Ultraschall- und photoakustische Bildgebung von Kolon- und Rektumtumorgewebe

Die Forscher nehmen an, dass ein ko-registriertes photoakustisches ultraschalliges endorektales Gerät unnötige Operationen bei Rektalkrebspatienten mit vollständigem klinischem Ansprechen signifikant reduzieren kann und gleichzeitig eine hohe Empfindlichkeit bei der Identifizierung von Patienten mit Restkrebs aufrechterhalten kann. Die vorgeschlagene neue Bildgebungstechnik in Kombination mit Tiefenlernalgorithmen bietet ein Echtzeit-Bildgebungsinstrument, mit dem Chirurgen bei der Vorhersage des neoadjuvanten Behandlungsangebots von Rektalkrebspatienten vorhersagen werden. Ein solches Tool bietet einen sensiblen Gefäß- und %SO2 -Kontrast zur Identifizierung vollständiger Reaktionen und hilft damit die Chirurgen bei der signifikanten Verbesserung der Empfindlichkeit und Spezifität in den Empfehlungen der Operation. Die Studie wird 1) die Technik in einer Gruppe von LARC -Patienten, die auf der Grundlage des SOC eine chirurgische Resektion ihres Rektums unterzogen werden Überwachung nach der Behandlung. Der erfolgreiche Abschluss des Projekts führt zu einem neuen Bildgebungswerkzeug, das den SOC erheblich verbessern kann, indem unnötige Operationen verringert werden, ohne krebsbedingte Ergebnisse zu beeinträchtigen und damit die Morbiditäts- und Gesundheitskosten zu senken.

In dieser Studie werden die Forscher Patienten mit Rektalkrebs rekrutieren, die eine neoadjuvante Therapie abgeschlossen haben und sich einer Operation oder einer nichtoperativen Behandlung unterziehen. Ungefähr 86 Patienten werden rekrutiert. Die erste Gruppe von 30 Patienten wird verwendet, um Identifikationsalgorithmen zu trainieren/zu validieren, und die zweite Gruppe von 56 Patienten wird als Testkohorte verwendet. Berechtigte Patienten umfassen Patienten mit Rektalkrebs, die eine neoadjuvante Therapie erhalten haben und die angenommen wurden, dass sie entweder eine unvollständige oder unbestimmte Reaktion auf der Grundlage der Standard -Endoskopie und der axialen Bildgebung mit Magnetresonanz aufwiesen. Pam/US wird vor ihrer Operation durchgeführt.

Nach dem ersten Training bewertet der Studienchirurgen die Läsion zum Zeitpunkt der PAM/US-Bildgebung entweder als PAM/US-Non-CCR oder PAM/US-CCR. Der Studienradiologe, der aus der Lektüre des Chirurgen geblendet wurde, wird auch die Läsion auf der Grundlage der MRT bewerten. PAM/US-CNNs bieten ein Echtzeit-Bildgebungstool, um das Leserteam bei der Diagnose zu unterstützen. Die pathologischen Ergebnisse der Patienten werden auf der Grundlage des Tumor -Regressions -Score durch pathologische Standardbewertung bewertet. Die Empfindlichkeit und Spezifität des von PAM/US-CNNs unterstützten Leserteams wird aus der Testkohorte der Patienten erhalten.

Als exploratorischer Teil dieser Studie wird eine Untergruppe von berechtigten Patienten ausgewählt, um drei serielle Bildgebungsstudien zu unterziehen: bei der Vorbehandlung, zur Hälfte der Behandlung (nach Abschluss einer Woche Strahlung, gefolgt von 2 Monaten Chemotherapie) und bei der Behandlung Schlussfolgerung (nach einer Woche Strahlung, gefolgt von 4 Monaten Chemotherapie). Nach Abschluss der Behandlung werden diejenigen, die als Resttumor nach standardmäßigen klinischen Methoden (~ 65%) angesehen werden, zur Operation fortgesetzt. Für die verbleibenden 35% der Patienten ohne Anzeichen einer aktiven Erkrankung wird die Überwachung eingeleitet. Für diese Patienten werden alle sechs Monate serielle Bildgebungsuntersuchungen durchgeführt (koordiniert mit Standarduntersuchungen). Patienten, die als Rezidiv gelten, werden operiert.

