Convalida della diagnostica rapida in loco nel campionamento del cancro polmonare in stadio iniziale con un microscopio a generazione di armoniche superiori (VALIDIAG)

Il gold standard per la diagnosi di tutte le sospette neoplasie maligne, come il cancro del polmone, prevede l'esame patologico mediante microscopia ottica, integrato con tecniche immunoistochimiche e diagnostica molecolare (tissutale). La valutazione ufficiale di questo tessuto avviene tipicamente dopo la procedura in cui il tessuto è stato ottenuto, attraverso l'analisi istologica (analisi dei tessuti) o l'analisi citologica (analisi delle cellule ottenute mediante aspirazione). Solo allora si potrà avere la certezza se il tessuto ottenuto sia qualitativamente adeguato e/o quantitativamente sufficiente per formulare una diagnosi.

Per garantire che le procedure complesse e/o invasive vengano eseguite con le misure di esito corrette, la diagnostica tissutale intraoperatoria sarebbe utile. Oltre alla valutazione postoperatoria, per le procedure complesse e/o invasive viene spesso utilizzata un'ulteriore valutazione intraprocedurale del materiale per la stima qualitativa e quantitativa ("valutazione rapida in loco" (ROSE) ed "esame di sezioni congelate"). Una rapida valutazione in loco della citopatologia è sempre presente durante le procedure di broncoscopia navigazionale, mentre l'esame delle sezioni congelate viene utilizzato per la resezione chirurgica dei tessuti (come nella chirurgia del cancro del polmone, così come nella chirurgia otorinolaringoiatrica oncologica e nell'esofago, tra gli altri organi e sospetti di malignità) .

Broncoscopia navigazionale Per i pazienti con (sospetto di) cancro polmonare in stadio iniziale, la broncoscopia navigazionale è una procedura complessa e ad alta intensità di lavoro che è ora diventata il nuovo standard di cura per la diagnosi di anomalie sospette per cancro polmonare. Un endoscopio e un successivo catetere navigabile vengono utilizzati per navigare attraverso le vie aeree naturali fino alla lesione sospetta e ottenere una biopsia per fare una diagnosi. Poiché si tratta spesso di piccole lesioni periferiche, è fondamentale ottenere il tessuto con precisione millimetrica. Durante la broncoscopia navigazionale, la tecnica ROSE precedentemente menzionata viene utilizzata di routine per ricevere feedback durante la procedura sull'idoneità del tessuto ottenuto per fare una diagnosi. Il tessuto istologico e/o citologico viene raccolto utilizzando piccoli strumenti durante la broncoscopia di navigazione, come un vetrino riempito con materiale cellulare. Il citologo valuta in pochi minuti se il materiale è rappresentativo colorandolo ed esaminandolo al microscopio. Rappresentatività significa che il materiale contiene abbastanza materiale per eseguire la diagnostica patologica finale per spiegare l'anomalia. Poiché la broncoscopia di navigazione prevede solo piccole biopsie e il tessuto del tumore stesso o del tessuto circostante non viene ottenuto con certezza sotto visualizzazione diretta (le biopsie vengono effettuate sotto la guida della fluoroscopia a raggi X), vengono eseguite biopsie multiple ed estese. Nella pratica clinica attuale, di routine vengono effettuate più di dieci biopsie per paziente. In pratica, con l'imaging intraoperatorio osserviamo che siamo riusciti a raggiungere con precisione la lesione in oltre il 90% dei casi. Nel follow-up successivo si scopre che in circa il 10-15% delle procedure non siamo ancora in grado di fornire una diagnosi corretta dopo aver analizzato il materiale ottenuto.

Intervento chirurgico Similmente al ROSE durante la broncoscopia navigazionale, l'esame delle sezioni congelate viene richiesto anche durante le procedure chirurgiche quando non è disponibile una diagnosi all'inizio della procedura o quando stazioni linfonodali clinicamente rilevanti influenzano l'intervento. Viene prelevato il tessuto e un dipendente lo porta al dipartimento di patologia. Il progresso della procedura chirurgica è sospeso. Il tessuto viene congelato nel reparto di patologia per tagliare sezioni, che vengono poi colorate e valutate dal patologo. A causa di queste attività, ciò significa che il chirurgo in genere attende più di mezz'ora per ottenere un risultato patologico durante l'intervento.

