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

Forfatterne er takknemlige til Dr. Madsen ved University of Wisconsin-Madison og Cristel Baiu på Gammex Inc. for å gi råd om TM materialer. Forfatterne er også takknemlig overfor Dr. Malcolm David Murray for å gi metoder for å konstruere fantom.

En. Phantom Design En tegning av den prekliniske multimodality fantom er vist i figur 1 7 8. Størrelsen av fantom er 38 mm i diameter og 115 mm i lengde for å tillate at fantom som skal skannes i forskjellige animalske skannere. The phantom inneholder fem tumor-simulere testobjekter (diameter: 14, 10, 7, 4 og 2 mm) er plassert i en dybde på 10 mm innenfor fantom. 2. Silikon Mold Construction Silikon formene ...

<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>

Målet med denne artikkelen var å gi metoder for å lage TM materialer for multimodalitet bildebehandling og konstruere en preklinisk multimodalitet fantom som en QA verktøy for nøyaktig tumor størrelse måling ved hjelp av ulike modaliteter i flere institusjoner. Som tidligere nevnt, ble TM materiale opprinnelig utviklet av Dr. Ernest L. Madsen laboratorium ved University of Wisconsin Madison for en multi-avbildningsfunksjonalitet prostata fantom. Vi endret Dr. Madsen TM materiale protokoller for vårt eget formål...

<html> Vurdering av endringen i tumorstørrelse er en viktig endepunkt for å evaluere aktiviteten av anti-tumor medikamenter i både tumor krymping og sykdomsutvikling 9, 10. World Health Organization (WHO) og Response evalueringskriterier i solide tumorer (RECIST) er kodifisert metoder for anatomisk vurdering av tumor lesjoner i bildediagnostikk som ultralyd (US), computertomografi (CT) eller magnetisk resonans imaging (MRI). For WHO-kriterier, er produktet av tumor maksimal diameter og dens største diameter vinkelrett på den tverrgående plan for målrettingsregioner beregnet 4.. I motsetning til dette RECIST, er summen av lengste diameter i den tverrgående plan for et begrenset antall målte lesjoner beregnet 4.. Til tross for stadig økende interesse for tumor terapeutisk respons vurdering har det ikke vært noen prekliniske kvalitetssikring (QA) phantom / QA prosedyrer for bildebehandling biomarkør. innhold &quot;&gt; Tatt i betraktning at tumor størrelse måling basert på WHOs kriterier og / eller RECIST er den eneste bildebehandling biomarkør godkjent av United States Food and Drug Administration (FDA), som et utgangspunkt for QA for eventuelle andre bildebehandlingsprogrammer biomarkører, Lee et al. designet og konstruert UTHSCSA / Gammex Mark 1 og Mark 2 fantomer for QA av tumor størrelse måling i samarbeid med Gammex Inc 7. Mark 1 phantom var en revidert versjon av en Gammex kommersielle amerikanske fantom og dermed størrelsen var for stor til å passe inn dyr CT og MR-skannere. Også noen verktøy i Mark 1 phantom var unødvendig for tumor størrelse måling. Mark 2 phantom er designet basert på RECIST som er den nyeste FDA-godkjente bildebehandling biomarkør. Men størrelsen på Mark 2 fantom var fortsatt for stor for MR-skannere, og CT og MR bildekvaliteten på phantom var ikke akseptabelt for nøyaktig tumor størrelse måling syv. QA phantom beskrev hanrein ble re-designet for å overvinne svakhetene i de tidligere fantomer og konstruert ved hjelp av modifiserte vev-etterligne (TM) materialer og protokoller som er utviklet i vårt laboratorium. Dette notatet beskriver detaljene i protokollene for phantom konstruksjon: Først blir metoder introdusert for utarbeidelse av silikon formene som trengs for støping tumor-simulere testobjekter og for montering av en rotator for å rotere et fantom å hindre gravitasjon sedimentering. Sekund, protokoller for å forberede TM materialer endret fra D&#39;Souza et al. &#39;S for USA, CT og MR er beskrevet 11. De fysikalske egenskaper av TM materialene ble testet i hver modalitet for å sikre at atomforholdet Tm materialer representerte humane myke vev som observeres i bildene innhentet med de forskjellige modaliteter, men resultatene er ikke vist her. Tredje, er protokollen for phantom konstruksjon beskrevet. Endelig er amerikanske, CT og MR bilder av phantom presentert som resultat.

