Ultralyd og fotoakustisk billeddannelse af tyktarms- og rektaltumorvæv

Undersøgere antager, at en co-registreret fotoakustisk ultralydsendorektal enhed kan reducere unødvendige operationer markant i endetorisk kræftpatienter med fuldstændig klinisk respons, mens den opretholder høj følsomhed ved at identificere dem med resterende kræft. Den foreslåede nye billeddannelsesteknik kombineret med dyblærende algoritmer vil tilvejebringe et billedbehandlingsværktøj i realtid til at hjælpe kirurger med at forudsige den neoadjuvansbehandlingsrespons for patienter med endetarmskræft. Et sådant værktøj vil tilbyde følsomme vaskulære og %SO2 -kontrast til at identificere komplette svar og derved hjælpe kirurger med at forbedre følsomheden og specificiteten i kirurgiske anbefalinger. Undersøgelsen vil 1) strengt validere teknikken i en gruppe af LARC -patienter, der vil gennemgå kirurgisk resektion af deres endetarm baseret på SOC, og 2) udforske teknikens potentiale i vurderingen af ​​en gruppe LARC -patienter gennem neoadjuvansbehandling og i Overvågning efter behandling. Succesfuld gennemførelse af projektet vil resultere i et nyt billeddannelsesværktøj, der kan forbedre SOC markant ved at reducere unødvendig kirurgi uden at gå på kompromis med kræftrelaterede resultater og derved sænke omkostningerne til sygelighed og sundhedsvæsen.

I dette forsøg vil efterforskerne rekruttere patienter med endetarmskræft, der har afsluttet neoadjuvant terapi og vil gennemgå kirurgi eller ikke -operativ håndtering. Cirka 86 patienter rekrutteres. Den første gruppe af 30 patienter vil blive brugt til at træne/validere identifikationsalgoritmer, og den anden gruppe af 56 patienter vil blive brugt som testkohort. Kvalificerede patienter vil omfatte dem med endetarmskræft, der modtog neoadjuvant terapi og blev betragtet som enten at have ufuldstændig eller ubestemtende respons baseret på standard endoskopi og aksial billeddannelse med magnetisk resonans. Pam/USA vil blive udført inden deres operation.

Efter den første træning vil undersøgelseskirurgen klassificere læsionen som enten PAM/US ikke-CCR eller PAM/US CCR på tidspunktet for PAM/US-billeddannelse. Undersøgelsesradiologen, der er blindet fra kirurgens læsning, vil også klassificere læsionen baseret på MR. PAM/US-CNNS leverer et billedbehandlingsværktøj i realtid til at hjælpe læserteamet med diagnose. De patologiske resultater af patienterne vil blive vurderet baseret på tumorregressionsscore ved standard patologisk evaluering. Følsomheden og specificiteten af ​​læserteamet, der er assisteret af PAM/US-CNN'er, opnås fra testkohorten af ​​patienter.

Som en sonderende del af denne undersøgelse vil en undergruppe af støtteberettigede patienter blive valgt til at gennemgå tre serielle billeddannelsesundersøgelser: ved forbehandling, halvvejs gennem behandling (efter afslutningen af ​​en uges stråling efterfulgt af 2 måneders kemoterapi) og ved behandling Konklusion (efter en uges stråling efterfulgt af 4 måneders kemoterapi). Ved behandlingskonklusionen vil de, der anses for at have resterende tumor ved standard kliniske metoder (~ 65%), fortsætte til operation. For de resterende 35% af patienterne, uden bevis for aktiv sygdom, vil overvågning blive initieret. For disse patienter udføres serielle billeddannelsesundersøgelser hver sjette måned (koordineret med standardundersøgelser). Patienter, der anses for at have en tilbagefald, vil gennemgå en operation.

Når hver tilmeldte patient har afsluttet enten kirurgi eller to års overvågning, vil deltagerne blive opdelt i to grupper: gruppe A (dem, der gennemgik operation) og gruppe B (dem, der udelukkende behandles med ikke -operativ overvågning). Som det primære resultat demonstrerer gruppe A nøjagtigheden af ​​fotoakustisk billeddannelse. Som et sekundært resultat afslører gruppe A, hvordan tumorvaskulaturen og %SO2 ændrer sig over tid, hvilket kan give ny indsigt i, hvordan komplet responspatienter reagerer forskelligt fra ikke-PCR-patienter, og hvordan PAM/USA kan fange disse tidligere ændringer. Undersøgere vil følge op på deres SOC-resultater i det kliniske system og korrelere deres PAM/amerikanske resultater under den 2-årige overvågning med deres fem-årige sygdomsfri overlevelse.

For at identificere hver patient som en komplet eller ikke-komplet responder vil efterforskerne analysere fotoakustiske billeder af alle 40 patienter serielt med læserteamet assisteret af dybe læringsalgoritmer udviklet tidligere i forsøget. Disse kvantitative mål såvel som enhver kvalitativ lokal vaskulatur og %SO2 -ændringer og amerikanske morfologiske ændringer registreres på hvert tidspunkt. Standard MR- og endoskopiske billeder indsamles og analyseres uafhængigt.

Som en sidste del af denne retssag vil efterforskerne undersøge mønstre for vaskulære og %SO2-ændringer efter behandlingen under præoperativ behandling og seriel overvågning. Tumorangiogenese i kolorektal kræft er blevet undersøgt godt ved hjælp af mikrovesseltæthed (MVD) som en surrogatmarkør. Mens høje niveauer af MVD og vaskulær endotelvækstfaktor (VEGF) markant forudsiger dårlig overlevelse, vides der kun lidt om dynamikken i vaskulære og %SO2 -ændringer og mekanismerne til neovaskularisering efter kemoradiation.

Efterforskerne har observeret tumorbed, der vender tilbage fra onkologisk forskudte mikrovaskulære mønstre til meget regelmæssig arkitektur, der er typisk for den normale endetarm, hvor PCR har forekommet, skønt denne mekanisme ikke er godt forstået. I modsætning hertil er der fundet heterogene og ofte mikrovaskulære mangelfulde regioner konsekvent i tumorbed med resterende kræft ved behandlingsafslutningen. Denne nye billeddannelsesindretning kunne fungere som en ny platform til undersøgelse af dynamikken i vaskulære og %SO2 -ændringer under og efter terapi og til vurdering af potentiel gentagelse af endetarmskræft tidligt. Foruden PAM/US -billeddannelsesundersøgelser udfører kirurgen biopsier i den centrale region og kanter af tumorbedet før behandling, ved behandlingsafslutning (hvis ingen operation) og på tidspunktet for tumorens gentagelse. Til patienter med kirurgi anvendes kirurgiske prøver. Specifikt vurderes MVD- og VEGF -ekspression ved immunohistokemisk farvning, og begge vil være kvantitativt korreleret med PAM/US -fund i midten af ​​tumorbedet og ved tumorkanterne. Resultaterne vil hjælpe efterforskerne med at forstå, hvordan vaskulatur ændrer sig under behandlingen og ved gentagelse er korreleret med billeddannelsesresultater.