Строительство Доклинические Phantom Комплексное использование ткани имитирующие материалы по обеспечению качества измерений размер опухоли

Summary

Эта статья описывает внутренние процедуры построения комплексного доклинических Phantom изготовлена ​​из ткани имитирующие (TM) материалов для обеспечения качества (ОК) измерения размера опухоли на животных методы визуализации, такие как ультразвуковое исследование (США), компьютерная томография (КТ) и магнитно резонансная томография (МРТ).

Abstract

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и критериями оценки ответа солидных опухолей (RECIST) рабочих групп выступают стандартные критерии для оценки радиологических солидных опухолей в ответ на противоопухолевую лекарственную терапию в 1980-х и 1990-х годах, соответственно. Критериям ВОЗ измерения солидных опухолей в двух измерениях, в то время как RECIST измерений используют только одну измерение, которое считается более воспроизводимым ^{1, 2, 3,4,5.} Эти критерии были широко используются в качестве биомаркеров изображений только одобрены продуктами и лекарствами США (FDA) ^6. Для того чтобы измерить ответа опухоли на противоопухолевых препаратов с изображениями в точности, следовательно, надежная обеспечения качества (ОК) и соответствующие процедуры QA Phantom необходимы.

Чтобы удовлетворить эту потребность, авторы построили доклинических комплексном (для ультразвуковой (US), компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ)) Phantom использованием ткани имитирующие (TM)материалы на основе ограниченного числа целевых поражений требует RECIST путем пересмотра Gammex американских коммерческих Phantom ^7. Приложение в Ли и др.. Демонстрирует процедуры фантомных изготовления ^7. В этой статье все протоколы введены в шаг за шагом моды, начиная с процедуры подготовки силиконовых форм для литья опухоли, имитирующим тест-объектов в фантом, после чего подготовка ТМ материалов для комплексного изображения, и, наконец, строительство доклинических комплексном QA фантома. Основной целью этого документа является предоставление протоколов, чтобы тех, кто заинтересован в построении независимо Phantom для своих собственных проектов. Процедур ОК для измерения размера опухоли и RECIST, ВОЗ и объем результатов измерений тест-объектов, принятых на несколько организаций, использующих этот QA фантома подробно показано на Lee и соавт. ^8.

Introduction

Оценка изменения размера опухоли является важным конечную точку для оценки активности противоопухолевых препаратов в обоих уменьшение размеров опухоли и прогрессирование заболевания ^{9, 10.} Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и критерии оценки ответа солидных опухолей (RECIST) являются кодифицированы методы оценки анатомических опухолевых очагов в области обработки изображений, такие как условия ультразвук (США), компьютерная томография (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ). Для критериям ВОЗ, продукт максимальный диаметр опухоли и ее крупных перпендикулярной диаметру в поперечной плоскости для целевой области вычисляют ^4. В противоположность этому, для RECIST, сумма длинного диаметра в поперечной плоскости на ограниченное количество целевых повреждений рассчитывается ^4. Несмотря на непрерывно растущий интерес к опухоли оценки терапевтического ответа, не было никаких доклинических обеспечения качества (QA) Phantom / QA процедуры для визуализации биомаркеров.

Содержание "> Учитывая, что измерения размера опухоли основе критериев ВОЗ и / или RECIST является единственным биомаркеров изображений одобрены продуктами и лекарствами США (FDA), в качестве отправной точки QA для любых других биомаркеров изображений, Ли и др.. спроектированы и построены UTHSCSA / Gammex Mark 1 и Mark 2 фантомы для QA опухолевых измерения размера в сотрудничестве с Gammex Inc ^7. Mark 1 Phantom был пересмотренный вариант Gammex коммерческой США Phantom и, таким образом, размер был слишком велик, чтобы вписаться в животных КТ и МРТ сканеров. Кроме того, некоторые инструменты в районе отметки 1 Phantom были ненужными для измерения размеров опухоли. Mark 2 Phantom был разработан на основе RECIST которая является самым последним FDA утвержденных изображений биомаркеров. Тем не менее, размер Mark 2 Phantom был все еще ​​слишком велика для МР-томографы и КТ и МРТ качество изображения Phantom не был приемлемым для точного измерения размеров опухоли ^7.

