Une étude de faisabilité clinique d'un chercheur photoacoustique

-Introduction La présence de métastases lymphatiques chez les patientes atteintes d'un cancer du sein est un facteur pronostique important pour la survie, et une stadification précise conduit à un traitement adjuvant approprié. La biopsie du ganglion lymphatique sentinelle (SLNb) est une méthode standard utilisée pour confirmer les métastases lymphatiques axillaires régionales chez les patientes atteintes d'un cancer du sein. Les ganglions lymphatiques sentinelles (SLN) sont un groupe de ganglions lymphatiques initiaux (LN) situés à proximité de la tumeur et reliés par des vaisseaux lymphatiques (VG), hypothétiquement les premiers qu'une tumeur primitive draine dans le bassin lymphatique régional. Si les cellules tumorales métastatiques ne sont pas confirmées dans les SLN excisés, l'incidence de morbidités, telles que le lymphœdème, peut être réduite en omettant la dissection inutile des ganglions lymphatiques axillaires (ALND). La procédure SLNb est une méthode bimodale utilisant un traceur radioactif (par exemple 99mTc) et/ou un colorant bleu pour identifier les SLN. Le traceur radioactif et le colorant bleu sont administrés avant la chirurgie et absorbés par le système lymphatique, puis s'écoulent dans les SLN. Au cours des interventions chirurgicales, les SLN sont identifiés par inspection visuelle des LV teints en bleu et détection de radioactivité à l'aide d'une sonde gamma. Les SLN identifiés sont ensuite excisés et envoyés pour un examen pathologique afin d'évaluer l'éventuelle tumeur métastatique.

La méthode bimodale améliore la précision et l’efficacité de l’identification SLN en tirant parti des avantages distincts de chaque méthode. Cependant, les isotopes radioactifs utilisés dans la chirurgie SLNb présentent un risque inhérent d'exposition aux rayonnements et nécessitent des installations spécialisées et du personnel médical qualifié. Ces facteurs introduisent des complexités dans la procédure chirurgicale et créent des obstacles à la mise en œuvre du SLNb dans les hôpitaux locaux. De plus, l’administration de matières radioactives nécessite généralement une coopération avec un service de médecine nucléaire, ce qui restreint l’utilisation directe par le chirurgien et peut avoir un impact sur le calendrier des interventions chirurgicales. Enfin, comme les isotopes radioactifs ne fournissent pas d’informations visuelles, l’identification intuitive des SLN est difficile. D’autre part, le colorant bleu colore visuellement le réseau lymphatique, permettant l’identification intuitive des SLN sans exposition aux radiations. Cependant, le recours à l'inspection visuelle des SLN teintés en bleu peut introduire une variabilité intermédecin et des inexactitudes potentielles dans l'identification des SLN, en raison de caractéristiques variables des lésions telles que la présence de tissu adipeux et de sang. Ces limitations rendent difficile la détection du colorant bleu dans les LN, ce qui conduit finalement à une sensibilité réduite dans la détection des SLN.

L'imagerie ou la détection photoacoustique (PA) est une technique non ionisante qui utilise les propriétés intrinsèques d'absorption de la lumière des composants des tissus biologiques. Pour générer des signaux PA, un laser pulsé nanoseconde induit des dilatations thermiques instantanées répétées au sein d'un échantillon, créant ainsi des ondes acoustiques. Ces ondes acoustiques sont ensuite capturées par un transducteur à ultrasons et analysées pour confirmer la présence de constituants spécifiques au sein de l'échantillon. La technologie de détection PA peut détecter les LN colorés avec une sensibilité élevée et fournir une représentation quantitative en temps réel. Cette méthode peut déterminer avec précision la présence ou l’absence de SLN teints qui auraient pu être impossibles à distinguer lors d’une inspection visuelle. Par conséquent, il peut faciliter les procédures SLNb sans matières radioactives. Dans nos études précédentes, un système de pointe connu sous le nom de chercheur photoacoustique (PAF) a été conçu avec succès. Il est remarquablement efficace pour détecter les SLN tout en maintenant un rapport signal/bruit (SNR) élevé. Le PAF combine une pièce à main laser à colorant à semi-conducteurs (SSD) et un transducteur à ultrasons transparent (TUT) dans une configuration précisément coaxiale. Cette étude décrit les essais précliniques du PAF, qui ont confirmé sa capacité à détecter avec précision les SLN teintés en bleu.

Cette étude clinique transversale a été menée ex vivo pour valider la faisabilité de l'utilisation du PAF en milieu clinique. Le processus confirme le signal des LN excisés identifiés par la méthode bimodale et le PAF avant de les envoyer en pathologie. Pour déterminer ses performances de détection, l'efficacité du PAF est comparée au taux de détection du SLNb standard. Les résultats établissent la faisabilité clinique de l’utilisation du PAF pour le SLNb, offrant ainsi une alternative non radioactive.

