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

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 moule...

<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>

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...

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

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 ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor 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

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

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

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

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

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

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

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 ...

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

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

Mesure continue du bruit biologique chez Escherichia Coli à l’aide d’une microscopie en accéléré

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

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

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 ...