<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) og Response evalueringskriterier i solide tumorer (RECIST) arbeidsgrupper orde standardiserte kriterier for radiologisk vurdering av solide svulster som svar på anti-tumor medikamentell behandling i 1980 og 1990, henholdsvis. WHO-kriterier måle faste tumorer i to dimensjoner, mens RECIST målinger bare bruker ett-dimensjon som er ansett å være mer reproduserbar 1, 2, 3,4,5. Disse kriteriene har vært mye brukt som eneste bildebehandling biomarkør godkjent av United States Food and Drug Administration (FDA) 6. For å måle tumor respons på anti-tumor legemidler på bilder med nøyaktighet, derfor er en robust kvalitetssikring (QA) prosedyrer og tilsvarende QA fantom nødvendig. For å møte dette behovet, forfatterne konstruert en preklinisk multimodalitet (for ultralyd (US), computertomografi (CT) og magnetisk resonans imaging (MRI)) phantom hjelp av vev-hermet (TM)materialer basert på begrenset antall mållesjoner kreves av RECIST ved å revidere en Gammex amerikanske kommersielle phantom 7. Tillegget i Lee et al. Demonstrerer prosedyrene for phantom fabrikasjon 7. I denne artikkelen er alle protokoller innført i en steg-for-steg mote begynner med prosedyrer for utarbeidelse av silikon formene for støping tumor-simulere testobjekter i phantom, etterfulgt av utarbeidelse av TM materialer for multimodalitet imaging, og til slutt bygging av preklinisk multimodalitet QA fantom. Den primære hensikten med denne artikkelen er å gi de protokoller tillate alle som er interessert i uavhengig konstruere et fantom for sine egne prosjekter. QA prosedyrer for tumorstørrelse måling, og RECIST, WHO og volummåling resultatene av test-gjenstander laget på flere institusjoner som benytter denne QA fantom er vist i detalj i Lee et al. Åtte.

Figur 3 B Figur 5 viser to silikon former for støping testobjekter, og multimodalitet fantom, henholdsvis. Den lengde × bredde x dybde av hver mold er 109 mm × 37 mm × 21 mm og to formene er identiske speil-bilder. En mugg har en mm hull hvor TM materiale kan settes inn ved hjelp av en tynn nål. Hver mold har ytterligere fem hull for innrettingsstavene. Den lengde × bredde x dybde av fantom er 115 mm × 38 mm × 24 mm og dens opprinnelige massen var 101,02 g. Størrelsen av fantom er tilstrekkelig...

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

Dette notatet beskriver interne prosedyrer for å konstruere en preklinisk multimodalitet fantom laget av vev-hermet (TM) materialer for kvalitetssikring (QA) av tumor størrelse måling i animalske bildediagnostikk som ultralyd (US), computertomografi (CT) og magnetisk resonance imaging (MRI).

Bygging av en preklinisk Multimodalitet Phantom hjelp Tissue-etterligne Materialer for Quality Assurance in Tumor størrelse måling

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

Viral Nanopartikler for<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

Produksjon av et stort antall Size-kontrollerte Tumor Spheroids Bruke Micro Plates

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

Langsgående Måling av ekstracellulære matrix Stivhet i 3D tumormodeller Bruke Partikkel-sporing Microrheology

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

Bygging og karakterisering av en Novel Vocal Fold bioreaktor

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

Design og bygging av kunstige Ekstracellulær Matrix (aECM) Proteiner fra<em&gt; Escherichia coli</em&gt; 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 ...

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

Agarose-baserte vev Mimicking optisk Phantoms for diffus refleksjon spektroskopi

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

Produksjon Abdominal Aorta Hydrogel vev-Mimicking Phantoms for ultralyd Elastography validering

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

Kontinuerlig måling av biologisk støy i Escherichia Coli ved bruk av mikroskopi for tidsforløp

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

Pasientspesifikk polyvinylalkohol phantom fabrikasjon med ultralyd og røntgenkontrast for hjernesvulstkirurgi planlegging

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

Generering av dynamiske miljøforhold ved hjelp av en mikrofluidisk enhet med høy gjennomstrømning

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