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

Författarna är tacksamma till Dr Madsen vid University of Wisconsin-Madison och Cristel Baiu på Gammex Inc. för att ge råd om TM material. Författarna är också tacksamma till Dr Malcolm David Murray för att tillhandahålla metoder för att konstruera fantom.

Ett. Phantom Design En ritning av den prekliniska multimodalitet fantom visas i figur 1 7, 8. Storleken på fantom är 38 mm i diameter och 115 mm i längd för att tillåta fantom som ska skannas i olika djur-skannrar. Fantomen innehåller fem tumör-simulerar testobjekt (diameter: 14, 10, 7, 4 och 2 mm) placeras på ett djup av 10 mm i fantom. 2. Silikon formkonstruktion Silikon formar är beredda att kasta t...

<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 denna artikel var att tillhandahålla metoder för att göra TM material för multimodalitet imaging och konstruera en preklinisk multimodalitet fantom som ett QA verktyg för noggrann tumörstorlek mätning med olika modaliteter inom flera institutioner. Som tidigare nämnts, var TM material som ursprungligen utvecklades av Dr Ernest L. Madsen laboratorium vid University of Wisconsin Madison för en multi-avbildningsmodalitet prostata fantom. Vi ändrade Dr Madsens TM materiella protokoll för vårt eget syf...

<html> Bedömning av förändringen i tumörstorlek är en viktig endpoint för utvärdering av aktiviteten av antitumörläkemedel i både tumör krympning och sjukdomsprogression 9, 10. Världshälsoorganisationen (WHO) och Response Criteria Evaluation i solida tumörer (RECIST) är de kodifierade metoder för anatomisk bedömning av tumörlesioner i avbildningsmetoder såsom ultraljud (US), datortomografi (CT) eller magnetisk resonanstomografi (MRT). För WHO: s kriterier, är produkten av tumör maximal diameter och dess största vinkelräta diameter i tvärgående plan för målområden beräknas 4. I kontrast till RECIST, är summan av längsta diameter i tvärgående planet för ett begränsat antal mål lesioner beräknas 4. Trots ständigt ökande intresse för tumör terapeutisk respons bedömning har det inte funnits någon preklinisk kvalitetssäkring (QA) fantom / QA förfaranden för avbildning biomarkörer. innehåll &quot;&gt; Med tanke på att tumörstorlek mätning baserad på WHO: s kriterier och / eller RECIST är den enda avbildning biomarkör som godkänts av den amerikanska myndigheten Food and Drug Administration (FDA), som utgångspunkt för QA för andra imaging biomarkörer, Lee et al. konstruerade och tillverkade UTHSCSA / Gammex Mark 1 och Mark 2 fantomer för QA av tumörstorlek mätningar i samarbete med Gammex Inc 7. The Mark 1 Fantomen var en reviderad version av en Gammex kommersiell US fantom och därmed var för stor för att passa in djur CT och MR skannrar. Även en del verktyg i Mark 1 fantom var onödigt för tumörstorlek mätning. The Mark 2 fantom var utformad utifrån RECIST som är den senaste FDA-godkända imaging biomarkör. Men storleken på Mark 2 fantom var fortfarande för stor för MR skannrar, och CT och MR bildkvalitet fantom var inte acceptabelt för noggrann tumörstorlek mätning 7. Den QA phantom beskrev hantyglar var ny utformning för att avhjälpa bristerna i de tidigare fantomer och konstrueras med modifierad vävnad-härma (TM) material och protokoll som utvecklats i vårt labb. Detta dokument beskriver detaljerna i protokollen för Phantom konstruktion: Först metoder införs för framställning av silikon formar behövs för gjutning tumör-simulerar testobjekt och för att montera en rotator för att vrida en fantom för att förhindra gravitation sedimentering. Second, protokoll för beredning TM material modifierade från D&#39;Souza et al. &#39;S för USA, CT och MR beskrivs 11. De fysikaliska egenskaperna hos TM materialet testades i varje modalitet för att säkerställa att de TM materialen representerade mänskliga mjukdelar som observerats i de bilder som förvärvats med de olika formerna, men resultaten visas inte här. Tredje, är protokollet för fantom beskrivna konstruktionen. Slutligen är USA, CT och MR bilder av fantom presenteras 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