QA Phantom описал онповод был вновь разработана для преодоления недостатков предыдущей фантомы и построены с использованием модифицированной ткани имитирующие (TM) материалов и протоколов, разработанных в нашей лаборатории. Эта статья описывает детали протоколов для строительства Phantom: во-первых, методы вводятся для подготовки необходимых силиконовые формы для литья опухоли, имитирующим тест-объектов для сборки и поворотного устройства для вращения Phantom для предотвращения оседания гравитации. Во-вторых, протоколы для подготовки материалов, модифицированных ТМ D'Souza с соавт. С для США, КТ и МРТ описаны ^11. Физические свойства материалов ТМ были испытаны в каждой модальности чтобы гарантировать, что ТМ материалы представлены человека мягких тканей, наблюдаемые в изображениях, полученных с помощью различных методов, но результаты не показаны здесь. В-третьих, для строительства протокол фантом описано. Наконец, США, КТ и МРТ изображений Phantom представлены в виде результатов.

Protocol

1. Phantom Дизайн

Чертеж доклинических комплексного фантом показано на рисунке 1 ^{7, 8.} Размер Phantom составляет 38 мм в диаметре и 115 мм в длину, чтобы позволить Phantom, которые будут проверяться в различных сканеров животного. Phantom содержит пять опухоли, имитирующим тест-объектов (диаметром 14, 10, 7, 4 и 2 мм), расположенных на глубине 10 мм в фантом.

2. Строительство силиконовые формы

Силиконовые формы готовы бросить опухоли, имитирующим тест-объектов, как описано в этом разделе ^7. Все акриловых пластин и стержней, необходимых для подготовки из силиконовых форм режутся с точностью 25 мкм в механической мастерской в ​​Университете Техаса здоровья Научного центра в Сан-Антонио (UTHSCSA).

1. Сделать пять отверстий (диаметр: 14, 10, 7, 4, 2 мм) для тест-объектов, а другой пять отверстий (диаметр 6 мм) для выравнивания стержней в два акриловой основепластин (размер: 4,2 см х 11,5 см х 0,9 см) (рис. 2А).
2. Cut спейсерных пар с высотой 7, 5, 3,5, 2 и 1 мм (размер: 1,0 см х 5,5 см) (фиг. 2В).
3. Подготовка стальных шариков (диаметр: 14, 10, 7, 4 и 2 мм, точность: 2,5 мкм).
4. Место две пары распорки с высотой 7 мм и плиты основания на тонкую пластину акриловая в последовательности и затяните их с помощью C-зажимов (рис. 2С).
5. Вставьте стальной шарик с диаметром 14 мм на 14 мм отверстие опорной плиты и приклейте ее использованием JB KWIK (рис. 2С). Повторите процедуры для остальной части шара (рис. 2D) и на другой плите основания. Следует отметить, что стальные шары в двух несущих плат приклеены зеркальным отражением ^7.
6. Прикрепите четыре 2,5-см высокой акриловых пластин (размер: 2,5 см х 11,5 см для двух тарелок и 2,5 см х 4,2 см в течение еще ​​двух пластин) на каждой базовой липкой лентой, как заборы (Figure 3А).
7. Приложить верхнюю пластину (размер: 4,2 см × 11,5 см, пять отверстий 0,8 см диаметра, десять отверстий 1,2 см в диаметре) в одном из опорной плиты сборки вставить пять акриловых стержней (диаметром 0,8 см и длиной: 0.5 см) с 1 советы мм и вставить пять выравнивания стержней (диаметром 0,9 см и длиной: 5,0 см) и залить силикон (рис. 3А).
8. Вставьте акриловых стержней в 0,8 см отверстие в верхней пластине на всем пути к вершине стальные шарики и приклейте их использованием силиконового клея. Затем вставьте выравнивания стержней в отверстия в плите основания через большие отверстия в верхней плите (рис. 3А).
9. Смешать часть из силиконовой резины соединение с частью B в соотношении 10: 1 по весу.
10. Вылейте соединения силиконовой резины в сборку и высушить сборки при комнатной температуре в течение примерно 24 ч (рис. 3В).

3. Rotator Ассамблеи

ROTator получали из ПВХ трубы и гриль двигателя.

1. Измельчить конце болта, чтобы соответствовать отверстию гриль двигателя.
2. Винтовой болт заземления к концу трубы ПВХ (длина: 270 мм и внутренний диаметр 75 мм) с помощью гайки и шайбы.
3. Согните металлические пластины и приклейте их на пластиковую пластину с использованием JB KWIK для поддержки трубы ПВХ и регулировать высоту труб ПВХ ^7.

4. TM Подготовка материала

Протоколы для подготовки материалов ТМ изменяются от тех, разработанный в лаборатории доктор Эрнест Л. Мадсен в Университете Висконсин Мэдисон и более подробная информация содержится в Ли и др.. ^8,11.

