Les auteurs sont reconnaissants à M. Madsen à l&#39;Université de Wisconsin-Madison et Cristel Baiu à Gammex Inc. pour fournir des conseils sur les matériaux TM. Les auteurs sont également reconnaissants envers le Dr Malcolm David Murray pour fournir des méthodes pour construire le fantôme.

1. Phantom Conception Un dessin de la multimodalité préclinique fantôme est illustré à la figure 1 7, 8. La taille du fantôme est de 38 mm de diamètre et 115 mm de longueur pour permettre le fantôme à numériser dans différents scanners animales. Le fantôme contient cinq objets de test simulant une tumeur (diamètre: 14, 10, 7, 4 et 2 mm) placé à une profondeur de 10 mm à l&#39;intérieur du fantôme. 2. Construction de moules en silicone Les moules en silicone sont prêts à jeter les objets de test simulant une tumeur tel que décrit dans cette section 7. Toutes les plaques acryliques et les tiges nécessaires à la préparation des moules en silicone sont coupées avec une précision de 25 um dans l&#39;atelier d&#39;usinage à l&#39;Université du Texas Health Science Center à San Antonio (UTHSCSA). <ol><li> Faire cinq trous (diamètre: 14, 10, 7, 4, 2 mm) pour les objets d&#39;essai et cinq autres trous (diamètre: 6 mm) pour les tiges d&#39;alignement en deux base acryliqueplaques (taille: 4,2 cm × 11,5 cm × 0,9 cm) (Figure 2). </li><li> Couper paires d&#39;écartement à hauteur de 7, 5, 3,5, 2 et 1 mm (taille: 1,0 cm x 5,5 cm) (Figure 2 B). </li><li> Préparez des billes d&#39;acier (diamètre: 14, 10, 7, 4 et 2 mm, précision: 2,5 um). </li><li> Placer deux paires d&#39;entretoise avec une hauteur de 7 mm et une plaque de base sur une plaque mince d&#39;acrylique en séquence et les serrer à l&#39;aide de serre-joints (figure 2 C). </li><li> Insérez la bille d&#39;acier de 14 mm de diamètre en 14 mm trou de la plaque de base et de la colle à l&#39;aide de JB Kwik (Figure 2 C). Répéter les procédures pour le reste des billes (figure 2 D), et pour l&#39;autre plaque de base. Notez que les billes d&#39;acier dans les deux plaques de base sont collés comme des images en miroir 7. </li><li> Fixez quatre plaques 2,5 cm de haut acryliques (taille: 2,5 cm x 11,5 cm pour deux plaques et 2,5 cm × 4,2 cm pour les deux autres plaques) sur chaque base à l&#39;aide du ruban adhésif comme clôtures ( <str<html> ong&gt; Figure 3). </li><li> Fixez la plaque supérieure (taille: 4,2 cm × 11,5 cm, cinq trous de 0,8 cm de diamètre, dix trous de 1,2 cm de diamètre) dans l&#39;un des ensembles de plaque de base pour insérer cinq tiges en acrylique (diamètre: 0,8 cm et longueur: 0,5 cm) avec une pointes mm, et pour insérer cinq tiges d&#39;alignement (diamètre: 0,9 cm et longueur: 5,0 cm) et de verser silicone (figure 3 A). </li><li> Insérer les tiges acryliques dans les trous de 0,8 cm dans la plaque supérieure tout le chemin vers le haut de billes d&#39;acier et les coller avec de la colle silicone. Ensuite, insérer tiges d&#39;alignement dans les trous dans la plaque de base par l&#39;intermédiaire des trous plus grands dans la plaque de dessus (figure 3 A). </li><li> Mélanger la partie A du mélange de caoutchouc de silicone avec la partie B dans un rapport de 10 à 1 en poids. </li><li> Verser le mélange de caoutchouc de silicone dans le montage et l&#39;assemblage sécher à la température ambiante pendant environ 24 heures (figure 3 B). </li></ol> 3. Assemblée Rotator t &quot;&gt; Le rotateur est préparé à partir d&#39;un tuyau en PVC et d&#39;un moteur de tournebroche. <ol><li> Broyer la fin d&#39;un boulon en fonction du trou d&#39;un moteur de tournebroche. </li><li> Visser le boulon de masse à l&#39;extrémité du tuyau en PVC (longueur: 270 mm, diamètre intérieur: 75 mm) en utilisant un écrou et une rondelle. </li><li> Pliez les plaques de métal et collez-les sur une plaque en plastique à l&#39;aide JB Kwik pour soutenir le tuyau en PVC et d&#39;ajuster la hauteur de tuyau en PVC 7. </li></ol> 4. TM Préparation du matériel Les protocoles de préparation des matières MC sont modifiés de ceux développés dans le laboratoire du Dr Ernest L. Madsen à l&#39;Université de Wisconsin Madison et plus de détails sont dans Lee et al. 8,11. 