DE102009017071A1 - Phantom standard for e.g. examining tissue samples, has transparent substrate designed in form of plate made from glass ceramics or glass, and layer comprising barium sulfate, where barium sulfate is mixed with binder to form paste - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Phantomstandard, insbesondere für bildgebende Verfahren an organischen Proben, insbesondere für biomedizinische Anwendungen.The The invention relates to a phantom standard, in particular for Imaging methods on organic samples, in particular for biomedical applications.
In jüngster Zeit werden vielfach bildgebende Verfahren und Diagnostiken in der Biophotonik bei Untersuchungen von Gewebeproben (menschlichen oder tierischen Ursprungs) zum Zweck der Krebserkennung und zur Untersuchung der Wirkung von Pharmazeutika eingesetzt. Dabei wird gezielt der Brechwertunterschied der markierten und unmarkierten Gewebepartien ausgenutzt. Zwecks einer Reproduzierbarkeit und Quantifizierung der Ergebnisse ist seitens der zuständigen Behörden vorgeschrieben, Referenzmaterialien oder Standards einzusetzen. Aufgrund dieser Vorgaben wurden in den letzten 10 bis 15 Jahren verschiedene Ansätze unternommen, um derartige Standards zu entwickeln.In Recently, many imaging methods and Diagnostics in biophotonics in investigations of tissue samples (human or animal origin) for the purpose of cancer detection and used to study the effect of pharmaceuticals. there is specifically the difference in refractive power of the marked and unmarked Tissue parts exploited. For the purpose of reproducibility and quantification the results are on the part of the competent authorities prescribed to use reference materials or standards. by virtue of These specifications have been different in the last 10 to 15 years Approaches to develop such standards.
Die Standards müssen dabei folgende Eigenschaften erfüllen:
- – Langzeitstabilität über mindestens zwei Jahre;
- – Färbung ähnlich der von Gewebe;
- – Streuzentren mit ähnlicher Geometrie des Gewebes (Größe 200 bis 250 nm, sphärisch);
- – Brechwertunterschied zu Wasser (stellt etwa 90% des Gewebeanteils dar) bei Applikationswellenlängen zwischen 300 und 1500 nm);
- – ebene (planparallele) und großflächige (> 20 × 20 cm) Geometrie zum Einsatz für bildgebende Verfahren.
- - long term stability over at least two years;
- - staining similar to tissue;
- - Scattering centers with similar geometry of the tissue (size 200 to 250 nm, spherical);
- - difference in refractive power to water (represents about 90% of the tissue content) at application wavelengths between 300 and 1500 nm);
- Plane (plane parallel) and large area (> 20 × 20 cm) geometry for use in imaging procedures.
Im Stand der Technik gibt es verschiedene Ansätze auf der Basis von Polymeren. Dabei wurde die Färbung über organische Farbstoffe realisiert, die Streupartikel über TiO2-Pulver.In the prior art, there are various approaches based on polymers. The dyeing was realized by organic dyes, the scattering particles over TiO 2 powder.
Eine großflächige und homogene Verteilung der Streuzentren ist dabei allerdings nicht möglich.A large-scale and homogeneous distribution of the scattering centers is not possible.
Aus
der
Mit derartigen organischen Materialien lassen sich keine homogenen und langzeitbeständigen Schichten realisieren, was eine Grundvoraussetzung für einen Phantomstandard für einen solchen Anwendungszweck ist.With Such organic materials can be no homogeneous and realize long-term stable layers, which is a prerequisite for a phantom standard for such an application is.
Aus
der
Ein derartiger Standard ist nicht langzeitstabil und unterliegt Homogenitätsschwankungen.One Such standard is not long-term stable and is subject to variations in homogeneity.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Phantomstandard, insbesondere für bildgebende Verfahren an organischen Proben, zu schaffen, der möglichst langzeitstabil und homogen ist, eine gewebeähnliche Färbung aufweist und Streuzentren mit ähnlicher Geometrie des Gewebes aufweist. Auch soll sich bei einer Applikationswellenlänge zwischen 300 und 1500 nm ein ausreichender Brechwertunterschied zu Wasser ergeben.Of the Invention is therefore based on the object of a phantom standard, in particular for imaging of organic samples, to create as long-term stability and homogeneity as possible, has a tissue-like coloration and scattering centers having similar geometry of the tissue. Also should at an application wavelength between 300 and 1500 nm, a sufficient refractive index difference to give water.
Schließlich soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Phantomstandards angegeben werden.After all is intended to provide a method of making such a phantom standard be specified.
Diese Aufgabe wird durch einen Phantomstandard, insbesondere für bildgebende Verfahren an organischen Proben, insbesondere für biomedizinische Anwendungen, gelöst, mit einem transparenten Substrat aus Glas oder Glaskeramik, auf dem eine Schicht vorgesehen ist, die BaSO4 enthält.This object is achieved by a phantom standard, in particular for imaging methods on organic samples, in particular for biomedical applications, with a transparent substrate made of glass or glass ceramic, on which a layer is provided which contains BaSO 4 .