4.1 История ТМ подготовке материала

1. Передайте коммерческих цельного молока (200 мл) через 20 мкм, а затем 10 мкм фильтры сетки.
2. Растворить тимеросал (0,2 г) в отфильтрованном молоко (100 мл).
3. Используя вакуум, Дега этоммолока раствор в течение 30 сек при комнатной температуре.
4. Растворить сухой агарозы (2 г) в деионизированной воде (18 МОм) (100 мл) при комнатной температуре.
5. Затем добавляют 1-пропанол (7,9 мл) и BaSO ₄ (1 г) в раствор агарозы.
6. Дега раствор агарозы, а затем нагреть его в 95 ° С водяной бане, пока раствор агарозы не освободится.
7. В то время как раствор агарозы освобождается в 95 ° С водяной бане, тепло сгущенного молока в 55 ° С водяной бане.
8. Переместить расплавленный раствор агарозы в 55 ° С водяной бане, чтобы остыть.
9. Как только оба раствора при 55 ° С, смесь агарозы раствором (50 мл) с сгущенное молоко (50 мл), чтобы сделать соотношении 50 к 50 по объему и медленно перемешивали смесь последующим удаления пузырьков воздуха с поверхности.
10. Затем добавляют ЭДТА (0,103 г) и CuCl ₂ · 2H ₂ O (0,06 г) в агарозном-молочная смесь с последующим тщательным перемешиванием для обеспечения однородности.
11. Наконец, добавьте бисер (15 - 60 μм в диаметре, средний диаметр: 35 мкм) (0,1 г) и перемешивают в конечной смеси повторно. Перед использованием замочить стеклянных шариков в концентрированной азотной кислоте в течение 24 ч для удаления примесей, а затем смыть кислоту.

4.2 Объект испытаний TM подготовке материала

Тест-объекта TM материал получают таким же образом, как справочный материал TM, за исключением следующих различий композиционной:

1. Передайте коммерческих цельного молока (20 см) до 20 мкм, а затем 10 мкм фильтры сетки.
2. Растворить тимеросал (0,02 г) в отфильтрованном молоко (10 см).
3. Растворить сухой агарозы (0,60 г) в растворе комнатной температуры деионизированной воде (10 мл) и 1-пропанол (0,79 мл).
4. Дега раствор агарозы, а затем нагреть его в 95 ° С водяной бане, пока раствор агарозы не освободится.
5. В то время как раствор агарозы освобождается в 95 ° С водяной бане, тепло сгущенного молока в 55 ° С водяной бане.
6. Го ходаэлектронной расплавленный раствор агарозы на 55 ° С водяной бане.
7. Как только оба раствора при 55 ° С, перемешать раствор агарозы (5 см) со сгущенным молоком (5 см) и медленно размешать смесь последующим удаления пузырьков воздуха с поверхности.
8. Затем добавляют ЭДТА (0,0017 г) и CuCl ₂ · 2H ₂ O (0,0010 г) в агарозном молока с последующим тщательным перемешиванием.

5. Комплексное Phantom Ассамблеи

Используя силиконовые формы, следующие шаги выполняются для построения комплексного фантом.

1. На силиконовые формы без отверстий 1 мм, прикрепите нейлоновой нити по центру сферы и приклейте ее на обоих концах с помощью силиконовых форм клеем (рис. 4а).
2. С помощью мягкой кисточки нанесите силиконовую смазку на поверхности двух форм (рис. 4а) и собрать двух формах с использованием выравнивающего стержней.
3. Подготовка тест-объекта TM материал, как описано в разделе 4.2 и ПОУр через 1 мм отверстия силиконовые формы помощью 22-иглы из шприца.
4. Чтобы разрешить тест-объектов, чтобы установить, хранить формы в холодильник (5 ° С) в течение примерно 30 мин.
5. В каждую сторону половину цилиндрического контейнера (длиной 115 мм и диаметром: 38 мм), сделайте два отверстия 1 мм на глубину 10 мм от поверхности фантома для того, чтобы смонтировать нейлоновой нити с тест-объектов. Сделайте дополнительное отверстие 6 мм налить справочные материалы ТМ.
6. Выгрузка тест-объектов с нейлоновой нити из формы (рисунок 4B), а затем смонтировать их в полу-цилиндрический контейнер (рис. 4в).
7. Использование 3M Scotch-Weld DP-100 и 3М клейкой лентой, придерживаться тонкой непроводящей алюминия (толщина 0,12 мм) на акриловую контейнере. Блок 1 мм отверстия в акриловый контейнер, используя тот же клей (фиг.4С).
8. Подготовка справочных материалов ТМ быстро и медленно вылить его в 6 мм отверстие контейнера с помощью небольшогопластиковые воронки.
9. После удаления пузырьков воздуха, клей 6 мм отверстие с помощью 3М Scotch-Weld ™ DP-100.
10. После сборки вращать фантом на 2 мин в ротатор от 4 до 5 часов при комнатной температуре.
11. Снимите нейлоновой нити после TM материалов в фантомной затвердевает полностью.