4.1 Contexte préparation matérielle TM <ol><li> Passez le lait entier commercial (200 cc) à travers 20 um et ensuite 10 filtres en treillis um. </li><li> Dissoudre Thimerosal (0,2 g) dans le lait filtré (100 cc). </li><li> Utilisant le vide de la maison, degaz de cette solution de lait pendant 30 s à la température ambiante. </li><li> Dissoudre l&#39;agarose sec (2 g) dans de l&#39;eau désionisée (18 MQ) (100 ml) à température ambiante. </li><li> Puis ajoutez 1-ol (7,9 cc) et BaSO 4 (1 g) à la solution d&#39;agarose. </li><li> La solution d&#39;agarose Degas et ensuite chauffer dans une ° C bain d&#39;eau 95 jusqu&#39;à ce que la solution d&#39;agarose efface. </li><li> Alors que la solution d&#39;agarose se dégage dans les 95 ° C au bain d&#39;eau, chauffer le lait condensé dans une ° C bain d&#39;eau 55. </li><li> Déplacez la solution fondue agarose à la 55 ° C bain d&#39;eau pour refroidir. </li><li> Une fois que les deux solutions sont à 55 ° C, une solution d&#39;agarose à mélange (50 ml) avec du lait concentré (50 cm ³) pour rendre le rapport de 50 à 50 en volumes en remuant lentement le mélange, suivie par l&#39;élimination des bulles d&#39;air à partir de la surface. </li><li> Puis ajouter EDTA (0,103 g) et de CuCl 2 · 2H 2 O (0,06 g) dans le mélange d&#39;agarose-lait, suivi par une agitation suffisante pour assurer l&#39;homogénéité. </li><li> Enfin, ajouter des perles de verre (15- 60 um de diamètre, le diamètre moyen: 35 um) (0,1 g) et agiter le mélange final à plusieurs reprises. Avant utilisation, faire tremper les perles de verre dans de l&#39;acide nitrique concentré pendant 24 heures pour éliminer toutes les impuretés, puis rincer l&#39;acide. </li></ol> 4.2 objet de test préparation matérielle TM L&#39;objet du matériel d&#39;essai TM est préparé d&#39;une manière similaire à celle du matériau de fond TM à l&#39;exception des différences de composition suivants: <ol><li> Passez le lait entier commercial (20 cc) à travers 20 um et ensuite 10 filtres en treillis um. </li><li> Dissoudre le thimérosal (0,02 g) dans le lait filtré (10 cc). </li><li> Dissoudre l&#39;agarose sec (0,60 g) dans une solution à température ambiante de l&#39;eau déminéralisée (10 ml) et le 1-propanol (0,79 cm ³). </li><li> La solution d&#39;agarose Degas et ensuite chauffer dans une ° C bain d&#39;eau 95 jusqu&#39;à ce que la solution d&#39;agarose efface. </li><li> Alors que la solution d&#39;agarose se dégage dans les 95 ° C au bain d&#39;eau, chauffer le lait condensé dans une ° C bain d&#39;eau 55. </li><li&gt; Déplacer la solution fondue agarose à la 55 ° C au bain d&#39;eau. </li><li> Une fois que les deux solutions sont à 55 ° C, mélanger la solution d&#39;agarose (5 cc) avec du lait condensé (5 cc) et agiter doucement le mélange suivie de l&#39;élimination des bulles d&#39;air de la surface. </li><li> Puis ajouter EDTA (0,0017 g) et de CuCl 2 · 2H 2 O (0,0010 g) de l&#39;agarose-lait, suivi par une agitation suffisante. </li></ol> 5. Multimodalité Assemblée Phantom En utilisant les moules en silicone, les étapes suivantes sont accomplies pour construire le fantôme de la multimodalité. <ol><li> Sur le moule en silicone sans trous de 1 mm, attacher un fil de nylon le long du centre de sphères et il colle aux deux extrémités du moule avec de la colle silicone (Figure 4). </li><li> Utilisation d&#39;une brosse douce, appliquer de la graisse de silicone sur la surface des deux moules (figure 4 A) et assembler deux moules à l&#39;aide de tiges d&#39;alignement. </li><li> Préparer objet matériel d&#39;essai TM tel que décrit dans la section4.2 et le verser dans 1 mm trous du moule en silicone à l&#39;aide d&#39;une aiguille de calibre 22 d&#39;une seringue. </li><li> Pour permettre aux objets de test pour définir, stocker les moules au réfrigérateur (5 ° C) pendant environ 30 min. </li><li> Dans chaque côté d&#39;un récipient semi-cylindrique (longueur: 115 mm et de diamètre: 38 mm), faire deux trous de 1 mm à une profondeur de 10 mm de la surface du fantôme, afin de monter le fil en nylon avec des objets d&#39;essai. Faire un trou supplémentaire de 6 mm de verser des documents de référence TM. </li><li> Décharger les objets de test avec un fil de nylon à partir des moules (figure 4 B), puis de les monter dans le récipient semi-cylindrique (figure 4 C). </li><li> Utiliser 3M Scotch-Weld DP-100 et 3M ruban adhésif, adhérer mince d&#39;aluminium non conductrice (épaisseur: 0,12 mm) sur le récipient acrylique. Bloquer les trous 1 mm dans le récipient acrylique utilisant la même colle (figure 4 C). </li><li> Préparer le matériel de fond TM rapidement et verser lentement dans le trou de 6 mm du conteneurà l&#39;aide d&#39;un petit entonnoir en plastique. </li><li> Après l&#39;élimination de toutes les bulles d&#39;air, colle le trou de 6 mm à l&#39;aide 3M Scotch-Weld DP-100. </li><li> Une fois assemblé, tourner le fantôme à 2 tours dans le rotateur pour 4 à 5 heures à température ambiante. </li><li> Retirez le fil de nylon après les matériaux TM dans le fantôme durcit complètement. </li></ol> 6. imagerie multimodalité Le fantôme est scanné en échographie préclinique, TDM et l&#39;IRM et des images en trois modalités sont acquises. Les protocoles d&#39;imagerie sont décrits en détail dans Lee et al. 7, 8.

