10 mm para dentro da fantasma.

2. Silicone Mold Construção

Moldes de silicone estão preparados para lançar os objetos de teste, simulando tumor, conforme descrito nesta secção ^7. Todas as placas de acrílico e barras necessárias para a preparação dos moldes de silicone são cortadas com uma precisão de 25 m de a oficina mecânica na University of Texas Health Science Center em San Antonio (UTHSCSA).

1. Adicione cinco buracos (diâmetro: 14, 10, 7, 4, 2 mm) para os objectos de teste e mais cinco orifícios (diâmetro de 6 mm) para as hastes de alinhamento em dois base acrílicaplacas (tamanho: 4,2 centímetros x 11,5 centímetros x 0,9 centímetros) (Figura 2 A).
2. Cortar pares espaçador com a altura de 7, 5, 3,5, 2 e 1 mm (tamanho: 1,0 centímetros x 5,5 centímetros) (Figura 2 B).
3. Prepara esferas de aço (diâmetro: 14, 10, 7, 4 e 2 mm, a precisão: 2,5 mM).
4. Coloque dois pares de espaçadores com altura de 7 mm e uma placa de base para uma placa de acrílico fino em seqüência e apertá-los usando C-braçadeiras (Figura 2 C).
5. Coloque a bola de aço com 14 mm de diâmetro por 14 mm de orifício da placa de base e colá-la utilizando JB KWIK (Figura 2 C). Repita os procedimentos para o resto das bolas (figura 2, D) e para a outra placa de base. Note-se que as esferas de aço de duas placas de base são coladas como imagens no espelho ^7.
6. Ligue quatro placas de 2,5 cm de altura em acrílico (tamanho: 2,5 centímetros x 11,5 centímetros de duas placas e 2,5 cm × 4,2 centímetros por mais duas placas) em cada base com fita adesiva como cercas ( ong> Figura 3 A).
7. Fixe a placa de topo (Tamanho: 4.2 cm × 11,5 centímetros, cinco furos, com 0,8 cm de diâmetro, dez buracos com 1,2 cm de diâmetro) em um dos conjuntos da placa de base para inserir cinco hastes de acrílico (diâmetro: 0,8 cm e comprimento: 0,5 cm) com 1 mm de pontas, e para inserir cinco barras de alinhamento (diâmetro: 0,9 cm e comprimento: 5.0 cm) e silicone para derramar (Figura 3 A).
8. Insira as hastes de acrílico nos orifícios 0,8 centímetros na placa superior por todo o caminho até o topo de bolas de aço e cola-los com cola de silicone. Em seguida, inserir barras de alinhamento nos orifícios na placa de base através dos furos maiores da placa de topo (Figura 3 A).
9. Misture a parte A do composto de borracha de silicone com a parte B na proporção de 10 para 1, em peso.
10. Deite o composto de borracha de silicone para a montagem e secar o conjunto à temperatura ambiente durante cerca de 24 horas (Figura 3 B).

3. Assembléia Rotator

t "> O rotador é preparada a partir de tubo de PVC e um motor de rotisserie.

1. Moer a extremidade de um parafuso de ajuste para o furo de um motor rotativo.
2. Parafuso do parafuso do solo para a extremidade do tubo de PVC (comprimento: 270 mm e diâmetro interno: 75 mm), utilizando uma porca e uma anilha.
3. Dobrar chapas de metal e cola-los em um prato de plástico com JB Kwik para apoiar o tubo de PVC e para ajustar a altura do tubo de PVC ^7.

4. TM preparação do material

Os protocolos para a preparação dos materiais de TM são modificados daqueles desenvolvidos no laboratório do Dr. Ernest L. Madsen, da Universidade de Wisconsin, Madison e mais detalhes são em Lee et al. ^8,11.

