Diagnostische Genauigkeit der optischen Echtzeitbiopsie (INSTASCOPE)

Die Unterscheidung von neoplastischem Gewebe von gesundem Gewebe ist sowohl für die Früherkennung bei endoskopischen Untersuchungen als auch für die Radikalität onkologischer Eingriffe von grundlegender Bedeutung. Derzeit ist die Histologie der Goldstandard sowohl für die Diagnose als auch für die Beurteilung der Resektionsränder. Sie ist jedoch zeitaufwändig und kann nur postoperativ durchgeführt werden. Daher könnte die Entwicklung einer hochempfindlichen Methode zur optischen Echtzeitdiagnose in diesem klinischen Umfeld bahnbrechende Auswirkungen haben. Kürzlich wurde eine neuartige Diagnosemethode entwickelt, die auf der Entwicklung nichtlinearer optischer Systeme basiert, die einen Multiphotonenlaser verwendet und auf der komplexen Ausbreitung von Licht in multimodalen optischen Fasern (MMFs – Multimodal Fibers) basiert. Und ermöglicht die Multiplex-Bildgebung mittels kohärenter Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS), um einen molekularen Fingerabdruck des Gewebes zu erhalten. Die molekulare Konstitution und die strukturellen Veränderungen des Gewebes können durch die Analyse sowohl der Schwingungseigenschaften als auch der harmonischen Erzeugung und der endogenen Fluoreszenz lebender Materie erfasst werden, was eine „optische Diagnose“ ermöglicht. Die Methode nutzt einen Multiphotonenlaser (Femtosekunden-abstimmbares Lasersystem), ist markerfrei, sicher für biologische Gewebe und ermöglicht eine extrem hochauflösende Bildgebung. Die diagnostische Methodik wurde bereits an zweidimensionalen Zellkulturen evaluiert. ESD ist eine etablierte Technik für die minimalinvasive endoskopische Resektion großer und unregelmäßig geformter oberflächlicher neoplastischer Läsionen des Gastrointestinaltrakts mit hohen En-bloc- und margin-negativen Resektionsraten. Die Technik erfordert „sichere Resektionsränder“ von etwa 5 bis 8 mm um das neoplastische Gewebe. Daher umfasst diese Resektionsprobe sowohl neoplastisches als auch normales Gewebe mit „sicheren Rändern“.

Vor diesem Hintergrund zielt diese Studie darauf ab, die Methodik der Bildgebung auf Basis von MMFs an Normal- und Tumorgewebe zu evaluieren. Die Forscher planen die Durchführung einer prospektiven diagnostischen Vergleichspilotstudie in vitro zwischen Standardhistologie und optischer Biopsie mit MMFs. Die Studie umfasst 27 aufeinanderfolgende Proben von kolorektalen Läsionen, die mittels endoskopischer Submukosadissektion (ESD) reseziert wurden. Jede ESD-resezierte Läsion wird auch die Kontrollgruppe sein, da sie aus umgebenden sicheren Rändern (gesundes Gewebe) und zentraler Tumorbildung (Tumorgewebe) besteht. Die Demonstration der optischen In-vitro-Diagnose mit MMFs umfasst Normal-zu-Normal- und Tumor-zu-Tumor-Vergleiche. Das Lasersystem wird über einer präzisen Stelle mit normaler Schleimhaut der resezierten Probe platziert und die Eigenschaften der Schleimhaut werden registriert. Anschließend wird die gleiche Schleimhaut für die histologische Analyse indiziert. Das Verfahren wird mit der gleichen Methodik am Tumorgewebe wiederholt. Der primäre Endpunkt dieses Protokolls ist die diagnostische Genauigkeit der optischen Biopsie mit MMFs. Die Ergebnisse der optischen Biopsie werden als CARS-Signaldifferenz zwischen gesundem und Tumorgewebe ausgedrückt. Die Fähigkeit, zwischen gesundem und Krebsgewebe zu unterscheiden, wird anhand einer ROC-Kurve (Receiver Operating Characteristic) bestimmt. Die ROC-Kurve wird durch die Bestimmung der Anzahl richtiger und falscher Klassifizierungen als Funktion des Schwellenwerts zur Unterscheidung zwischen den beiden Gruppen ermittelt.