<ol>
	<li>Prasad, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CT+tumor+measurement+for+therapeutic+response+assessment:+Comparison+of+unidimensional,+bidimensional,+and+volumetric+techniques-Initial+observations.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+unidimensional+and+bidimensional+measurement+in+metastatic+non-small+cell+lung+cancer.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiologic+measurement+of+tumor+size+in+clinical+trials:+past,+present,+and+future.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiologic+measurements+of+tumor+response+to+treatment:+practical+approaches+and+limitations.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RECIST+revisited:+A+review+of+validation+studies+on+tumour+assessment.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+imaging+biomarkers+in+the+clinical+development+of+targeted+therapeutics:+current+and+future+perspectives.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preclinical+multimodality+phantom+design+for+quality+assurance+of+tumor+size+measurement.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=QA+procedures+for+multimodality+preclinical+tumor+drug+response+testing.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+response+in+solid+tumors:+comparison+of+RECIST+and+WHO+response+criteria.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+response+evaluation+criteria+in+solid+tumors:+revised+RECIST+guideline+(version+1.1).">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+mimicking+materials+for+a+multi-imaging+modality+prostate+phantom.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agarose+as+a+tissue+equivalent+phantom+material+for+NMR+images.">Agarose as a tissue equivalent phantom material for NMR images.</a> Magn. Reson. Imaging. 4 (3), 263-266 (1986).</li></ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Le but de cet article était de fournir aux procédés de fabrication de matériaux TM pour l&#39;imagerie multimodalité et la construction d&#39;un fantôme de multimodalité préclinique comme un outil d&#39;assurance qualité pour la mesure de la taille de la tumeur précis en utilisant différentes modalités dans plusieurs institutions. Comme mentionné précédemment, les matériaux TM ont été initialement développées par le laboratoire du Dr Ernest L. Madsen à l&#39;Université de Wisconsin Madison pour une...

