Name: construction of a preclinical multimodality phantom using tissue-mimicking materials for quality assurance in tumor size measurement
Uploaded: 2013-07-29T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement at JoVE.com

De auteurs zijn dankbaar voor Dr Madsen aan de universiteit van Wisconsin-Madison en Cristel BAIU bij Gammex Inc voor het verstrekken van advies over TM materialen. De auteurs zijn ook dankbaar dat dr. Malcolm David Murray voor het verstrekken van de methoden om het fantoom te construeren.

1. Phantom Ontwerp Een tekening van de preklinische multimodale fantoom getoond in figuur 1 7, 8. De grootte van het fantoom is 38 mm in diameter en 115 mm lengte, zodat het fantoom te scannen diverse dierlijke scanners. Het fantoom bevat vijf tumor gelijkend testobjecten (diameter: 14, 10, 7, 4 en 2 mm) geplaatst op een diepte van 10 mm in de fantoom. 2. Silicone Mold Construction Siliconen mallen zijn bereid ...

<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>

Het doel van dit artikel was om de methoden voor het maken van TM materialen voor multimodale beeldvorming en de bouw van een preklinisch multimodaliteit fantoom als QA-tool voor nauwkeurige tumorgrootte metingen met behulp van verschillende modaliteiten in meerdere instellingen. Zoals eerder vermeld, zijn TM materialen oorspronkelijk ontwikkeld door het laboratorium van Dr Ernest L. Madsen bij de Universiteit van Wisconsin Madison voor een multi-modaliteit prostate phantom. We pasten Dr Madsen&#39;s TM materiaal protoc...

<html> Beoordeling van de verandering in tumorgrootte is een belangrijk eindpunt voor evaluatie van de activiteit van anti-tumor drugs in zowel tumor krimp en ziekteprogressie 9, 10. World Health Organization (WHO) en de Response Evaluation Criteria bij solide tumoren (RECIST) zijn de gecodificeerde methoden voor de anatomische beoordeling van tumorlaesies in beeldvormende modaliteiten zoals echografie (US), computertomografie (CT) of magnetische kernspinresonantie (MRI). Voor de WHO-criteria, is het product van de tumor maximale diameter en zijn grootste loodrechte doorsnede in het dwarsvlak voor doelgebieden berekend 4. In tegenstelling, voor RECIST, is de som van de langste diameters in het dwarsvlak voor een beperkt aantal doelletsels berekend 4. Ondanks de steeds groeiende belangstelling voor tumor therapeutische respons evaluatie, is er geen preklinische kwaliteitsborging (QA) phantom / QA procedures voor de beeldvorming biomarker. inhoud &quot;&gt; Gezien het feit dat tumorgrootte meting op basis van WHO-criteria en / of RECIST is de enige beeldvorming biomarker door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) goedgekeurd, als uitgangspunt van QA voor andere beeldvormende biomarkers, Lee et al.. ontworpen en gebouwd UTHSCSA / Gammex Mark 1 en Mark 2 fantomen voor QA van tumorgrootte metingen in samenwerking met de Gammex Inc 7. De Mark 1 fantoom was een herziene versie van een Gammex commerciële Amerikaanse fantoom en dus, de grootte was te groot om te passen in dier CT-en MR-scanners. Ook enkele instrumenten in de Mark 1 phantom waren niet nodig voor tumorgrootte meting. De Mark 2 fantoom is ontworpen op basis van RECIST dat is de meest recente FDA-goedgekeurde beeldvorming biomarker. Echter, de grootte van de Mark 2 phantom nog te groot voor MR scanners en CT en MR beeldkwaliteit van het fantoom aanvaardbaar was voor nauwkeurige meting tumorgrootte 7. De QA fantoom beschreef hijrein werd opnieuw ontworpen om tekortkomingen van de vorige fantomen overwinnen en gebouwd met behulp van gemodificeerde tissue-nabootsende (TM) materialen en protocollen ontwikkeld in ons lab. Dit document beschrijft de details van de protocollen voor phantom bouw: Eerst worden werkwijzen ingevoerd voor het bereiden van de siliconen mallen nodig voor het gieten tumor gelijkend testobjecten en samenstellen van een rotator voor het roteren van een fantoom de zwaartekracht sedimentatie te voorkomen. Tweede, protocollen voor het bereiden van TM materialen gewijzigd van D&#39;Souza et al.. &#39;S voor de VS, CT en MRI zijn beschreven 11. De fysische eigenschappen van de TM materialen in elke modaliteit gecontroleerd worden om de TM materialen vertegenwoordigd menselijke zachte weefsels zoals waargenomen in de beelden opgenomen met verschillende modaliteiten, maar de resultaten zijn hier niet weergegeven. Ten derde, is het protocol voor fantoom beschreven constructie. Tenslotte zijn de VS, CT-en MR-beelden van de fantoom gepresenteerd als resultaten.

