著者はTM材料に助言を提供するためGammex株式会社にウィスコンシン大学マディソンとCristel梅雨大学で博士マドセンに感謝しています。著者は、ファントムを構築する方法を提供するためにも博士マルコムデビッドマレーに感謝しています。

1。ファントムデザイン前臨床マルチモダリティファントムの図面は、 図1 7、図8に示されている。ファントムの大きさは直径38ミリメートルおよびファントムは、様々な動物のスキャナでスキャンすることができるように、長さが115ミリメートルである。ファントム内で10mmの深さに配置された：ファントムは5腫瘍シミュレーテストオブジェクト（14、10、7、4、直径2mm）が含まれています。 2。シリコンモールド建設シリコーン型は、腫瘍シミュレーこの項7に記載のテスト·オブジェクトをキャストするために調製される。シリコーン金型の製造のために必要なすべてのアクリルプレートとロッドは、サン·アントニオ（UTHSCSA）のテキサス健康科学センターの大学の機械工場で25μmの精度でカットされています。 <ol><li> 2アクリルベースの​​アライメントロッド用：テストオブジェクトと別の5つの穴（直径6mm）のために：5つの穴（14、10、7、4、直径2mm）を作るプレート（サイズ：4.2センチメートル×11.5センチメートル×0.9 cm）の（ 図2）。 </li><li> 7の高さとスペーサーのペアをカットし、5、3.5、2と1ミリ（サイズ：1.0㎝×5.5センチメートル）（ 図2 B）。 </li><li> （：14、10、7、4、2ミリメートル、精度：2.5μmの直径）の鋼球を準備します。 </li><li>シーケンスの薄いアクリル板に7ミリメートルとベースプレートの高さのある場所2スペーサーペアとC-クランプ（ 図2のC）を使用してそれらを締めます。 </li><li>ベース板と接着剤、それがJB KWIKます（ 図2 C）を使用して、14 mmの穴に14ミリメートル径の鋼球を挿入します。ボールの残りの部分（ 図2のD）のために、その他のベース·プレートのための手順を繰り返します。 2つのベース板にスチールボールが鏡像7として接着されていることに注意してください。 </li><li>フェンスのようにマスキングテープを使用して各ベースに（：4つの2.5 cmの高いアクリル板（2.5センチメートル×二枚のプレートと2.5センチメートル×別の二つのプレート4.2センチメートル11.5センチメートルサイズ）を取り付け<str<html>オング&gt;図3 A）。 </li><li> 5アクリル棒（直径挿入するベース·プレートアセンブリのいずれかで0.8センチ、長さ：0.5：（4.2センチメートル×11.5センチメートル、直径0.8センチ、直径1.2 CMと10穴と5穴サイズ）天板を取り付け1ミリメートルのヒントとCM）、および5つのアライメントロッド（直径挿入する：0.9センチメートル、長さ：4.0 cm）のとシリコーン（ 図3）注ぐ。 </li><li>鋼球と接着し、シリコーン接着剤を使用しての先頭にすべての方法天板0.8センチ穴にアクリル棒を挿入します。その後、天板に大きな穴（ 図3）を通って、ベースプレートの穴に整列ロッドを挿入します。 </li><li> 1〜10重量の比で部分Bを有するシリコーンゴムコンパウンドの一部混ぜる。 </li><li>アセンブリにシリコーンゴムコンパウンドを注ぎ、約24時間（ 図3 B）室温でアセンブリを乾燥させます。 </li></ol> 3。回転子アセンブリT &quot;&gt;ローテータは塩ビ管とロティサリーモーターから調製される。 <ol><li>焼肉モータの孔に適合するように、ボルトの先端を挽く。 </li><li>ナットとワッシャーを使用して塩ビ管（75ミリメートル：270ミリメートル、内径の長さ）の端にアース​​ボルトをねじ込みます。 </li><li>塩ビ管をサポートし、塩ビ管7の高さを調整するJB KWIKを使用してプラスチック板上に金属板と接着剤、それらを曲げる。 </li></ol> 4。 TM素材の準備 TM材料を製造するためのプロトコルは、ウィスコンシン大学マディソン校博士アーネストL.マドセンの研究室で開発されたものから変更され、詳細はLee らにあるされています。8,11。 4.1背景TMの材料調製<ol><li> 20μmとした後、10μmのメッシュフィルターを通して商用全乳（200のcc）を渡す。 </li><li>フィルタリング牛乳（100ccの）にチメロサール（0.2グラム）を溶かす。 </li><li>家の掃除、デを使用室温で30秒間ガスこの乳溶液。 </li><li>室温で脱イオン水（MΩ18）（100のcc）で乾燥したアガロース（2g）を溶かす。 </li><li>次いで、アガロース溶液に1 -プロパノール（7.9 cc）でかつたBaSO 4（1 g）を加える。 </li><li>次いで、脱気するアガロース溶液及びアガロース溶液が解消されるまで95℃の水浴中で加熱する。 </li><li>アガロース溶液は、95℃の水浴、熱55℃の水浴中で練乳にしてクリアしながら。 </li><li>クールダウンするために55℃の水浴に溶融アガロース溶液を移動します。 </li><li>一度両方のソリューションは、55である°コンデンスミルク（50のcc）とC、ミックスアガロース溶液（50のcc）は、体積で50から50の比率を行い、徐々に表面からの気泡の除去に続いて混合物を攪拌する。 </li><li>次いで、均一性を確保するために十分な撹拌し、アガロース乳混合物にEDTA（0.103グラム）とのCuCl 2·2H 2 O（0.06 g）を加える。 </li><li>最後に、ガラスビーズ（15を追加- 60μmの径、平均径：35μm）を（0.1 g）を、最終的な混合を繰り返しかき混ぜる。使用前に、任意の不純物を除去した後、酸を洗い流すために24時間、濃硝酸にガラスビーズを浸す。 </li></ol> 4.2試験対象TM材調製試験対象TM材料は、以下の組成の相違点を除い背景TM材料と同様の方法で調製される。 <ol><li> 20μmとした後、10μmのメッシュフィルターを通して商用全乳（20のcc）を渡す。 </li><li>フィルタリング牛乳（10ccの）でチメロサール（0.02 g）を溶かす。 </li><li>脱イオン水（10ccの）および1 - プロパノール（0.79投稿）の室温溶液に、乾燥アガロース（0.60グラム）に溶解する。 </li><li>次いで、脱気するアガロース溶液及びアガロース溶液が解消されるまで95℃の水浴中で加熱する。 </li><li>アガロース溶液は、95℃の水浴、熱55℃の水浴中で練乳にしてクリアしながら。 </li><li&gt;は55℃の水浴に溶融アガロース溶液を移動します。 </li><li>両方のソリューションは、55℃でありたら、コンデンスミルクとアガロース溶液（5 CC）を混ぜ（5 cc）で、ゆっくりと表面からの気泡の除去に続いて混合物をかき混ぜる。 </li><li>その後、十分攪拌しアガロースミルクにEDTA（0.0017グラム）とのCuCl 2·2H 2 Oを（0.0010グラム）を追加します。 </li></ol> 5。マルチモダリティファントム組立シリコーンモールドを用いて、以下のステップがマルチモダリティファントムを構築するために達成される。 <ol><li> 1ミリメートルの穴のないシリコーンモールドで、シリコーン接着剤を（ 図4）を使用して金型の両端に球と接着剤、それの中心に沿ってナイロン糸を添付してください。 </li><li>柔らかいブラシを使用して、2つの金型の表面（ 図4）上にシリコングリースを適用し、位置合わせ棒を用いて二金型を組み立てる。 </li><li>節で説明したように試験対象TM材料を作製4.2およびシリンジの22ゲージの針を使用して、シリコーンモールド1mmの孔を介して注ぐ。 </li><li>テストオブジェクトを設定できるようにするには、約30分間冷蔵庫（5℃）で金型を格納します。 </li><li>半円筒容器（：115ミリメートル、直径：長さ38ミリメートル）の各々の側では、テストオブジェクトとナイロン糸をマウントするために、ファントム表面から10mmの深さで1ミリの二つの穴を作る。背景TM材料を注ぐために6mmの追加の穴を作る。 </li><li>金型からナイロン糸（ 図4 B）でテストオブジェクトをアンロードしてから、半円 ​​筒容器（ 図4 C）でそれらをマウントします。 </li><li> 3MスコッチウェルドDP-100と3Mのダクトテープを使用し、薄い非導電性アルミ（厚さ0.12 mm）を接着するアクリル容器に。同じ接着剤（ 図4 C）を使用して、アクリル容器1mmの穴をブロックします。 </li><li>迅速背景TM素材を準備し、ゆっくりと、容器6 mmの穴にそれを注ぐ小さなプラスチックの漏斗を用いた。 </li><li>気泡を除去した後、接着剤3Mスコッチウェルド·DP-100を用いて6ミリメートル穴。 </li><li>一度組み立て、室温で4から5時間、ローテーターで2 rpmでファントムを回転させます。 </li><li>ファントムは完全硬化で​​TM材料後ナイロン糸を外します。 </li></ol> 6。マルチモダリティイメージングファントムは前臨床超音波、CTやMRIと3モダリティで取得された画像に走査される。イメージングプロトコルは、Lee ら 7、図8に詳細に記載されている。

<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>

利害の衝突は宣言されていない。

この記事の目的は、マルチモダリティイメージングのためTM材料を作り、複数の機関で異なるモダリティを用いた正確な腫瘍の大きさの測定のためのQAツールとして前臨床マルチモダリティファントムを構築するための方法を提供することでした。前述したように、TMの素材は、もともとマルチイメージングモダリティ前立腺ファントム用ウィスコンシン大学マディソン校博士アーネストL.マ?...