<html> L&#39;évaluation de la variation de la taille de la tumeur est un critère important pour évaluer l&#39;activité des médicaments anti-tumoraux dans les deux rétrécissement de la tumeur et la progression de la maladie 9, 10. Organisation mondiale de la Santé (OMS) et des critères d&#39;évaluation de la réponse dans les tumeurs solides (RECIST) sont les méthodes codifiées pour l&#39;évaluation anatomique des lésions tumorales dans modalités d&#39;imagerie telles que l&#39;échographie (US), la tomodensitométrie (TDM) ou l&#39;imagerie par résonance magnétique (IRM). Pour les critères de l&#39;OMS, le produit d&#39;un diamètre maximal de la tumeur et son plus grand diamètre perpendiculaire au plan transversal de régions cibles est calculée à 4. En revanche, pour RECIST, la somme des diamètres plus longs dans le plan transversal pour un nombre limité de lésions cibles est calculée 4. En dépit de l&#39;intérêt croissant continuellement dans l&#39;évaluation de la réponse thérapeutique tumeur, il n&#39;y a pas eu d&#39;assurance de la qualité préclinique (QA) fantôme / QA procédures de biomarqueurs d&#39;imagerie. contenu &quot;&gt; Considérant que la mesure de la taille de la tumeur sur la base de critères de l&#39;OMS et / ou RECIST est le seul biomarqueur d&#39;imagerie approuvé par la US Food and Drug Administration (FDA), en tant que point de départ de QA pour d&#39;autres biomarqueurs d&#39;imagerie, Lee et al. conçu et construit UTHSCSA / Gammex Mark 1 et Mark 2 fantômes pour QA de mesure de la taille de la tumeur, en collaboration avec Gammex Inc 7. L&#39;Mark 1 fantôme était une version révisée d&#39;un Gammex commercial US fantôme et donc, la taille était trop volumineux pour tenir dans animaux CT et MR scanners. De même, certains outils de la Mark 1 fantôme étaient inutiles pour la mesure de la taille de la tumeur. L&#39;Mark 2 fantôme a été élaboré sur la base de critères RECIST qui est la plus récente biomarqueurs d&#39;imagerie approuvé par la FDA. Cependant, la taille de la Mark 2 fantôme était encore trop grande pour les scanners IRM et CT et MR qualité d&#39;image du fantôme n&#39;était pas acceptable pour la mesure de la taille de la tumeur précis 7. Le QA fantôme décrit-ilRein a été re-conçu pour combler les lacunes des fantômes précédents et construit en utilisant des tissus imitant (TM) des matériaux et des protocoles modifiés développés dans notre laboratoire. Ce document décrit les détails des protocoles pour la construction fantôme: d&#39;abord, les méthodes sont introduites pour la préparation des moules en silicone nécessaires pour la coulée tumeur simulant des objets de test et d&#39;assemblage d&#39;un dispositif de rotation pour faire tourner un fantôme pour empêcher la sédimentation de la gravitation. Deuxièmement, les protocoles de préparation des matériaux TM modifiés à partir al. D &#39;D&#39;Souza et pour les USA, CT et IRM sont décrits 11. Les propriétés physiques des matériaux TM ont été testés dans chaque modalité de veiller à ce que les matériaux TM représentés tissus mous humains comme observé dans les images acquises avec des modalités diverses, mais les résultats ne sont pas affichés ici. Troisièmement, le protocole pour la construction fantôme est décrit. Enfin, aux États-Unis, CT et MR images du fantôme sont présentés comme des résultats.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagent/Material</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC pipe</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Home Depot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bolt, nut, washer and metal plates</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Home Depot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic plates and rods</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Plastic supply in San Antonio, TX</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel balls</td>
			<td>Nordex, Inc.</td>
			<td>AEC-M2-2, -4, -7, -10 and -14</td>
			<td>2, 4, 7, 10 and 14 mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-clamps</td>
			<td>Adjustable Clamp</td>
			<td>1420-C</td>
			<td>2 inch length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masking tape</td>
			<td>3M Industrial Adhesives and Tapes</td>
			<td>2600</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duct tape</td>
			<td>3M Industrial Adhesives and Tapes</td>
			<td>S-3763SIL</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>J-B KWIK</td>
			<td>J-B WELD Co.</td>
			<td>380238</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3M Scotch-Weld Epoxy Adhesive</td>
			<td>3M Industrial Adhesives and Tapes</td>
			<td>DP-100</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone grease</td>
			<td>Permatex, Inc.</td>
			<td>22058</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone glue</td>
			<td>DAP, Inc.</td>
			<td>688</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone rubber compound</td>
			<td>Smooth-ON, Inc.</td>
			<td>Smooth-SilTM950 Part A and B</td>
			<td>A:B mix ratio = 10:1 by weight</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brush</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Hobby Lobby</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>309604</td>
			<td>10 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>305156</td>
			<td>22-gauge 1.5 inch length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Funnel</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mesh filters</td>
			<td>Small parts, Inc.</td>
			<td>CMN-0010-C and CMN-0020-C</td>
			<td>10 and 20 &mu;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whole milk</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>HEB in San Antonio, TX</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thimerosal</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>T5125</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>33538</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>431788</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CuCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>459097</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>A0169</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BaSO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>B8675</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads</td>
			<td>Potters Industries, Inc.</td>
			<td>3000E</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET/AL/LLDPE*</td>
			<td>Pechiney Plastic Packaging, Inc.</td>
			<td>Pechiney Spec 151</td>
			<td>Phantom cover material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>*Polyethylene terephthalate/aluminum/linear low density polyethylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotisserie motor</td>
			<td>Brinkmann</td>
			<td>812-7103-S</td>
			<td>Home Depot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath 1</td>
			<td>Precision, Inc.</td>
			<td>Model: 282, Serial #: 601091552</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath 2</td>
			<td>VWR, Inc.</td>
			<td>Model: 1212, Serial #: 08119606</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound</td>
			<td>Visualsonics</td>
			<td>Serial #: 770/120-259</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CT</td>
			<td>Gamma Medica-Ideas</td>
			<td>Serial #: GR 0050</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRI</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Part #: W3301390, Serial #: 0030</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction of a preclinical multimodality phantom using tissue-mimicking materials for quality assurance in tumor size measurement

