Fotoakustisen Finderin kliininen toteutettavuustutkimus

- Johdanto Lymfaattisten etäpesäkkeiden esiintyminen rintasyöpäpotilailla on tärkeä ennustetekijä eloonjäämiselle, ja tarkka vaiheistus johtaa asianmukaiseen adjuvanttihoitoon. Sentinel-imusolmukebiopsia (SLNb) on standardimenetelmä, jota käytetään vahvistamaan alueellisia kainalolymfaattisia etäpesäkkeitä rintasyöpäpotilailla. Sentinel-imusolmukkeet (SLN:t) ovat ryhmä alkuperäisiä imusolmukkeita (LN), jotka sijaitsevat tuumorin läheisyydessä ja on yhdistetty imusuonten (LV:iden) kautta, hypoteettisesti ensimmäiset, jotka primaarinen kasvain tyhjentää alueellisessa imusolmukkeessa. Jos metastaattisia kasvainsoluja ei varmisteta poistetuissa SLN:issä, sairastuneiden, kuten lymfaödeeman, ilmaantuvuutta voidaan vähentää jättämällä pois tarpeeton kainaloimusolmukkeiden dissektio (ALND). SLNb-menettely on dual-modaalinen menetelmä, jossa käytetään radioaktiivista merkkiainetta (esim. 99mTc) ja/tai sinistä väriainetta SLN:ien tunnistamiseen. Radioaktiivinen merkkiaine ja sininen väriaine annetaan ennen leikkausta ja imeytyvät imusolmukkeeseen, ja lopulta ne virtaavat SLN:iin. Kirurgisten toimenpiteiden aikana SLN:t tunnistetaan tarkastelemalla silmämääräisesti siniseksi värjättyjä LV:itä ja havaitsemalla radioaktiivisuus gamma-anturin avulla. Tunnistetut SLN:t leikataan myöhemmin pois ja lähetetään patologiseen tutkimukseen mahdollisen metastaattisen kasvaimen arvioimiseksi.

Dual-modaalinen menetelmä parantaa SLN-tunnistuksen tarkkuutta ja tehokkuutta hyödyntämällä kunkin menetelmän erillisiä etuja. SLNb-kirurgian radioaktiiviset isotoopit aiheuttavat kuitenkin luontaisen säteilyaltistusriskin ja vaativat erikoistiloja ja ammattitaitoista lääkintähenkilöstöä. Nämä tekijät tekevät kirurgisesta toimenpiteestä monimutkaisia ​​ja muodostavat esteitä SLNb:n käyttöönotolle paikallisissa sairaaloissa. Lisäksi radioaktiivisen aineen anto vaatii tyypillisesti yhteistyötä isotooppilääketieteen osaston kanssa, mikä rajoittaa kirurgin suoraa käyttöä ja voi vaikuttaa leikkauksen aikatauluun. Lopuksi, koska radioaktiiviset isotoopit eivät tarjoa visuaalista tietoa, SLN:iden intuitiivinen tunnistaminen on haastavaa. Toisaalta sininen väriaine värjää visuaalisesti lymfaattisen verkoston, mikä mahdollistaa SLN:iden intuitiivisen tunnistamisen ilman säteilyaltistusta. Sinivärjättyjen SLN:ien silmämääräiseen tarkastukseen luottaminen voi kuitenkin aiheuttaa lääkäreiden välistä vaihtelua ja mahdollisia epätarkkuuksia SLN:iden tunnistamisessa, mikä johtuu vaihtelevista leesion ominaisuuksista, kuten rasvakudoksen ja veren läsnäolosta. Nämä rajoitukset tekevät sinisen väriaineen näkemisestä haastavaa LN:issä, mikä lopulta johtaa heikentyneeseen herkkyyteen SLN-tunnistuksessa.