<html>腫瘍の大きさの変化の評価は、腫瘍の縮小および疾患の進行9,10の両方において抗腫瘍薬の活性を評価するための重要なエンドポイントである。固形腫瘍における世界保健機関（WHO）と応答評価基準（RECIST）は、超音波（米国）、コンピュータ断層撮影（CT）または（MRI）磁気共鳴画像などの撮像モダリティの腫瘍病変の解剖学的評価のための体系化された方法である。 WHO基準については、腫瘍の最大径とターゲット地域の横断面における最大の垂直直径の積が04を算出する。対照的に、RECISTための、標的病変の限られた数の横断面で最も長い直径の合計は4で計算される。腫瘍治療応答評価における連続関心の高まりにもかかわらず、全く前臨床品質保証（QA）ファントム/ QAイメージングバイオマーカーのための手順がありませんでした。 コンテンツ&quot;&gt;基準および/ ​​またはRECISTが他の撮像マーカー、Lee らのためのQAの出発点として、米国食品医薬品局（FDA）により承認された唯一の撮像バイオマーカーであるWHOに基づいて、その腫瘍の大きさ測定を考慮した。設計及びUTHSCSA / Gammexマーク1とGammex株式会社7と共同で腫瘍の大きさ測定のためのQAマーク2ファントムを構築した。マーク1ファントムGammex商業米国ファントムの改訂版だったため、サイズがに収まるように大きすぎました動物のCTやMRスキャナはまたマルコ1ファントムにおけるいくつかのツールは、腫瘍の大きさの測定は不要であった。マーク2ファントム最新FDA承認イメージングバイオマーカーであるRECISTに基づいて設計されていたが、マーク2ファントムの大きさまだMRスキャナに対して大きすぎで、ファントムのCTやMR画像品質は、正確な腫瘍の大きさの測定7の許容ではなかった。 QAファントムは、彼を説明手綱は、前のファントムの欠点を克服するために再設計されており、我々の研究室で開発された変性組織模倣（TM）材料およびプロトコルを使用して構築した。本論文では、ファントム建設のためのプロトコルの詳細について説明します：まず、メソッドが腫瘍シミュレーテストオブジェクトを鋳造と重力沈降を防止するためのファントムを回転させるための回転子を組み立てるために必要なシリコーン金型を製造するために導入されている。米国、CTやMRイメージングのためのD&#39;Souza氏らのから変更TM材料を製造するための第二に、プロトコルは11に記載されている。 TM材料の物理的特性は、様々なモダリティで取得される画像で観察されたTM材料は、ヒトの軟組織を表現するように、各モダリティで試験したが、結果はここでは表示されない。第三に、ファントム建設のためのプロトコルが記載されている。最後に、ファントムの米国、CTやMR画像が結果として表示されます。

<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

固形腫瘍における世界保健機関（WHO）と応答評価基準（RECIST）は、それぞれ1980年代と1990年代に抗腫瘍薬物療法に反応して固形腫瘍の放射線学的評価のための標準化された基準を提唱したワーキンググループ。 RECIST測定はわずか1、2、3,4,5より再現性であると考えられる一次元を使用するのに対し、WHO基準は、2次元の固形腫瘍を測定する。これらの基準は、広く、米国食品医薬品局（FDA）によって承認6のみ撮像バイオマーカーとして使用されている。精度の画像について、抗腫瘍薬に対する腫瘍の応答を測定するために、従って、堅牢な品質保証（QA）プロシージャと対応するQAファントムが必要である。 このニーズに対処するために、著者らは、前臨床マルチモダリティを組織模倣（TM）を使用してファントム（超音波（US）、コンピュータ断層撮影（CT）および磁気共鳴画像法（MRI）用）を構築材料Gammex米国の商業ファントム7を見直すことでRECISTで必要な標的病変の限られた数に基づいて。 Lee らの付録には、ファントム製作7の手順を示しています。この記事では、すべてのプロトコルがマルチモダリティイメージングのためTM材料の調製に続いて​​、ファントムで腫瘍シミュレーテストオブジェクトをキャストするためのシリコーン型を準備するための手順とステップ·バイ·ステップのファッション初めに導入されており、最終的に建設前臨床マルチモダリティQAファントム。本稿の主な目的は、独立して自分のプロジェクトのためにファントムの構築に興味がある人々を可能にするためのプロトコルを提供することです。 QA腫瘍サイズを測定するための手順と、RECISTし、このQAファントムを使用して、複数の機関で行われた試験対象の体積測定結果Lee らに詳細に示されている。8。