Organisation mondiale de la Santé (OMS) et les critères d&#39;évaluation de réponse dans les tumeurs solides (RECIST) des groupes de travail ont préconisé des critères normalisés pour l&#39;évaluation radiologique des tumeurs solides, en réponse à la thérapie anti-tumorale dans les années 1980 et 1990, respectivement. Critères qui mesurent les tumeurs solides en deux dimensions, alors que les mesures RECIST utilisent seulement une dimension qui est considérée comme étant plus reproductible 1, 2, 3,4,5. Ces critères ont été largement utilisés comme le seul biomarqueur d&#39;imagerie approuvé par la US Food and Drug Administration (FDA) 6. Afin de mesurer la réponse tumorale aux médicaments anti-tumoraux sur des images avec précision, par conséquent, une garantie procédures robustes de qualité (QA) et correspondant QA fantômes sont nécessaires. Pour répondre à ce besoin, les auteurs ont construit une multimodalité préclinique (pour les ultrasons (US), la tomodensitométrie (TDM) et l&#39;imagerie par résonance magnétique (IRM)) fantôme en utilisant des tissus imitant (TM)matériaux basés sur le nombre limité de lésions cibles requises par les critères RECIST en révisant un Gammex commercial américain fantôme 7. L&#39;annexe à Lee et al. Montre les procédures de fabrication fantôme 7. Dans cet article, tous les protocoles sont introduits dans une étape par étape la mode début des procédures pour la préparation des moules en silicone pour la coulée tumeur simulant des objets de test dans le fantôme, suivi de la préparation des matières TM pour l&#39;imagerie multimodalité, et enfin la construction de l&#39; préclinique multimodalité QA fantôme. L&#39;objectif principal de ce document est de fournir les protocoles pour permettre à quiconque s&#39;intéresse à la construction indépendamment un fantôme pour leurs propres projets. Procédures d&#39;assurance qualité pour la mesure de la taille de la tumeur, et RECIST, l&#39;OMS et les résultats des mesures de volume des objets d&#39;essais effectués dans plusieurs établissements à l&#39;aide de cette QA fantôme sont présentées en détail dans Lee et al. 8.

Figure 3 B et la figure 5 montrent deux moules en silicone pour la coulée des objets d&#39;essai et la multimodalité fantôme, respectivement. La longueur x largeur x profondeur de chaque moule est de 109 mm × 37 mm × 21 mm et deux moules sont des images miroir identiques. Un moule a 1 mm trous où le matériel TM peut être inséré à l&#39;aide d&#39;une aiguille fine. Chaque moule possède cinq autres trous pour les tiges d&#39;alignement. La longueur x largeur x profondeur du f...

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

Ce document décrit les procédures internes de la construction d&#39;une multimodalité préclinique fantôme faite de tissu imitant (TM) matériaux pour l&#39;assurance qualité (QA) de mesure de la taille de la tumeur dans les modalités d&#39;imagerie animales telles que les ultrasons (US), la tomodensitométrie (TDM) et magnétique imagerie par résonance magnétique (IRM).

Construction d&#39;un fantôme de multimodalité préclinique employant des matériaux tissus imitant pour l&#39;assurance qualité dans la mesure de la taille des tumeurs

World Health Organization (WHO) and the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) working groups advocated standardized criteria for ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.2K vues.  University of Kansas School of Medicine. Ce document décrit les procédures internes de la construction d'une multimodalité préclinique fantôme faite de tissu imitant (TM) matériaux pour l'assurance qualité (QA) de mesure de la taille de la tumeur dans les modalités d'imagerie animales telles que les ultrasons (US), la tomodensitométrie (TDM) et magnétique imagerie par résonance magnétique (IRM).

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Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being investigated for applications in imaging and therapy. Viral nanoparticles (VNPs) derived from plants can be regarded as self-assembled bionanomaterials with defined sizes and shapes. Plant viruses under investigation in the Steinmetz lab include icosahedral particles formed by Cowpea mosaic virus (CPMV) and Brome mosaic virus (BMV), both of which are 30 nm in diameter. We are also developing rod-shaped and filamentous structures derived from the following plant viruses: Tobacco mosaic virus (TMV), which forms rigid rods with dimensions of 300 nm by 18 nm, and Potato virus X (PVX), which form filamentous particles 515 nm in length and 13 nm in width (the reader is referred to refs. 1 and 2 for further information on VNPs).
From a materials scientist's point of view, VNPs are attractive building blocks for several reasons: the particles are monodisperse, can be produced with ease on large scale in planta, are exceptionally stable, and biocompatible. Also, VNPs are "programmable" units, which can be specifically engineered using genetic modification or chemical bioconjugation methods 3. The structure of VNPs is known to atomic resolution, and modifications can be carried out with spatial precision at the atomic level4, a level of control that cannot be achieved using synthetic nanomaterials with current state-of-the-art technologies.
In this paper, we describe the propagation of CPMV, PVX, TMV, and BMV in Vigna ungiuculata and Nicotiana benthamiana plants. Extraction and purification protocols for each VNP are given. Methods for characterization of purified and chemically-labeled VNPs are described. In this study, we focus on chemical labeling of VNPs with fluorophores (e.g. Alexa Fluor 647) and polyethylene glycol (PEG). The dyes facilitate tracking and detection of the VNPs 5-10, and PEG reduces immunogenicity of the proteinaceous nanoparticles while enhancing their pharmacokinetics 8,11. We demonstrate tumor homing of PEGylated VNPs using a mouse xenograft tumor model. A combination of fluorescence imaging of tissues ex vivo using Maestro Imaging System, fluorescence quantification in homogenized tissues, and confocal microscopy is used to study biodistribution. VNPs are cleared via the reticuloendothelial system (RES); tumor homing is achieved passively via the enhanced permeability and retention (EPR) effect12. The VNP nanotechnology is a powerful plug-and-play technology to image and treat sites of disease in vivo. We are further developing VNPs to carry drug cargos and clinically-relevant imaging moieties, as well as tissue-specific ligands to target molecular receptors overexpressed in cancer and cardiovascular disease.