6. Комплексное изображений

Phantom сканируется в доклинических УЗИ, КТ и МРТ и изображения в трех условий приобретения. Изображений протоколы описаны подробно в Lee и соавт. ^{7, 8.}

Results

Рисунок 3 В и 5 показаны два силиконовых форм для литья тест-объектов, а также комплексное Phantom соответственно. Длина × ширина × глубина каждой формы составляет 109 мм × 37 мм × 21 мм и две формы идентичны зеркальным изображениям. Одна пресс-форма имеет 1 мм отверстия, где TM материала могут быть вставлены с помощью тонкой иглы. Каждая форма имеет дополнительные пять отверстий для выравнивания стержней. Длина × ширина × глубина фантом 115 мм × 38 мм × 24 мм, а его начальная масса был...

Discussion

Цель этой статьи заключается в предоставлении способы получения TM материалы для комплексного построения изображений и доклинических Phantom комплексном как QA инструмент для точного измерения размеров опухоли с использованием различных условий в нескольких учреждениях. Как упоминалось ранее, ТМ материалы изначально были разработаны лабораторией доктор Эрнест Л. Мадсен в Университете Висконсин Мэдисон для мульти-методом визуализации простаты фантом. Мы модифицировали доктор Мадсен ТМ протоколов материал для наших собств...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
<сильный>Реагент/Материал
Труба из ПВХ	Н/Д	/Д
Home Depot Болт, гайка, шайба и металлические пластины	Н/Д	Н/Д	Home Depot
Акриловые пластины и стержни	Н/Д	/Д	Поставка пластика в Сан-Антонио, Техас
Стальные шары	Nordex, Inc.	AEC-M2-2, -4, -7, -10 и -14	диаметром 2, 4, 7, 10 и 14 мм
	Регулируемый зажим	1420-C
Малярная лента	Промышленные клеи и ленты	3M 2600
Клейкая лента	3М Промышленные клеи и ленты	S-3763SIL
J-B KWIK	J-B WELD Co.	380238
3М Скотч-Сварной эпоксидный клей 3М	Промышленные клеи и ленты	DP-100
Силиконовая смазка	Permatex, Inc.	22058
Силиконовый клей	DAP, Inc.	688
Силиконовая резиновая смесь	Smooth-ON, Inc.	Smooth-SilTM950 Часть А и В	А:В смесь = 10:1 по весу
Щетка	Н/Д	/Д	Хобби Лобби
Шприц	Бектон Дикинсон	309604	10 мл
Игла	Бектон Дикинсон	305156	22 калибра 1,5 дюйма длина
Воронка	Н/Д	н/А
Сетчатые фильтры	Small parts, Inc.	CMN-0010-C и CMN-0020-C	10 и 20 μ m
Цельное молоко	Н/Д	Н/Д	HEB в Сан-Антонио, Техас
Тимеросал	Сигма-Олдрич Ко.	Т5125
Пропанол	Сигма-Олдрич Ко.	33538
ЭДТА	Сигма-Олдрич Ко.	431788
CuCl2	Sigma-Aldrich Co.	459097
Агароза	Сигма-Олдрич Ко.	А0169
BaSO4	Sigma-Aldrich Co.	B8675
Стеклянные бусины	Potters Industries, Inc.	3000Э&	nbsp;
PET/AL/LLDPE*	Pechiney Plastic Packaging, Inc.	Pechiney Spec 151	Phantom
			*Полиэтилентерефталат/алюминий/линейный полиэтилен низкой плотности
<прочный>Оборудование
Мотор-гриль	Brinkmann	812-7103-S	Home Depot
Водяная баня 1	Precision, Inc.	Модель: 282, Серийный #: 601091552
Водяная баня 2	VWR, Inc.	Модель: 1212, Серийный #: 08119606
Ультразвуковая	визуализация	серийный #: 770/120-259
КТ	Гамма Медика-Идеи	Серийный #: GR 0050
MRI	Bruker	Часть #: W3301390, серийный номер #: 0030