<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

World Health Organization (WHO) en Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) werkgroepen bepleit standaardcriteria voor radiologische beoordeling van solide tumoren in reactie op anti-tumor therapie in de jaren 1980 en 1990, respectievelijk. WHO criteria meten solide tumoren in twee dimensies, dat RECIST metingen alleen een afmeting die wordt beschouwd als meer reproduceerbaar 1, 2, 3,4,5. Deze criteria zijn op grote schaal gebruikt als de enige beeldvorming biomarker door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) 6 goedgekeurd. Om tumor respons op anti-tumor drugs op de beelden nauwkeurig meten derhalve een robuuste kwaliteitsborging (QA) procedures en bijbehorende QA phantom nodig. Om aan deze behoefte te pakken, de auteurs construeerden een preklinische multimodaliteit (voor ultrageluid (US), computertomografie (CT) en magnetische resonantie beeldvorming (MRI)) phantom met behulp van weefsel-nabootsende (TM)materialen op basis van het beperkte aantal doelletsels vereist door RECIST door een herziening van een Gammex Amerikaanse commerciële phantom 7. De appendix in Lee et al.. Toont de procedures van fantoom fabricage 7. In dit artikel worden alle protocollen geïntroduceerd in een stap-voor-stap wijze beginnend met procedures voor het bereiden van de siliconen mallen voor het gieten tumor gelijkend testobjecten in de fantoom, gevolgd door bereiding van TM materialen voor multimodale beeldvorming en uiteindelijk de bouw van de preklinische multimodaliteit QA fantoom. Het primaire doel van dit document is om de protocollen te bieden aan iedereen die geïnteresseerd is in het zelfstandig construeren van een fantoom voor hun eigen projecten toe te staan. QA procedures voor tumorgrootte meting en RECIST, WHO en volumemeting uit test voorwerpen op meerdere instellingen die deze technische fantoom getoond in detail in Lee et al.. 8.

Figuur 3 B en figuur 5 tonen twee siliconen mallen voor het gieten van testobjecten, en de multimodaliteit fantoom, respectievelijk. De lengte x breedte x diepte van elke schimmel is 109 mm × 37 mm × 21 mm en twee mallen zijn identiek spiegelbeelden. Een schimmel heeft 1 mm gaten waar TM materiaal met behulp van een dunne naald kan worden ingebracht. Elke mal heeft een extra vijf gaten voor uitlijning staven. De lengte x breedte x diepte van het fantoom is 115 mm × 38 mm × 24 mm en ...

Watch this Scientific Journal Video about Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement at JoVE.com

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

Dit document beschrijft de interne procedures van de aanleg van een preklinisch multimodaliteit fantoom gemaakt van weefsel-nabootsen (TM) materialen voor de kwaliteitsborging (QA) van tumorgrootte meting in dierlijke beeldvormende modaliteiten zoals echografie (US), computertomografie (CT) en magnetische resonance imaging (MRI).

Bouw van een preklinisch Multimodaliteit Phantom Met Tissue-nabootsende Materialen voor Kwaliteitszorg in tumorgrootte Meting

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Virale nanopartikels voor<em&gt; In vivo</em&gt; Tumor Imaging

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

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

De productie van grote aantallen grote gecontroleerde bolvormige tumoren met behulp microputjesplaten

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

Longitudinale Meting van extracellulaire matrix stijfheid in 3D Tumor modellen met-Particle Tracking Microreologie

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

Bouw en karakterisatie van een nieuw Vocal Fold Bioreactor

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

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

Ontwerp en constructie van kunstmatige extracellulaire matrix (AECM) Eiwitten uit<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Voor Skin Tissue Engineering

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

Agarose gebaseerde weefsel nabootsen van optische Phantoms voor Diffuse reflectie spectroscopie

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

Productie weefsel-nabootsen van abdominale Aorta Hydrogel Phantoms voor echografie Elastography validatie

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

Continuous Measurement of Biological Noise in Escherichia Coli Using Time-lapse Microscopy

Continuous Measurement of Biological Noise in Escherichia Coli Using Time-lapse Microscopy

Continue meting van biologische ruis in Escherichia Coli met behulp van time-lapse microscopie

The protocol developed here offers a tool to enable computer tracking of Escherichia coli division and fluorescent levels over several hours. The process ...

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

Patiënt-specifieke Polyvinyl Alcohol Phantom Fabricatie met echografie en X-Ray Contrast voor brain tumor chirurgie Planning

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

Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer

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