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Plant viral nanoparticles (VNPs) are promising platforms for applications in biomedicine. Here, we describe the procedures for plant VNP propagation, purification, characterization, and bioconjugation. Finally, we show the application of VNPs for tumor homing and imaging using a mouse xenograft model and fluorescence imaging.

Les nanoparticules virales pour<em&gt; In vivo</em&gt; Imagerie des tumeurs

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being ...

Recherche

Bio-ingénierie

Production of Large Numbers of Size-controlled Tumor Spheroids Using Microwell Plates

Tumor spheroids are increasingly recognized as an important in vitro model for the behavior of tumor cells in three dimensions. More physiologically relevant than conventional adherent-sheet cultures, they more accurately recapitulate the complexity and interactions present in real tumors. In order to harness this model to better assess tumor biology, or the efficacy of novel therapeutic agents, it is necessary to be able to generate spheroids reproducibly, in a controlled manner and in significant numbers.
The AggreWell system consists of a high-density array of pyramid-shaped microwells, into which a suspension of single cells is centrifuged. The numbers of cells clustering at the bottom of each microwell, and the number and ratio of distinct cell types involved depend only on the properties of the suspension introduced by the experimenter. Thus, we are able to generate tumor spheroids of arbitrary size and composition without needing to modify the underlying platform technology. The hundreds of microwells per square centimeter of culture surface area in turn ensure that extremely high production levels may be attained via a straightforward, nonlabor-intensive process. We therefore expect that this protocol will be broadly useful to researchers in the tumor spheroid field.

We introduce a protocol for the generation of large numbers (thousands to hundreds of thousands) of uniform size- and composition-controlled tumor spheroids, using commercially available microwell plates.

La production de grands nombres de tumeurs Sphéroïdes Taille contrôlée à l&#39;aide de micro puits Plaques

Tumor spheroids are increasingly recognized as an important in vitro model for the behavior of tumor cells in three dimensions. More physiologically ...

Longitudinal Measurement of Extracellular Matrix Rigidity in 3D Tumor Models Using Particle-tracking Microrheology

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and modified as part of a set of complex, two-way mechanosensitive interactions. While the development of biologically-relevant 3D tumor models have facilitated mechanistic studies on the impact of matrix rheology on tumor growth, the inverse problem of mapping changes in the mechanical environment induced by tumors remains challenging. Here, we describe the implementation of particle-tracking microrheology (PTM) in conjunction with 3D models of pancreatic cancer as part of a robust and viable approach for longitudinally monitoring physical changes in the tumor microenvironment, in situ. The methodology described here integrates a system of preparing in vitro 3D models embedded in a model extracellular matrix (ECM) scaffold of Type I collagen with fluorescently labeled probes uniformly distributed for position- and time-dependent microrheology measurements throughout the specimen. In vitro tumors are plated and probed in parallel conditions using multiwell imaging plates. Drawing on established methods, videos of tracer probe movements are transformed via the Generalized Stokes Einstein Relation (GSER) to report the complex frequency-dependent viscoelastic shear modulus, G*(&#969;). Because this approach is imaging-based, mechanical characterization is also mapped onto large transmitted-light spatial fields to simultaneously report qualitative changes in 3D tumor size and phenotype. Representative results showing contrasting mechanical response in sub-regions associated with localized invasion-induced matrix degradation as well as system calibration, validation data are presented. Undesirable outcomes from common experimental errors and troubleshooting of these issues are also presented. The 96-well 3D culture plating format implemented in this protocol is conducive to correlation of microrheology measurements with therapeutic screening assays or molecular imaging to gain new insights into impact of treatments or biochemical stimuli on the mechanical microenvironment.

Particle-tracking microrheology can be used to non-destructively quantify and spatially map changes in extracellular matrix mechanical properties in 3D tumor models.