4.1 Introdução TM preparação do material

1. Passe leite integral comercial (200 cc) através de 20 mM e, em seguida, 10 filtros de malha mM.
2. Dissolve-se Thimerosal (0,2 g) no leite filtrado (100 cc).
3. Usando o vácuo casa, degás esta solução de leite durante 30 segundos à temperatura ambiente.
4. Dissolve-se a seco de agarose (2 g) em água desionizada (18 mohms) (100 cc) à temperatura ambiente.
5. Em seguida, adicionar 1-propanol (7,9 cc) e BaSO ₄ (1 g) à solução de agarose.
6. Desgaseificar a solução de agarose e depois aquecê-lo num banho de água a 95 ° C até que a solução de agarose limpa.
7. Embora a solução de agarose limpa no 95 ° C, banho de água, aquecer o leite condensado num banho de água a 55 ° C.
8. Mova a solução de agarose fundida ao banho de água 55 ° C para esfriar.
9. Uma vez que ambas as soluções são a 55 ° C, a solução de mistura de agarose (50 cc) com leite condensado (50 cc) para tornar a proporção de 50 para 50 até volume e agita-se a mistura lentamente, seguido de remoção de ar a partir da superfície da bolha.
10. Em seguida, adicionar EDTA (0,103 g) e CuCl ₂ · 2H ₂ O (0,06 g) à mistura de agarose de leite seguida de agitação suficiente para assegurar a homogeneidade.
11. Por último, adicione pérolas de vidro (15- 60 um de diâmetro, a média do diâmetro: 35 mm) (0,1 g) e agita-se a mistura final repetidamente. Antes de usar, embeber os grânulos de vidro, em ácido nítrico concentrado durante 24 horas para remover as impurezas e depois enxaguar o ácido.

4.2 Teste objeto TM preparação do material

O objecto de teste de material TM é preparada de uma forma semelhante como o material de fundo TM, excepto para as seguintes diferenças de composição:

1. Passe leite integral comercial (20 cc) através de 20 mM e, em seguida, 10 filtros de malha mM.
2. Dissolve-se Thimerosal (0,02 g) no leite filtrado (10 cc).
3. Dissolve-se a seco de agarose (0,60 g) numa solução de água desionizada (10 cc) e 1-propanol (0,79 cc) à temperatura ambiente.
4. Desgaseificar a solução de agarose e depois aquecê-lo num banho de água a 95 ° C até que a solução de agarose limpa.
5. Embora a solução de agarose limpa no 95 ° C, banho de água, aquecer o leite condensado num banho de água a 55 ° C.
6. Mover para a solução de agarose fundida ao ° C banho de água 55.
7. Uma vez que ambas as soluções são a 55 ° C, misturar a solução de agarose (5 cc) com leite condensado (5 ml) e agita-se a mistura lentamente, seguido de remoção de ar a partir da superfície da bolha.
8. Em seguida, adicionar EDTA (0,0017 g) e CuCl ₂ · 2H ₂ O (0,0010 g), para o leite de agarose seguido de agitação suficiente.

5. Multimodalidade Fantasma Assembleia

Utilizando os moldes de silicone, as seguintes etapas são efectuadas para construir o fantasma multimodalidade.

1. No molde de silicone sem furos 1 mM, prender fio de nylon ao longo do centro das esferas de cola e que em ambas as extremidades do molde, utilizando cola de silicone (Figura 4 A).
2. Utilizando uma escova macia, aplicar lubrificante de silicone na superfície de dois moldes (Figura 4 A) e montar dois moldes usando varetas de alinhamento.
3. Prepare teste objeto material TM como descrito na seção4,2 e despeje através de 1 mm de orifícios do molde de silicone, utilizando uma agulha de calibre 22 numa seringa.
4. Para permitir que os objetos de teste para definir, armazenar os moldes em um refrigerador (5 ° C) por cerca de 30 min.
5. Em cada lado de um recipiente semi-cilíndrica (comprimento: 115 mm, diâmetro: 38 mm), fazer dois furos de 1 mm a uma profundidade de 10 mm a partir da superfície do simulador, a fim de montar de fio de nylon com objectos de teste. Faça um buraco adicional de 6 mm a derramar material de fundo TM.
6. Descarregar os objectos de teste com fio de nylon a partir dos moldes (Figura 4 B), e em seguida montá-los no recipiente semi-cilíndrica (Fig. 4 C).
7. Usando 3M Scotch-Weld DP-100 e 3M fita adesiva, aderir fina de alumínio não-condutor (espessura de 0,12 mm) no recipiente de acrílico. Bloquear os orifícios de 1 mm no recipiente acrílico usando a mesma cola (Figura 4 C).
8. Preparar material de fundo TM rapidamente e despeje lentamente-lo no buraco 6 milímetros do recipienteusando um pequeno funil de plástico.
9. Após a remoção de todas as bolhas de ar, cola no buraco 6 milímetros usando 3M Scotch-Weld DP-100.
10. Uma vez montada, a rodar a 2 rpm fantasma no rotador durante 4 a 5 horas à temperatura ambiente.
11. Retire o fio de nylon após os materiais TM no fantasma endurece completamente.