図3と図Bそれぞれ5ショーテストオブジェクトをキャストするための2つのシリコーン型、およびマルチモダリティファントム、。縦×横×各金型の深さは109ミリメートルである×37ミリメートル×21 mmであり、2型は、同一の鏡像である。一方の金型は、TM材料は細い針を使用して挿入することができる1ミリメートルの穴を有している。各型は、アライメント?...

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

本論文では、ファントムは、このような超音波（米国）、コンピュータ断層撮影（CT）や磁気などの動物の画像診断法における腫瘍サイズ測定の品質保証（QA）のための（TM）材料組織模倣で作られた前臨床マルチモダリティを構築する社内手順について説明します共鳴イメージング（MRI）。

腫瘍サイズ測定における品質保証のために組織模倣材料を用いた前臨床マルチモダリティファントムの構築

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

construction-preclinical-multimodality-phantom-using-tissue-mimicking

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.2K ビュー.  University of Kansas School of Medicine. 本論文では、ファントムは、このような超音波（米国）、コンピュータ断層撮影（CT）や磁気などの動物の画像診断法における腫瘍サイズ測定の品質保証（QA）のための（TM）材料組織模倣で作られた前臨床マルチモダリティを構築する社内手順について説明します共鳴イメージング（MRI）。

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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.

のためのウイルス粒子<emインビボ&gt;</em&gt;腫瘍イメージング

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

生物工学

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.

マイクロウェルプレートを用いてサイズ制御の腫瘍球、多数の生産

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.

粒子追跡マイクロレオロジーを用いて3次元腫瘍モデルにおける細胞外マトリックス剛性の縦測定

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.

新規声帯バイオリアクターの構築とキャラクタリゼーション

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.

人工細胞外マトリックス（AECM）タンパク質からの設計と構築<em&gt;エシェリヒア·コリ</em&gt;皮膚組織工学のための

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.

拡散反射率分光用光学ファントムを模倣したアガロース ベース組織

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.

腹部大動脈組織模倣ヒドロゲル製造超音波エラストグラフィ検証用ファントム

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.

超音波による患者特異的ポリビニルアルコールファントム作製法とX線コントラストによる脳腫瘍手術計画

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.

ハイスループットマイクロ流体装置を用いた動的環境条件の生成

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.

DNAを用いた細胞のシンプル、手頃な価格、モジュール式パターニング

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

腫瘍サイズ測定における品質保証のために組織模倣材料を用いた前臨床マルチモダリティファントムの構築

要約

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のためのウイルス粒子

マイクロウェルプレートを用いてサイズ制御の腫瘍球、多数の生産

粒子追跡マイクロレオロジーを用いて3次元腫瘍モデルにおける細胞外マトリックス剛性の縦測定

新規声帯バイオリアクターの構築とキャラクタリゼーション

人工細胞外マトリックス（AECM）タンパク質からの設計と構築

拡散反射率分光用光学ファントムを模倣したアガロースベース組織

腹部大動脈組織模倣ヒドロゲル製造超音波エラストグラフィ検証用ファントム

超音波による患者特異的ポリビニルアルコールファントム作製法とX線コントラストによる脳腫瘍手術計画

ハイスループットマイクロ流体装置を用いた動的環境条件の生成

DNAを用いた細胞のシンプル、手頃な価格、モジュール式パターニング

腫瘍サイズ測定における品質保証のために組織模倣材料を用いた前臨床マルチモダリティファントムの構築

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粒子追跡マイクロレオロジーを用いて3次元腫瘍モデルにおける細胞外マトリックス剛性の縦測定

新規声帯バイオリアクターの構築とキャラクタリゼーション

人工細胞外マトリックス（AECM）タンパク質からの設計と構築

拡散反射率分光用光学ファントムを模倣したアガロース ベース組織

腹部大動脈組織模倣ヒドロゲル製造超音波エラストグラフィ検証用ファントム

超音波による患者特異的ポリビニルアルコールファントム作製法とX線コントラストによる脳腫瘍手術計画

ハイスループットマイクロ流体装置を用いた動的環境条件の生成

DNAを用いた細胞のシンプル、手頃な価格、モジュール式パターニング

拡散反射率分光用光学ファントムを模倣したアガロースベース組織