Questo approccio è consueto in numerose procedure chirurgiche, non solo nella chirurgia polmonare ma anche nelle procedure per pazienti con cancro esofageo, cancro della testa e del collo e altri tumori solidi in altre parti del corpo.

In molte situazioni cliniche, un feedback patologico più rapido e dettagliato disponibile durante una procedura, fornendo informazioni immediate sull’origine delle anomalie, potrebbe migliorare significativamente la pratica clinica. I tempi di attesa della procedura possono essere ridotti, colmando il divario tra il raggiungimento accurato di una lesione e l’ottenimento di una diagnosi. Consente una determinazione più efficace del numero di biopsie necessarie durante procedure diagnostiche come la broncoscopia navigazionale e consente una valutazione intraoperatoria più accurata della necessità di ulteriore terapia.

Microscopia a generazione armonica superiore La microscopia a generazione armonica superiore (HHGM) è una nuova tecnica di imaging digitale in grado di generare immagini microscopiche (digitali) utilizzando la luce laser durante una procedura. Questa tecnica produce immagini digitali non invasive e prive di etichette di tessuti viventi con risoluzione subcellulare. Il contrasto nelle immagini è causato da discontinuità, strutture molecolari non centrosimmetriche o organelli autofluorescenti, che generano armoniche ottiche superiori e fotoni autofluorescenti, che vengono rilevati con un microscopio. L'HHGM è stato precedentemente applicato all'immagine di vari tipi di tessuti, come il seno, il cervello e i polmoni. Uno studio precedente ha dimostrato che l'HHGM fornisce immagini di alta qualità di tumori polmonari in pochi minuti senza fissazione e colorazione. Le immagini risultanti hanno rivelato la densità cellulare, le caratteristiche morfologiche cellulari e nucleari del tumore, nonché i componenti della matrice extracellulare (fibroblasti, collagene ed elastina), cellule immunitarie, globuli rossi e vasi sanguigni. In uno studio successivo presso l'UMC di Amsterdam, 109 biopsie di 47 pazienti sono state sottoposte a imaging entro una media di 6 minuti (IQR = 3 minuti) dopo l'escissione. La qualità dell'immagine era sufficiente per diagnosticare malignità o non malignità nel 97% delle biopsie e l'87% delle immagini HHG sono state valutate correttamente dai patologi.

È importante sottolineare che è stato dimostrato che questa imaging ottico non ha avuto alcun impatto sull'elaborazione e sulla valutazione patologica standard. Il tessuto sottoposto a imaging potrebbe essere elaborato e valutato secondo la normale routine immediatamente dopo aver ottenuto le immagini. In uno studio precedente sul tessuto polmonare umano presso l'UMC di Amsterdam (47 pazienti), le immagini istopatologiche scattate dopo l'imaging con il microscopio HHG sono state valutate da un patologo. Si è riscontrato che anche l'imaging con il microscopio HHG non ha avuto alcun effetto sul tessuto o sulla sua accessibilità. La potenza del laser sul campione è di 5 mW, equivalente alla potenza di un puntatore laser.

I tessuti ottenuti, prima dell'ulteriore elaborazione secondo i processi clinici di routine, vengono posti in un contenitore speciale per l'imaging HHGM. Sia le piccole biopsie ottenute, ad esempio, durante la broncoscopia navigazionale, sia i tessuti di resezione chirurgica più grandi che richiedono tempi di scansione più lunghi vengono posti in questi contenitori speciali, minimamente inumiditi aggiungendo una piccola quantità di soluzione fisiologica (da una goccia a più gocce) durante l'imaging. Questo viene fatto per migliorare l'imaging e prevenire la potenziale disidratazione. Questa aggiunta di soluzione fisiologica non ha alcun effetto negativo sulle possibilità di valutazione successiva del tessuto da parte del patologo.

Il protocollo di ricerca qui descritto mira a raccogliere un gran numero di immagini HHGM durante le procedure di routine nella pratica clinica quotidiana, creando una libreria di immagini più ampia per comprendere le immagini HHGM, formare patologi e sviluppare un algoritmo AI per la futura diagnostica assistita da computer e/o o diagnostica automatica in loco. Le immagini raccolte durante la procedura non verranno utilizzate per il processo decisionale clinico.