Fotoakustinen (PA) kuvantaminen tai tunnistus on ionisoimaton tekniikka, joka hyödyntää biologisten kudoskomponenttien luontaisia ​​valon absorptioominaisuuksia. PA-signaalien generoimiseksi nanosekunnin pulssilaser indusoi näytteessä toistuvia hetkellisiä lämpölaajenemisia luoden akustisia aaltoja. Nämä akustiset aallot siepataan sitten ultraäänianturilla ja analysoidaan tiettyjen aineosien läsnäolon varmistamiseksi näytteessä. PA-tunnistintekniikka voi havaita väriainevärjäytyneet LN:t erittäin herkästi ja tarjota reaaliaikaisen kvantitatiivisen esityksen. Tällä menetelmällä voidaan tarkasti määrittää värjättyjen SLN:ien läsnäolo tai puuttuminen, jotka ovat saattaneet olla erottamattomia silmämääräisen tarkastuksen perusteella. Näin ollen se voi helpottaa SLNb-toimenpiteitä ilman radioaktiivisia aineita. Aiemmissa tutkimuksissamme on onnistuneesti kehitetty huippuluokan järjestelmä, joka tunnetaan nimellä photoacoustic Finder (PAF). Se on huomattavan tehokas SLN:ien havaitsemisessa säilyttäen samalla korkean signaali-kohinasuhteen (SNR). PAF yhdistää SSD (solid-state dye) laserkäsikappaleen ja läpinäkyvän ultraäänimuuntimen (TUT) tarkasti koaksiaalisessa kokoonpanossa. Tässä tutkimuksessa kuvataan PAF:n prekliiniset kokeet, jotka vahvistivat sen kyvyn havaita tarkasti siniseksi värjättyjä SLN:itä.

Tämä poikkileikkauksellinen kliininen tutkimus suoritettiin ex vivo PAF:n käyttökelpoisuuden vahvistamiseksi kliinisissä olosuhteissa. Prosessi vahvistaa signaalin poistetuista LN:istä, jotka on tunnistettu kaksoismodaalisella menetelmällä ja PAF:lla, ennen kuin ne lähetetään patologiaan. Sen havaitsemissuorituskyvyn määrittämiseksi PAF:n tehokkuutta verrataan standardin SLNb:n havaitsemisnopeuteen. Tulokset osoittavat kliinisen toteutettavuuden PAF:n käyttämiselle SLNb:lle, mikä tarjoaa ei-radioaktiivisen vaihtoehdon.

-Tutkimuksen suunnittelu: Tämä tutkimus tehtiin poikkileikkauksena, avoimena, yksihaaraisena ex vivo -tutkimuksena yhdessä laitoksessa PAF:n tehokkuuden tutkimiseksi verrattuna tavanomaisiin kaksimuotoisiin SLN:n havaitsemismenetelmiin rintasyövän hoidossa. . SLNb-menetelmät noudattivat kansainvälisiä ohjeita käyttäen sekä radioisotooppi- että sinivärikartoitusta. SLN:t tunnistettiin käyttämällä gamma-anturin ja sinisen väriaineen visuaalista tarkastusta, minkä jälkeen ne leikattiin ja leimattiin gamma-anturin ja sinisen väriaineen visuaalisen tarkastuksen vahvistamiseksi. Myöhemmin PAF:ää käytettiin sieppaamaan signaaleja LN: stä. Mahdollisten virheiden, kuten merkintävirheiden ja LN-toimitusvirheiden minimoimiseksi, PAF-järjestelmä sijoitettiin leikkaussaliin. Tutkimukseen osallistui naisia, joilla oli diagnosoitu rintasyöpä ja jotka saapuivat rintakirurgian osastolle St. Mary's Hospitalissa, Soulissa, Korean tasavallassa.