-Conception de l'étude : Cette étude a été menée sous la forme d'une étude ex vivo transversale, ouverte et à un seul bras au sein d'un seul établissement pour étudier l'efficacité du PAF par rapport aux méthodes bimodales standard pour la détection du SLN dans le traitement du cancer du sein. . Les procédures SLNb ont suivi les directives internationales, utilisant à la fois la cartographie des radio-isotopes et du colorant bleu. Les SLN ont été identifiés à l’aide d’une inspection visuelle par sonde gamma et par colorant bleu, puis réséqués et étiquetés pour reconfirmer l’inspection visuelle par sonde gamma et colorant bleu. Par la suite, le PAF a été utilisé pour capturer les signaux des LN. Pour minimiser les erreurs potentielles telles que les erreurs d’étiquetage et les erreurs de livraison de LN, le système PAF a été placé dans la salle d’opération. L'étude a recruté des femmes diagnostiquées avec un cancer du sein qui se sont présentées au département de chirurgie mammaire de l'hôpital St. Mary de Séoul, en République de Corée.

-Biopsie du ganglion lymphatique sentinelle : Le SLNb a été réalisé conformément aux directives internationales établies, en utilisant à la fois des méthodes de cartographie des radio-isotopes et du colorant bleu. Cinq oncologues chirurgicaux ont participé à l'étude, tous expérimentés dans la réalisation de SLNb bimodal standard et comprenant le protocole clinique. Le radio-isotope (0,1 ml de phytate de 99mTc) a été administré dans le flexus lymphatique sous-cutané sous l'aréole dans les 30 minutes à 8 heures précédant l'opération. Lorsque l’opération a commencé, l’opérateur a confirmé l’emplacement de la tumeur. Ensuite, un colorant bleu (carmin d'indigo, 2 à 5 ml) a été injecté par voie péritumorale ou périaréolaire avant l'incision, suivi d'un massage pendant 1 minute après l'injection. Le bassin nodal axillaire a été examiné de près à l’aide d’une sonde gamma portative pour détecter les signaux radioactifs et examiné visuellement à l’œil nu pour détecter les LN extrêmement teintés en bleu. L'identification des SLN s'est poursuivie jusqu'à ce qu'aucun autre signal ne soit détecté par la sonde gamma ou que les LN teints en bleu ne soient plus trouvés dans les bassins nodaux du champ d'opération. Pour cette étude, les SLN ont été définis comme des LN avec un signal de sonde gamma supérieur à 10 % de la valeur maximale du signal et/ou visiblement colorés avec un colorant bleu. De plus, sur la base de l'expérience du chirurgien, les LN anormalement palpables qui n'ont pas été détectés par la sonde gamma et l'inspection visuelle ont également été excisés, et ceux-ci ont été étiquetés comme non-SLN. Les SLN et les non-SLN ont été examinés plus en détail par le PAF, puis envoyés au service de pathologie pour analyse des coupes congelées.

-Taille de l'échantillon : Pour déterminer la taille d'échantillon requise pour tester la non-infériorité du PAF et de la méthode bimodale, l'estimateur de la taille de l'échantillon du chi carré de non-infériorité a été utilisé, en utilisant une marge de non-infériorité de 5 %, une valeur significative. niveau (alpha) de 5 % et une puissance (1-bêta) de 80 %. S'appuyant sur des recherches antérieures et sur la base de données expérimentales issues de tests, il a été supposé que le taux de détection visuelle serait d'environ 78 % pour les SLN et 84 % pour les PAF. Les calculs ont révélé qu'un total de 157 SLN seraient nécessaires, correspondant à environ 1,5 SLN par patient, nécessitant ainsi le recrutement de 115 patients pour répondre aux exigences de taille d'échantillon avec un abandon prévu de 10 %.

-Méthodes d'analyse statique :

Les critères d'évaluation principaux, à savoir les taux de détection du SLN pour la sonde gamma, l'inspection visuelle et le PAF, ont été définis comme suit :

Taux de détection = (Nombre de SLN détectés)/(Nombre total de SLN) ×100 [%]

Les critères d'évaluation secondaires englobaient les résultats d'une analyse de non-infériorité réalisée à l'aide du test du chi carré. De plus, la sensibilité et la spécificité ont été évaluées par analyse de la courbe ROC dans le cadre des critères d'évaluation supplémentaires. Concernant les critères d'évaluation primaires et secondaires, les SLN ont été spécifiquement examinés, excluant les non-SLN afin de minimiser la subjectivité potentielle du chirurgien.

Le test U de Wilcoxon Mann-Whitney a été réalisé pour déterminer le seuil du PAF, et les significations statistiques entre les groupes 99mTc+/-, bleu+/- et non injectés ont été comparées. Dans une analyse de non-infériorité, un test du chi carré a été réalisé pour comparer les différences de risque pour les ganglions 99mTc+, blue+ et PAF+. Le test t pour échantillons indépendants a été utilisé pour d’autres distributions normales, telles que l’âge et l’IMC. Toutes les analyses statistiques de cette étude ont été réalisées à l'aide de MATLAB R2022a avec la boîte à outils de statistiques et d'apprentissage automatique.