6. Multimodalidade de imagem

O fantasma é digitalizada no ultra-som pré-clínica, tomografia computadorizada e ressonância magnética e imagens em três modalidades são adquiridos. Os protocolos de imagem são descritos em detalhe em Lee et al. ^{7, 8.}

Results

Figura 3 B e Figura 5 mostram dois moldes de silicone para fundição de objetos de teste, ea multimodalidade fantasma, respectivamente. O comprimento x largura x profundidade de cada molde é de 109 mm x 37 milímetros x 21 mm e dois moldes são idênticos imagens especulares. Um molde tem um milímetro buracos onde o material TM podem ser inseridos usando uma agulha fina. Cada molde possui um adicional de cinco furos para as hastes de alinhamento. O comprimento x largura x profundidade do fa...

Discussion

O objetivo deste artigo foi o de fornecer os métodos para a fabricação de materiais de TM para imagens multimodalidade e construção de um fantasma multimodalidade pré-clínica como uma ferramenta de controle de qualidade para a medição do tamanho do tumor preciso utilizar diferentes modalidades em várias instituições. Como mencionado anteriormente, os materiais de TM foram originalmente desenvolvido no laboratório do Dr. Ernest L. Madsen, da Universidade de Wisconsin, Madison para uma modalidade de imagem multi-próstata ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reagente/Material
Tubo de PVC	N/A	N/A	Home Depot
Parafuso, porca, arruela e placas de metal	N/A	N/A	Home Depot
Placas e hastes de acrílico	N/A	N/A	Fornecimento de plástico em San Antonio, TX
Bolas de aço	Nordex, Inc.	AEC-M2-2, -4, -7, -10 e -14	2, 4, 7, 10 e 14 mm de diâmetro
Grampo ajustável	1420-C		de 2 polegadas de comprimento
Fita adesiva	3M Adesivos e Fitas Industriais	2600
Fita adesiva	3M Industrial Adhesives and Tapes	S-3763SIL
J-B KWIK	J-B WELD Co.	380238
Adesivo Epóxi 3M Scotch-Weld 3M	Adesivos e Fitas Industriais 3M	DP-100
Graxa de silicone	Permatex, Inc.	22058
Cola de silicone	DAP, Inc.	688
Composto de borracha de silicone	Smooth-ON, Inc.	Smooth-SilTM950 Parte A e B	A:B proporção de mistura = 10:1 por peso
Pincel	N/A	N/A	Seringa Hobby Lobby
	Agulha Becton Dickinson	309604 10	ml
Becton	Dickinson	305156	Funil de 22 gauge 1,5 polegada de comprimento
	N/A	N/A
Filtros de malha	Peças pequenas, Inc.	CMN-0010-C e CMN-0020-C	10 e 20 μ m
Leite integral	N/A	N/A	HEB em San Antonio, TX
Thimerosal	Sigma-Aldrich Co.	T5125
Propanol	Sigma-Aldrich Co.	33538
EDTA	Sigma-Aldrich Co.	431788
CuCl2	Sigma-Aldrich Co.	459097
Agarose	Sigma-Aldrich Co.	A0169
BaSO4	Sigma-Aldrich Co.	B8675
Contas de vidro	Potters Industries, Inc.	3000E
PET / AL / LLDPE *	Pechiney Plastic Packaging, Inc.	Material da capa	Pechiney Spec 151
			*Tereftalato de polietileno/alumínio/polietileno linear de baixa densidade
Equipamento
Motor para churrasqueira	Brinkmann	812-7103-S	Home Depot
Banho-maria 1	Precision, Inc.	Modelo: 282, Número de série #: 601091552
Banho-maria 2	VWR, Inc.	Modelo: 1212, Número de série #: 08119606
Ultrassom	Visualsonics	Serial #: 770/120-259
CT	Gamma Medica-Ideas	Serial #: GR 0050
	MRI Bruker	Parte #: W3301390, Série #: 0030