Mesure longitudinale de la matrice extracellulaire rigidité de tumeur modèles 3D utilisant Microrhéologie de particules de suivi

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To emulate the dynamic environment of vocal folds, a novel vocal fold bioreactor capable of producing vibratory stimulations at fundamental phonation frequencies is constructed and characterized. The device is composed of a function generator, a power amplifier, a speaker selector and parallel vibration chambers. Individual vibration chambers are created by sandwiching a custom-made silicone membrane between a pair of acrylic blocks. The silicone membrane not only serves as the bottom of the chamber but also provides a mechanism for securing the cell-laden scaffold. Vibration signals, generated by a speaker mounted underneath the bottom acrylic block, are transmitted to the membrane aerodynamically by the oscillating air. Eight identical vibration modules, fixed on two stationary metal bars, are housed in an anti-humidity chamber for long-term operation in a cell culture incubator. The vibration characteristics of the vocal fold bioreactor are analyzed non-destructively using a Laser Doppler Vibrometer (LDV). The utility of the dynamic culture device is demonstrated by culturing cellular constructs in the presence of 200-Hz sinusoidal vibrations with a mid-membrane displacement of 40 &#181;m. Mesenchymal stem cells cultured in the bioreactor respond to the vibratory signals by altering the synthesis and degradation of vocal fold-relevant, extracellular matrix components. The novel bioreactor system presented herein offers an excellent in vitro platform for studying vibration-induced mechanotransduction and for the engineering of functional vocal fold tissues.

A novel vocal fold bioreactor capable of delivering physiologically relevant, vibratory stimulation to cultured cells is constructed and characterized. This dynamic culture device, when combined with a fibrous poly(&#949;-caprolactone) scaffold, creates a vocal fold-mimetic environment that modulates the behaviors of mesenchymal stem cells.

Construction et caractérisation d&#39;un pli bioréacteur roman Vocal

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix (aECM) Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins that have incorporated functional domains derived from nature (or created de novo) have been reported. In particular, artificial extracellular matrix (aECM) proteins have been developed; these aECM proteins consist of biological domains taken from fibronectin, laminins and collagens and are combined with structural domains including elastin-like repeats, silk and collagen repeats. To date, aECM proteins have been widely investigated for applications in tissue engineering and wound repair. Recently, Tjin and coworkers developed integrin-specific aECM proteins designed for promoting human skin keratinocyte attachment and propagation. In their work, the aECM proteins incorporate cell binding domains taken from fibronectin, laminin-5 and collagen IV, as well as flanking elastin-like repeats. They demonstrated that the aECM proteins developed in their work were promising candidates for use as substrates in artificial skin. Here, we outline the design and construction of such aECM proteins as well as their purification process using the thermo-responsive characteristics of elastin.

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix aECM Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Recombinant technologies have enabled material designers to create novel artificial proteins with customized functionalities for tissue engineering applications. For example, artificial extracellular matrix proteins can be designed to incorporate structural and biological domains derived from native ECMs. Here, we describe the construction and purification of aECM proteins containing elastin-like repeats.

Conception et construction de la matrice extracellulaire artificielle (AECM) Protéines de<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Pour l&#39;ingénierie tissulaire de la peau

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins ...

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a conventional optical system with an integrating sphere. Measuring systems for the acquisition of the diffuse reflectance and total transmittance spectra are constructed with a broadband white light source, a light guide, an achromatic lens, an integrating sphere, a sample holder, an optical fiber probe, and a multi-channel spectrometer. An acrylic mold consisting of two rectangular acrylic pieces and a U-shaped acrylic piece is constructed to create an epidermal phantom and a dermal phantom with whole blood. The application of a sodium dithionite (Na2S2O4) solution to the dermal phantom enables the researcher to deoxygenate hemoglobin in red blood cells distributed in the dermal phantom. The inverse Monte Carlo simulation with the diffuse reflectance and total transmittance spectra measured by a spectrometer with an integrating sphere is performed to determine the absorption coefficient spectrum &#181;a(&#955;) and the reduced scattering coefficient spectrum &#181;s&#39;(&#955;) of each layer phantom. A two-layered phantom mimicking the diffuse reflectance of human skin tissue is also demonstrated by piling up the epidermal phantom on the dermal phantom.

Here, we demonstrate how agarose-based tissue-mimicking optical phantoms are made and how their optical properties are determined using a conventional optical system with an integrating sphere.

Axée sur l’agarose tissus imitant les fantômes optiques pour la spectroscopie de réflectance Diffuse

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the tissue motion and infer or quantify the underlying biomechanical characteristics. For abdominal aortic aneurysms (AAA), biomechanical properties such as changes in the tissue's elastic modulus and estimates of the tissue stress may be essential for assessing the need for the surgical intervention. Abdominal aortic aneurysms US elastography could be a useful tool to monitor AAA progression and identify changes in biomechanical properties characteristic of high-risk patients.
A preliminary goal in the development of an AAA US elastography technique is the validation of the method using a physically relevant model with known material properties. Here we present a process for the production of AAA tissue-mimicking phantoms with physically relevant geometries and spatially modulated material properties. These tissue phantoms aim to mimic the US properties, material modulus, and geometry of the abdominal aortic aneurysms. Tissue phantoms are made using a polyvinyl alcohol cryogel (PVA-c) and molded using 3D printed parts created using computer aided design (CAD) software. The modulus of the phantoms is controlled by altering the concentration of PVA-c and by changing the number of freeze-thaw cycles used to polymerize the cryogel. The AAA phantoms are connected to a hemodynamic pump, designed to deform the phantoms with the physiologic cyclic pressure and flows. Ultra sound image sequences of the deforming phantoms allowed for the spatial calculation of the pressure normalized strain and the identification of mechanical properties of the vessel wall. Representative results of the pressure normalized strain are presented.