Sobald jeder eingeschriebene Patient entweder eine Operation oder zwei Jahre der Überwachung abgeschlossen hat, werden die Teilnehmer in zwei Gruppen unterteilt: Gruppe A (diejenigen, die sich einer Operation unterzogen haben) und Gruppe B (die ausschließlich mit einer nichtoperativen Überwachung behandelt). Als primäres Ergebnis wird die Gruppe A die Genauigkeit der photoakustischen Bildgebung demonstrieren. Als sekundäres Ergebnis wird die Gruppe A ergeben, wie sich das Tumorgefäße und das %SO2 im Laufe der Zeit ändert, was möglicherweise einen neuen Einblick in die unterschiedliche Reaktion von Patienten liefert, die von Nicht-PCR-Patienten unterschiedlich reagieren und wie PAM/US diese früheren Veränderungen erfassen können. Die Ermittler werden ihre SOC-Ergebnisse im klinischen System verfolgen und ihre PAM/US-Ergebnisse während der 2-Jahres-Überwachung mit ihrem fünfjährigen krankheitsfreien Überleben korrelieren.

Um jeden Patienten als vollständigen oder nicht vollständigen Responder zu identifizieren, analysieren die Forscher photoakustische Bilder aller 40 Patienten seriell mit dem Leserteam, das von Deep-Learning-Algorithmen unterstützt wurde, die früher in der Studie entwickelt wurden. Diese quantitativen Maßnahmen sowie jedes qualitative lokale Gefäßsystem und %SO2 -Veränderungen und morphologische Veränderungen in den USA werden zu jedem Zeitpunkt erfasst. Standard -MRT- und endoskopische Bilder werden unabhängig voneinander gesammelt und analysiert.

Im letzten Teil dieser Studie untersuchen die Ermittler Muster von Veränderungen nach der Behandlung und %SO2 während der präoperativen Behandlung und der seriellen Überwachung. Die Tumorangiogenese bei Darmkrebs wurde unter Verwendung von Mikrokrankungsdichte (MVD) als Ersatzmarker gut untersucht. Während ein hohes Maß an MVD und vaskulärem Endothelwachstumsfaktor (VEGF) ein schlechtes Überleben signifikant vorhersagt, ist über die Dynamik von Gefäß- und %SO2 -Veränderungen und die Mechanismen der Neovaskularisation nach der Chemikomotherapie nur wenig bekannt.

Die Forscher haben beobachtet, wie Tumorbetten von onkologisch nicht druckener mikrovaskulärer Muster zu einer für das normalen Rektum typischen Architektur zurückgekehrt sind, in der PCR aufgetreten ist, obwohl dieser Mechanismus nicht gut verstanden ist. Im Gegensatz dazu wurden heterogene und häufig mikrovaskuläre Regionen in Tumorbetten mit Restkrebs bei der Behandlung durch die Behandlung konsistent gefunden. Dieses neuartige Bildgebungsgerät könnte als neue Plattform für die Untersuchung der Dynamik von Vaskular- und %SO2 -Veränderungen während und nach der Therapie und zur frühzeitigen Bewertung des Wiederauftretens des potenziellen Rektalkrebs dienen. Zusätzlich zu PAM/US -Bildgebungsstudien führt der Chirurg vor der Behandlung, bei der Behandlung (wenn keine Operation) und am Tumor -Wiederauftreten Biopsien in der zentralen Region und in den Rändern des Tumorbettes durch, und wird vorbehalten. Bei Patienten mit Operationen werden chirurgische Proben verwendet. Insbesondere wird die MVD- und VEGF -Expression durch immunhistochemische Färbung bewertet, und beide werden quantitativ mit PAM/US -Befunden in der Mitte des Tumorbettes und an den Tumorkanten korreliert. Die Ergebnisse werden den Ermittlern helfen zu verstehen, wie sich die Gefäßsysteme während der Behandlung und beim Wiederauftreten mit den Bildgebungsbefunden korrelieren.