Aus der Literatur ist bekannt, dass BaSO4-Kristalle eine runde Form aufweisen und auch mit einem Durchmesser im benötigten Bereich von 100 nm bis 10 μm herstellbar sind. Zudem hat BaSO4 einen Brechungsindex im Bereich von 1,54 und liegt somit im Bereich des Brechungsindex von Melaninen und Kalkablagerungen im Gewebe. Der erfindungsgemäße Phantomstandard weist eine gute Homogenität und Langzeitstabilität auf und besitzt Eigenschaften, die natürlichem Gewebe sehr ähnlich sind.It is known from the literature that BaSO 4 crystals have a round shape and can also be produced with a diameter in the required range of 100 nm to 10 μm. In addition, BaSO 4 has a refractive index in the range of 1.54 and is thus in the range of the refractive index of melanins and lime deposits in the tissue. The phantom standard of the present invention has good homogeneity and long-term stability and has properties very similar to natural tissue.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung enthält die Schicht mit einem Binder vermischtes BaSO4 in Pulverform.In an advantageous embodiment of the invention, the layer contains a binder mixed BaSO 4 in powder form.
Auf diese Weise lässt sich eine gute Homogenität des Phantomstandards gewährleisten.On this way can be a good homogeneity of the Ensure phantom standards.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung enthält die Schicht Silikon, in dem BaSO4 verteilt ist.According to a further embodiment of the invention, the layer contains silicone, in which BaSO 4 is distributed.
Mit Silikon als Träger- bzw. Bindematerial lässt sich eine sehr homogene Verteilung des BaSO4-Pulvers und eine ausreichende Langzeitstabilität gewährleisten.With silicone as carrier or binding material, a very homogeneous distribution of the BaSO 4 powder and a sufficient long-term stability can be ensured.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Schicht eine Siebdruckschicht, in der BaSO4 verteilt ist.According to a further embodiment of the invention, the layer is a screen-printing layer in which BaSO 4 is distributed.
Auch auf diese Weise lässt sich eine gute Homogenität und Langzeitstabilität des Standards gewährleisten.Also In this way a good homogeneity can be achieved and ensure long-term stability of the standard.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung enthält die Schicht PMMA (Polymethylmetaacrylat), in dem BaSO4 verteilt ist.According to a further embodiment of the invention, the layer contains PMMA (polymethyl methacrylate) in which BaSO 4 is distributed.
Schließlich kann die Schicht auch Polyurethan, ggf. zusätzlich zu Silikon, enthalten, in dem BaSO4 verteilt ist.Finally, the layer may also contain polyurethane, optionally in addition to silicone, in which BaSO 4 is distributed.
Auch mit einer derartigen Ausführung lassen sich gute Phantomstandards realisieren.Also With such an embodiment can be good phantom standards realize.
Die Stärke der Schicht beträgt vorzugsweise 5 bis 100 μm.The Thickness of the layer is preferably 5 to 100 μm.
Ferner kann die Schicht vorzugsweise 10 bis 60 Volumenprozent an BaSO4 enthalten.Further, the layer may preferably contain 10 to 60 volume percent of BaSO 4 .
Je nach dem benötigten Anwendungszweck können so die Eigenschaften des Phantomstandards in geeigneter Weise angepasst werden.ever according to the required application can so adapted the properties of the phantom standard in a suitable way become.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Schicht eine durch eine Temperaturbehandlung ausgehärtete Sol-Gel-Schicht.According to one Another embodiment of the invention, the layer is a cured by a temperature treatment sol-gel layer.
Auch mit einer derartigen Ausführung lässt sich ein qualitativ hochwertiger Phantomstandard erzielen.Also with such an embodiment can be a high quality phantom standard.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Substrat aus einem Kalk-Natron-Glas oder aus einem Borosilikatglas.According to one Another embodiment of the invention, the substrate consists of a Soda-lime glass or borosilicate glass.
Beide Gläser stehen als streuarme und transparente Plättchen mit hoher Planparallelität zur Verfügung.Both Glasses stand as little scattered and transparent platelets with high plane parallelism available.
Der erfindungsgemäße Phantomstandard lässt sich nicht nur für optische bildgebende Verfahren, sondern auch als Standard bei Magneto-Resonanz-, sowie Röntgenverfahren und anderen bildgebenden Verfahren vorteilhaft einsetzen.Of the inventive phantom standard leaves not only for optical imaging, but also as standard in magneto-resonance and X-ray methods and use other imaging methods advantageous.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen eines Phantomstandards, insbesondere für bildgebende Verfahren an organischen Proben, insbesondere für biomedizinische Anwendungen, mit den folgenden Schritten gelöst:
- – Bereitstellen eines Substrats in Form einer transparenten Platte aus Glas oder Glaskeramik;
- – Bereitstellen von BaSO4 in Pulverform;
- – Mischen des BaSO4 mit einem Binder und Herstellen einer Paste;
- – Auftragen der Paste auf dem Substrat und
- – Aushärten der Paste.