-Sentinel-imusolmukkeiden biopsia: SLNb suoritettiin vahvistettujen kansainvälisten ohjeiden mukaisesti käyttäen sekä radioisotooppi- että sinivärikartoitusmenetelmiä. Viisi kirurgista onkologia osallistui tutkimukseen, joilla kaikilla oli kokemusta standardin dual-modaalisen SLNb:n suorittamisesta ja he ymmärsivät kliinisen protokollan. Radioisotooppi (0,1 ml 99mTc-fytaattia) annettiin ihonalaiseen lymfaattiseen flexukseen areolan alla 30 minuutin - 8 tunnin sisällä ennen leikkausta. Leikkauksen alkaessa operaattori vahvisti kasvaimen sijainnin. Sitten sinistä väriainetta (indigokarmiini, 2-5 ml) injektoitiin peritumoraalisesti tai periareolaarisesti ennen viiltoa, minkä jälkeen sitä hierottiin 1 minuutin ajan injektion jälkeen. Kainalon solmualuetta tutkittiin tarkasti käyttämällä kädessä pidettävää gamma-anturia radioaktiivisten signaalien havaitsemiseksi ja visuaalisesti paljaalla silmällä karkeasti siniseksi värjättyjen LN:iden havaitsemiseksi. SLN:iden tunnistaminen jatkui, kunnes joko gamma-anturi ei havainnut enää signaalia tai sinivärjättyjä LN:itä ei enää löydetty toimintakentän solmualtaista. Tässä tutkimuksessa SLN:t määriteltiin LN:iksi, joiden gamma-anturin signaali oli yli 10 % signaalin maksimiarvosta ja/tai näkyvästi värjätty sinisellä värillä. Lisäksi kirurgin kokemuksen perusteella leikattiin pois epänormaalisti käsinkosketeltavat LN:t, joita ei havaittu gamma-koettimella ja silmämääräisellä tarkastuksella, ja nämä leimattiin ei-SLN:iksi. SLN:t ja ei-SLN:t tutkivat edelleen PAF:lla, ja ne lähetettiin myöhemmin patologian osastolle pakasteleikkeen analyysiä varten.

-Otoksen koko: PAF:n non-inferioriteetin ja kaksoismodaalimenetelmän testaamiseen tarvittavan otoskoon määrittämiseksi käytettiin non-inferiority chi-neliö -otoskoon estimaattoria, joka käytti 5 %:n non-inferiority-marginaalia. taso (alfa) 5 % ja teho (1-beta) 80 %. Aiemman tutkimuksen pohjalta ja kokeellisten testitietojen perusteella oletettiin, että visuaalinen havaitsemisaste olisi noin 78 % SLN:llä ja 84 % PAF:lla. Laskelmat osoittivat, että tarvitaan yhteensä 157 SLN:tä, mikä vastaa noin 1,5 SLN:tä potilasta kohden, mikä edellyttää 115 potilaan rekisteröintiä otoskokovaatimusten täyttämiseksi ja 10 %:n keskeyttämisen odotetaan olevan.

-Staattiset analyysimenetelmät:

Ensisijaiset päätepisteet, jotka olivat gamma-anturin, visuaalisen tarkastuksen ja PAF:n SLN-tunnistusnopeudet, määriteltiin seuraavasti:

Havaintosuhde = (havaittujen SLN:iden määrä) / (SLN:iden kokonaismäärä) × 100 [%]

Toissijaiset päätepisteet sisälsivät khin-neliötestillä suoritetun non-inferiority-analyysin tulokset. Lisäksi herkkyys ja spesifisyys arvioitiin ROC-käyräanalyysin avulla osana muita päätepisteitä. Ensisijaisten ja toissijaisten päätetapahtumien osalta SLN:t tutkittiin erityisesti, ja ei-SLN:t suljettiin pois mahdollisen kirurgin subjektiivisuuden minimoimiseksi.

Wilcoxon Mann-Whitneyn U-testi suoritettiin PAF:n rajan määrittämiseksi, ja tilastollisia merkitsevyyksiä 99mTc+/-, blue+/- ja injektoimattomien ryhmien välillä verrattiin. Non-inferiority-analyysissä tehtiin khin neliötesti riskierojen vertaamiseksi 99mTc+-, blue+- ja PAF+-solmuille. Riippumattomien näytteiden t-testiä käytettiin muille normaalijakaumille, kuten ikä ja BMI. Kaikki tämän tutkimuksen tilastolliset analyysit suoritettiin käyttämällä MATLAB R2022a:ta Statistics and Machine Learning Toolboxin kanssa.