Världshälsoorganisationen (WHO) och Response Criteria Evaluation i solida tumörer (RECIST) arbetsgrupper förespråkat standardiserade kriterier för radiologiska bedömningar av solida tumörer som svar på anti-tumor läkemedelsbehandling under 1980 och 1990, respektive. WHO: s kriterier mäta solida tumörer i två dimensioner, medan RECIST mätningar använder endast en-dimension som anses vara mer reproducerbar 1, 2, 3,4,5. Dessa kriterier har ofta använts som enda avbildning biomarkör som godkänts av den amerikanska myndigheten Food and Drug Administration (FDA) 6. För att mäta tumörens svar på antitumörläkemedel på bilder med noggrannhet, därför är en gedigen kvalitetssäkring (QA) förfaranden och motsvarande QA fantom behövs. För att tillgodose detta behov, författarna konstruerat en preklinisk multimodalitet (för ultraljud (US), datortomografi (CT) och magnetisk resonanstomografi (MRT)) fantom med silkespapper-mimicking (TM)material baserade på det begränsade antal mål lesioner som krävs enligt RECIST genom att revidera en Gammex amerikanska kommersiella phantom 7. Tillägget i Lee et al. Visar procedurerna i Phantom tillverkning 7. I den här artikeln, är alla protokoll införs i ett steg-för-steg sätt börjar med förfaranden för framställning av silikon formar för gjutning av tumör-simulerar testobjekt i fantom, följt av framställning av TM material för multimodalitet imaging, och slutligen byggandet av preklinisk multimodalitet QA fantom. Det primära syftet med denna uppsats är att tillhandahålla protokollen att tillåta alla intresserade självständigt konstruera en fantom för sina egna projekt. Kvalitetssäkringen för tumörstorlek mätning och RECIST, WHO och volym mätresultat av testobjekt gjorts vid flera institutioner använder denna QA fantom visas i detalj i Lee et al. 8.

Figur 3 B Figur 5 visar två silikon formar för gjutning testobjekt, och multimodalitet fantom, respektive. Den längd × bredd × djup varje form är 109 mm × 37 mm × 21 mm och två formarna är identiska spegelbilder. En mögel har 1 mm hål där TM material kan införas med hjälp av en tunn nål. Varje form har ytterligare fem hål för justering stavar. Den längd × bredd × djup fantom är 115 mm × 38 mm × 24 mm och den ursprungliga vikten var 101,02 g. Storleken på fantom är tillräcklig ...

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

Detta dokument beskriver interna rutiner för att konstruera en preklinisk multimodalitet fantom gjord av vävnad-mimicking (TM) material för kvalitetssäkring (QA) av tumörstorlek mätning i animaliska avbildningsmodaliteter såsom ultraljud (US), datortomografi (CT) och magnetisk resonanstomografi (MRT).

Konstruktion av en preklinisk Multimodality Phantom Använda Tissue-härma Material för kvalitetssäkring i tumörstorlek Mätning

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

Virala Nanopartiklar för<em&gt; In vivo</em&gt; Tumöravbildning

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

Produktion av ett stort antal Size styrda Tumör spheroids Använda Mikrobrunns 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

Längsgående Mätning av extracellulär matrix Stelhet i 3D tumörmodeller Använda Partikel-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 ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

Konstruktion och karakterisering av en roman 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 och konstruktion av artificiell Extracellular Matrix (AECM) Proteiner från<em&gt; Escherichia coli</em&gt; För hudvävnad 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

Agaros-baserade vävnad härma optiska fantomer för diffus reflektans 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

Tillverkning av bukaorta Hydrogel vävnad-härma fantomer för ultraljud elastografi 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 mätning av biologiskt buller i Escherichia Coli med tidsfördröjning mikroskopi

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

Patient-specifika Polyvinyl Alkohol Phantom Tillverkning med ultraljud och röntgenkontrast för hjärntumör Kirurgi Planering

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 dynamiska miljöförhållanden med hjälp av en mikrofluidisk enhet med hög genomströmning

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