- - Providing a substrate in the form of a transparent plate made of glass or glass ceramic;
- - Providing BaSO 4 in powder form;
- Mixing the BaSO 4 with a binder and making a paste;
- - Apply the paste on the substrate and
- - curing the paste.
Als Binder kann hierbei z. B. ein Silikon mit einem Härter verwendet werden, wobei die Aushärtung der Silikonschicht an vorzugsweise bei 120 bis 180°C, vorzugsweise bei 140 bis 160°C erfolgt.When Binder here z. As a silicone with a hardener used, with the curing of the silicone layer at preferably at 120 to 180 ° C, preferably at 140 to 160 ° C takes place.
Es versteht sich, dass weitere Herstellungsverfahren, wie Siebdruckverfahren, Einbettung in PMMA usw. möglich sind.It it is understood that other manufacturing processes, such as screen printing, Embedding in PMMA, etc. are possible.
Es versteht sich ferner, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It It should also be understood that the foregoing and the following to be explained features of the invention not only in the specified combination, but also in other combinations or used alone, without the scope of the invention to leave.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments.
Beispiel 1example 1
Zunächst wird eine Paste aus Silikon, Harter und BaSO4-Pulver angesetzt. Das Silikon/Härter-Verhältnis beträgt etwa 10:1. Dazu wird 1 Gew.-% BaSO4-Pulver gegeben. Diese Mischung wird mit einem Glasstab per Hand homogenisiert. Es zeigt sich, dass die Vermischung am gleichmäßigsten ist, wenn zuerst nur das BaSO4-Pulver mit dem Silikon so lange vermischt wird, bis eine homogene Paste entsteht. Erst unmittelbar vor der Verarbeitung wird der Harter zugegeben und untergerührt. Es werden Glas tafeln aus Kalk-Natron-Glas mit einer Größe von 40 mm × 40 mm × 1 mm als Substrat verwendet. Vor dem Beschichten erfolgt eine Reinigung mit Aceton, um Fettreste und sonstige Verunreinigungen zu entfernen. Dieser Schritt ist wichtig, da es sonst zu Benetzungsstörungen kommen würde, was eine inhomogene Oberfläche zur Folge hätte.First, a paste of silicone, Harter and BaSO 4 powder is applied. The silicone / hardener ratio is about 10: 1. To this is added 1% by weight of BaSO 4 powder. This mixture is homogenized by hand with a glass rod. It turns out that mixing is most uniform when first mixing only the BaSO 4 powder with the silicone until a homogeneous paste is formed. Immediately before processing, the hardener is added and stirred. Glass plates made of soda-lime glass with a size of 40 mm × 40 mm × 1 mm are used as the substrate. Before coating, it is cleaned with acetone to remove grease and other impurities. This step is important as it would otherwise lead to wetting disorders, which would result in an inhomogeneous surface.
Die benötigte Menge Silikonpaste wird oberhalb der Glastafel aufgetragen und mit einer Rakel in gleichmäßigen Zügen verteilt. Die beschichtete Glastafel wird für einige Minuten ruhen gelassen, um die Schicht zu entlüften. Anschließend wird die Schicht 10 Minuten bei 150°C in einem Trockenschrank vernetzt.The required amount of silicone paste is above the glass panel applied and evenly with a squeegee Distributed trains. The coated glass panel is for rest for a few minutes to vent the layer. Subsequently, the layer is at 150 ° C for 10 minutes networked in a drying oven.
Es ergibt sich ein qualitativ sehr hochwertiger Standard mit gleichmäßiger Oberfläche und homogener Verteilung des BaSO4-Pulvers in der aktiven Schicht.The result is a very high quality standard with a uniform surface and homogeneous distribution of BaSO 4 powder in the active layer.
Beispiel 2Example 2
Es werden 250 mg BaSO4-Pulver, 18 mg Al2O3-C (nanopartikuläres Al2O3, erhältlich von der Degussa AG) und 0,75 ml verd. Qpac (Binder für Leuchtstoffe von der Osram AG erhältlich) im Mörser vermischt, bis eine pastenartige Konsistenz erreicht ist. Diese Paste wird mit einer Rakel auf das Substratmaterial aufgebracht und bei 500°C eine Stunde lang gebrannt. Hierbei wird der Ofen sehr langsam aufgeheizt (z. B. etwa 2 K/min), um eine Blasenbildung zu vermeiden.There are 250 mg BaSO 4 powder, 18 mg Al 2 O 3 -C (nanoparticulate Al 2 O 3 , available from Degussa AG) and 0.75 ml verd. Qpac (binder for phosphors available from Osram AG) in a mortar mixed until a paste-like consistency is achieved is. This paste is applied to the substrate material with a squeegee and fired at 500 ° C for one hour. In this case, the oven is heated very slowly (for example, about 2 K / min) to avoid blistering.
Auch hiermit ergibt sich ein qualitativ hochwertiger Standard mit sehr homogener, planparalleler aktiver Schicht.Also This results in a high quality standard with a lot homogeneous, plane-parallel active layer.
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Effective date: 20120609 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121101 |