Validering af hurtig diagnostik på stedet i tidligt stadie af lungekræftprøvetagning med et mikroskop af højere harmonisk generation (VALIDIAG)

Guldstandarden for diagnosticering af alle formodede maligne sygdomme, såsom lungekræft, involverer patologisk undersøgelse ved hjælp af lysmikroskopi, suppleret med immunhistokemiske teknikker og molekylær (vævs)diagnostik. Den officielle vurdering af dette væv sker typisk efter den procedure, hvor vævet blev opnået, gennem histologisk analyse (vævsanalyse) eller cytologisk analyse (celleanalyse opnået ved aspiration). Først da kan der gives sikkerhed for, om det opnåede væv er kvalitativt tilstrækkeligt og/eller kvantitativt tilstrækkeligt til at stille en diagnose.

For at sikre, at komplekse og/eller invasive procedurer udføres med de korrekte resultatmål, vil intraoperativ vævsdiagnostik være fordelagtig. Ud over postoperativ vurdering, anvendes der ofte yderligere intra-procedureel evaluering af materiale til kvalitativ og kvantitativ estimering ('hurtig onsite-evaluering' (ROSE) og 'frossen snitundersøgelse') til komplekse og/eller invasive procedurer. Hurtig on-site evaluering af cytopatologi er altid til stede under navigationsbronkoskopi, mens undersøgelse af frosset snit bruges til kirurgisk vævsresektion (såsom ved lungekræftkirurgi, såvel som ved onkologisk ØNH- og spiserørskirurgi, blandt andet mistanke om organer og malignitet) .

Navigationsbronkoskopi For patienter med (mistanke om) tidligt stadie af lungekræft er navigationsbronkoskopi en arbejdsintensiv, kompleks procedure, der nu er blevet den nye standard for behandling til diagnosticering af abnormiteter, der er mistænkelige for lungekræft. Et endoskop og et efterfølgende navigerbart kateter bruges til at navigere gennem de naturlige luftveje til den mistænkelige læsion og få en biopsi for at stille en diagnose. Da der ofte er tale om perifere små læsioner, er det afgørende at opnå væv med millimeterpræcision. Ved navigationsbronkoskopi anvendes den tidligere nævnte ROSE-teknik rutinemæssigt til at modtage feedback under proceduren om, hvorvidt det opnåede væv er egnet til at stille en diagnose. Histologisk og/eller cytologisk væv opsamles ved hjælp af små instrumenter under navigationsbronkoskopi, såsom et objektglas fyldt med cellemateriale. Cytologianalytikeren vurderer inden for få minutter, om materialet er repræsentativt ved at farve og undersøge det under mikroskop. Repræsentativitet betyder, at materialet indeholder nok til at udføre endelig patologisk diagnostik til at forklare abnormiteten. Da navigationsbronkoskopi kun involverer små biopsier og væv fra selve tumoren eller omgivende væv ikke opnås med sikkerhed under direkte visualisering (biopsier tages under vejledning af røntgenfluoroskopi), udføres der flere og omfattende biopsier. I den nuværende kliniske praksis tages der rutinemæssigt mere end ti biopsier pr. patient. I praksis observerer vi under intraoperativ billeddannelse, at vi nøjagtigt kunne nå læsionen i mere end 90% af tilfældene. Ved senere opfølgning viser det sig, at vi i omkring 10-15 % af procedurerne stadig ikke kan stille en korrekt diagnose efter at have analyseret det opnåede materiale.

Kirurgi I lighed med ROSE under navigationsbronkoskopi kræves undersøgelse af frosset snit også under kirurgiske indgreb, når der ikke er nogen diagnose tilgængelig ved starten af ​​proceduren, eller når klinisk relevante lymfeknudestationer påvirker interventionen. Væv tages, og en medarbejder bringer det til patologisk afdeling. Fremdriften af ​​den kirurgiske procedure er sat på pause. Vævet fryses ned på patologisk afdeling for at skære snit, som derefter farves og vurderes af patologen. På grund af disse aktiviteter betyder det, at kirurgen typisk venter i mere end en halv time på et patologisk resultat under operationen.

