Ultrasuoni ARFI, VisR e DDAI per migliorare la discriminazione del cancro al seno maligno e non responsivo

L'obiettivo principale dello screening del cancro al seno è identificare il cancro in fase iniziale, o lesioni precancerose, in un momento prima che i sintomi emergano e quando è probabile che il trattamento porti a una cura. Lo screening è utile quando previene la progressione della malattia fino alla metastasi e/o alla morte, ma gli effetti avversi per i pazienti (e le spese mediche non necessarie) possono derivare a valle da falsi positivi e dall'indiscriminazione delle masse che non rispondono al trattamento. La sensibilità della mammografia digitale, l'attuale standard di screening negli Stati Uniti, è stata riportata nell'intervallo da 0,40 a 0,85, con un valore predittivo positivo di 0,31. La sensibilità aumenta aumentando la mammografia con la risonanza magnetica e l'ecografia B-Mode, ma possono aumentare anche i tassi di falsi positivi3. Esiste un'esigenza vitale di una tecnologia di screening che mostri un'elevata sensibilità e specificità per il rilevamento del cancro con l'identificazione precoce delle masse non responsive.

Questa esigenza urgente potrebbe essere soddisfatta sfruttando nuovi biomarcatori di imaging. In particolare, le proprietà meccaniche del tessuto mammario sono state utilizzate per il rilevamento del cancro, con l'elasticità e la viscosità dimostrate per discriminare le lesioni maligne da quelle benigne. Inoltre, è stato dimostrato che l'anisotropia tissutale è correlata al risultato della biopsia del nucleo e al grado del tumore, con tumori di grandi dimensioni significativamente più anisotropi rispetto a tumori di piccole dimensioni. È importante sottolineare che, mentre sia la risonanza magnetica che gli ultrasuoni possono essere utilizzati per misurare questi biomarcatori, l'efficacia dei costi e la facilità di implementazione degli ultrasuoni ne fanno una piattaforma efficiente da perseguire.

L'obiettivo a lungo termine di questo programma di ricerca è sviluppare un nuovo strumento di screening del seno basato sugli ultrasuoni per aumentare la mammografia. Come primo passo fondamentale verso il raggiungimento di questo obiettivo, l'obiettivo primario della ricerca proposta è valutare in vivo la rilevanza diagnostica delle metriche derivate dagli ultrasuoni per rigidità, elasticità, viscosità e anisotropia. Questi biomarcatori saranno misurati utilizzando nuove tecnologie a ultrasuoni non invasive in fase di sviluppo nel laboratorio del Dr. Gallippi: 1) ultrasuoni dell'impulso di forza di radiazione acustica (ARFI) per interrogare la rigidità dei tessuti, 2) ultrasuoni della risposta viscoelastica (VisR) per valutare l'elasticità e la viscosità dei tessuti e 3) Dynamic Displacement Anisotropy Imaging (DDAI) per la misurazione dell'anisotropia tissutale. Queste tecnologie sono state dimostrate in precedenza per delineare l'aterosclerosi, la distrofia muscolare e la disfunzione renale.

A.1.2.Indicare la/e domanda/e di ricerca (ovvero, obiettivi specifici dello studio e/o ipotesi).

I ricercatori ipotizzano che la rigidità, l'elasticità, la viscosità e l'anisotropia derivate dagli ultrasuoni saranno correlate alla malignità della lesione e alla risposta al trattamento. Per testare questa ipotesi, perseguiranno i seguenti obiettivi specifici:

Obiettivo n. 1: quantificare la capacità di rigidità, elasticità, viscosità e anisotropia derivate dagli ultrasuoni di rilevare la malignità. L'imaging ARFI, VisR e DDAI verrà eseguito su lesioni mammarie sospette in 40 donne con rating BIRADS-4a, 4b, 4c o -5. Verrà analizzata l'accuratezza diagnostica delle metriche di imaging, con la malignità confermata dall'istologia come risultato.

Obiettivo n. 2: quantificare la capacità di rigidità, elasticità, viscosità e anisotropia derivate dagli ultrasuoni di prevedere una risposta positiva al trattamento. L'imaging ARFI, VisR e DDAI verrà eseguito in serie - una volta ogni quattro settimane nel corso della chemioterapia neoadiuvante (NAC) - su lesioni mammarie maligne in 40 donne. I cambiamenti nelle metriche dei risultati nel tempo saranno correlati alla riduzione complessiva delle dimensioni del tumore (diametro e area). Verrà esaminata la capacità delle metriche ecografiche di prevedere una risposta positiva al trattamento. Una risposta positiva al trattamento sarà determinata secondo le linee guida RECIST (Response Evaluation Criteria in Solid Tumors).