Here we describe a method to manufacture aneurysmal, aortic tissue-mimicking phantoms for the use in testing ultrasound elastography. The combined use of computer-aided design (CAD) and 3-dimensional (3D) printing techniques produce aortic phantoms with predictable, complex geometries to validate the elastographic imaging algorithms with controlled experiments.

Aorte abdominale Hydrogel imitant le tissu de fabrication fantômes pour Validation élastographie par ultrasons

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the ...

Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create anatomically accurate head phantoms with realistic brain imaging properties because standard fabrication methods are not optimized to replicate any patient-specific anatomical detail and 3D printing materials are not optimized for imaging properties. In order to test and validate a novel navigation system for use during brain tumor surgery, an anatomically accurate phantom with realistic imaging and mechanical properties was required. Therefore, a phantom was developed using real patient data as input and 3D printing of molds to fabricate a patient-specific head phantom comprising the skull, brain and tumor with both ultrasound and X-ray contrast. The phantom also had mechanical properties that allowed the phantom tissue to be manipulated in a similar manner to how human brain tissue is handled during surgery. The phantom was successfully tested during a surgical simulation in a virtual operating room.
The phantom fabrication method uses commercially available materials and is easy to reproduce. The 3D printing files can be readily shared, and the technique can be adapted to encompass many different types of tumor.

This protocol describes the fabrication of a patient specific skull, brain and tumor phantom. It uses 3D printing to create molds, and polyvinyl alcohol (PVA-c) is used as the tissue mimicking material.

Fabrication fantôme d’alcool de polyvinyle patient-spécifique avec l’ultrason et le contraste de rayon X pour la planification de chirurgie de tumeur de cerveau

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create ...

Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and organs are either highly expensive, like robotics, or lack nanoliter volume and millisecond time accuracy in liquid manipulation. We herein present the design and fabrication of a microfluidic system, which consists of 1,500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. To demonstrate the capacities of the microfluidic device, neural stem cell (NSC) spheres are maintained in the proposed system. We observed that when the NSC sphere is exposed to CXCL in day 1 and EGF in day 2, the round-shaped conformation is well maintained. Variation in the input order of 6 drugs causes morphological changes to the NSC sphere and the expression level representative marker for NSC stemness (i.e., Hes5 and Dcx). These results indicate that dynamic and complex environmental conditions have great effects on NSC differentiation and self-renewal, and the proposed microfluidic device is a suitable platform for high throughput studies on the complex life machinery.

We present a microfluidic system for high throughput studies on complex life machinery, which consists of 1500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. The microfluidic chip allows for the analysis of the highly complex and dynamic micro-environmental conditions in vivo.

Génération de conditions environnementales dynamiques à l’aide d’un dispositif microfluidique à haut débit

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and ...

Simple, Affordable, and Modular Patterning of Cells using DNA

The relative positioning of cells is a key feature of the microenvironment that organizes cell-cell interactions. To study the interactions between cells of the same or different type, micropatterning techniques have proved useful. DNA Programmed Assembly of Cells (DPAC) is a micropatterning technique that targets the adhesion of cells to a substrate or other cells using DNA hybridization. The most basic operations in DPAC begin with decorating cell membranes with lipid-modified oligonucleotides, then flowing them over a substrate that has been patterned with complementary DNA sequences. Cells adhere selectively to the substrate only where they find a complementary DNA sequence. Non-adherent cells are washed away, revealing a pattern of adherent cells. Additional operations include further rounds of cell-substrate or cell-cell adhesion, as well as transferring the patterns formed by DPAC to an embedding hydrogel for long-term culture. Previously, methods for patterning oligonucleotides on surfaces and decorating cells with DNA sequences required specialized equipment and custom DNA synthesis, respectively. We report an updated version of the protocol, utilizing an inexpensive benchtop photolithography setup and commercially available cholesterol modified oligonucleotides (CMOs) deployed using a modular format. CMO-labeled cells adhere with high efficiency to DNA-patterned substrates. This approach can be used to pattern multiple cell types at once with high precision and to create arrays of microtissues embedded within an extracellular matrix. Advantages of this method include its high resolution, ability to embed cells into a three-dimensional microenvironment without disrupting the micropattern, and flexibility in patterning any cell type.

Here we present a protocol to micropattern cells at single-cell resolution using DNA-programmed adhesion. This protocol uses a benchtop photolithography platform to create patterns of DNA oligonucleotides on a glass slide and then labels cell membranes with commercially available complementary oligonucleotides. Hybridization of the oligos results in programmed cell adhesion.

Modélisation simple, abordable et modulaire des cellules à l’aide de l’ADN

The relative positioning of cells is a key feature of the microenvironment that organizes cell-cell interactions. To study the interactions between cells ...