Denne tilgang er sædvanlig i adskillige kirurgiske procedurer, ikke kun i lungekirurgi, men også i procedurer til patienter med esophageal cancer, hoved- og halscancer og andre solide tumorer andre steder i kroppen.

I mange kliniske situationer kan hurtigere og mere detaljeret patologisk feedback tilgængelig under en procedure, som giver øjeblikkelig indsigt i oprindelsen af ​​abnormiteter, forbedre den kliniske praksis væsentligt. Procedureventetider kan forkortes, hvilket bygger bro mellem at nå en læsion nøjagtigt og opnå en diagnose. Det muliggør en mere effektiv bestemmelse af antallet af nødvendige biopsier under diagnostiske procedurer såsom navigationsbronkoskopi og muliggør en mere nøjagtig intraoperativ vurdering af, om yderligere terapi er nødvendig.

Higher Harmonic Generation Microscopy Higher Harmonic Generation Microscopy (HHGM) er en ny digital billedbehandlingsteknik, der kan generere (digitale) mikroskopiske billeder ved hjælp af laserlys under en procedure. Denne teknik producerer ikke-invasive, etiketfri digitale billeder af levende væv med subcellulær opløsning. Kontrasten i billederne er forårsaget af diskontinuiteter, ikke-centrosymmetriske molekylære strukturer eller autofluorescerende organeller, der genererer højere optiske harmoniske og autofluorescerende fotoner, som detekteres med et mikroskop. HHGM er tidligere blevet anvendt til at afbilde forskellige vævstyper, såsom bryst, hjerne og lunger. En tidligere undersøgelse viste, at HHGM giver billeder af høj kvalitet af lungetumorer inden for få minutter uden fiksering og farvning. De resulterende billeder afslørede celletæthed, cellulære og nukleære morfologiske træk ved tumoren, såvel som ekstracellulære matrixkomponenter (fibroblaster, kollagen og elastin), immunceller, røde blodlegemer og blodkar. I en efterfølgende undersøgelse ved Amsterdam UMC blev 109 biopsier fra 47 patienter afbildet inden for en median på 6 minutter (IQR = 3 minutter) efter excision. Billedkvaliteten var tilstrækkelig til at diagnosticere malignitet eller ikke-malignitet i 97 % af biopsierne, og 87 % af HHG-billederne blev korrekt scoret af patologer.

Det er vigtigt, at det blev påvist, at denne optiske billeddannelse ikke havde nogen indflydelse på den standard patologiske behandling og evaluering. Det afbildede væv kunne behandles og vurderes i overensstemmelse med normal rutine umiddelbart efter opnåelse af billederne. I en tidligere undersøgelse af humant lungevæv ved Amsterdam UMC (47 patienter) blev histopatologiske billeder taget efter billeddannelse med HHG-mikroskopet evalueret af en patolog. Det viste sig, at billeddannelse med HHG-mikroskopet heller ikke havde nogen effekt på vævet eller dets tilgængelighed. Lasereffekten på prøven er 5 mW, svarende til effekten af ​​en laserpointer.

Det opnåede væv, før yderligere behandling i overensstemmelse med rutinemæssige kliniske processer, anbringes i en speciel beholder til HHGM-billeddannelse. Både de små biopsier opnået, for eksempel under navigationsbronkoskopi, og større kirurgisk resektionsvæv, der kræver længere scanningstider, placeres i disse specielle beholdere, minimalt fugtet ved at tilsætte en lille mængde fysiologisk saltvand (et dråbe til flere dråber) under billeddannelsen. Dette gøres for at forbedre billeddannelsen og forhindre potentiel dehydrering. Denne tilsætning af fysiologisk saltvand har ingen negativ effekt på patologens senere vurderingsmuligheder af vævet.

Den her beskrevne forskningsprotokol har til formål at indsamle et stort antal HHGM-billeder under rutineprocedurer i daglig klinisk praksis, skabe et mere omfattende bibliotek af billeder til forståelse af HHGM-billeder, træning af patologer og udvikling af en AI-algoritme til fremtidig computer-assisteret diagnostik og/ eller automatisk diagnosticering på stedet. De billeder, der indsamles under proceduren, vil ikke blive brugt til klinisk beslutningstagning.