Viskoelastizitätsbildgebung zur Beurteilung von Leberkrebs (VisCan)

FORSCHUNGSFRAGE UND HINTERGRUND: Primärer Leberkrebs oder hepatozelluläres Karzinom (HCC) ist die fünfthäufigste Krebsart bei Männern und die siebthäufigste bei Frauen und die zweithäufigste Krebstodesursache weltweit. In Kanada ist HCC der einzige Krebs, bei dem die Sterblichkeit zunimmt. Mehr als 80 % der HCC-Fälle treten bei Personen mit fortgeschrittener Leberfibrose (Zirrhose) aufgrund einer viralen Hepatitis-Infektion (B und C), einer nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD) und einer alkoholischen Lebererkrankung auf. Sobald eine Zirrhose festgestellt wurde, besteht ein signifikant erhöhtes Risiko, ein HCC zu entwickeln. Darüber hinaus wird HCC bei fettleibigen Diabetikern ohne Zirrhose beobachtet, wodurch die Population von Risikopatienten mit einer Krankheit mit hoher Sterblichkeitsrate zunimmt. Die HCC-Überwachung ist mit einem signifikant verlängerten Überleben verbunden. Allerdings haben nur 52 % der Patienten, die sich einer Überwachung unterziehen, frühe HCCs, die für eine kurative Behandlung in Frage kommen, während der Rest der Patienten eine Erkrankung im mittleren oder fortgeschrittenen Stadium hat, die nur für eine Brücken- oder Palliativbehandlung geeignet ist. Die HCC-Überwachung ist auch mit signifikanten Verbesserungen bei der Erkennung im Frühstadium, den Raten der kurativen Behandlung und dem Überleben verbunden, selbst nach Bereinigung um Verzerrungen durch die Vorlaufzeit. Nordamerikanische Richtlinien empfehlen eine Ultraschallüberwachung (US) alle 6 Monate bei Risikopatienten, die Hepatitis-B-Träger ohne Zirrhose und Zirrhose sind. Eine zentrale Herausforderung für US ist jedoch die geringe Sensitivität (60-78 %) für die Identifizierung einer Läsion aufgrund von Lebersteatose und Zirrhose. Sobald eine verdächtige bösartige Läsion in der US entdeckt wird, empfehlen die aktuellen Richtlinien der American Association for the Study of Liver Diseases (AASLD) kontrastverstärkte US-, Magnetresonanztomographie (MRT)- oder Computertomographie (CT)-Scans, um den Verdacht zu bestätigen.

ZIEL: Das langfristige Ziel ist die Entwicklung von US-Biomarkern für fokale Leberläsionen und Strategien zur Verbesserung der diagnostischen Sensitivität für HCC bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen Spezifität. Dies wäre ein großer Durchbruch, da die HCC-Diagnose derzeit eine Kombination aus US für Screening und Bestätigung mittels MRT, CT und seltener Biopsie erfordert.

ZIELE: 1) Entwicklung eines maschinellen Lernmodells basierend auf QUS zur Klassifizierung von soliden hepatozellulären Karzinomen, die in den USA identifiziert und mit MRT (oder Biopsie, falls erforderlich) diagnostiziert wurden; 2) Bestimmen, ob QUS-Karten die visuelle Erkennung vermuteter Läsionen im US verbessern können; 3) Vergleich der Leistung von QUS- und MRI-basierter Viskoelastographie zur Charakterisierung von Läsionen.

Hypothese: Die Forscher gehen von der Hypothese aus, dass fortgeschrittene QUS, die eine Tumorviskoelastizitätsbewertung, eine subaufgelöste Gewebestrukturcharakterisierung und US-Abschwächung im Rahmen eines maschinellen Lernklassifizierungsmodells bereitstellen, die HCC-Diagnose im Vergleich zu Standard-US verbessern können.

METHODIK – Studiendesign: Dies wird eine klinische Studie mit zwei aufeinanderfolgenden Kohorten sein: 1) eine Trainingskohorte von 100 Patienten mit HCC-Risiko zur Optimierung von QUS-Biomarkern für die Klassifizierung solider Leberläsionen unter Verwendung von MRT und/oder Biopsie als klinische Goldstandard-Referenzen; und 2) eine Validierungskohorte von 100 Patienten zur Bestätigung der diagnostischen Leistung.

Datenanalyse: Maschinelles Lernen von Random Forests zur Entwicklung von QUS-Klassifizierungsmodellen. Sensitivität und Spezifität zur Beurteilung der diagnostischen Genauigkeit, gemäß MRT und/oder Biopsie, mit Bootstrapping, um Konfidenzintervalle mit Trainingssatz zu erhalten. Bestätigung der Genauigkeit am Testset. Inter-Observer-Beurteilung der Erkennbarkeit von Läsionen auf klinischen B-Mode-US im Vergleich zu QUS-Karten. Vergleich von US- und MRT-basierter Elastizität und Viskosität nach diagnostischen Ergebnissen.