Uno studio di fattibilità clinica di un cercatore fotoacustico

-Introduzione La presenza di metastasi linfatiche nelle pazienti con cancro al seno è un importante fattore prognostico per la sopravvivenza e un'accurata stadiazione porta ad un appropriato trattamento adiuvante. La biopsia del linfonodo sentinella (SLNb) è un metodo standard utilizzato per confermare le metastasi linfatiche ascellari regionali nei pazienti con cancro al seno. I linfonodi sentinella (SLN) sono un gruppo di linfonodi iniziali (LN) situati in prossimità del tumore e collegati tramite vasi linfatici (LV), ipoteticamente i primi che un tumore primario drena nel bacino linfatico regionale. Se le cellule tumorali metastatiche non vengono confermate nei SLN asportati, l'incidenza di morbilità, come il linfedema, può essere ridotta omettendo la dissezione linfonodale ascellare (ALND) non necessaria. La procedura SLNb è un metodo dual-modale che utilizza un tracciante radioattivo (ad esempio, 99mTc) e/o un colorante blu per identificare le SLN. Il tracciante radioattivo e il colorante blu vengono somministrati prima dell'intervento chirurgico e assorbiti dal sistema linfatico, per poi confluire nei SLN. Durante le procedure chirurgiche, i SLN vengono identificati attraverso l'ispezione visiva dei LV colorati in blu e il rilevamento della radioattività utilizzando una sonda gamma. I SLN identificati vengono successivamente asportati e inviati all'esame patologico per valutare il potenziale tumore metastatico.

Il metodo dual-modale migliora l'accuratezza e l'efficienza dell'identificazione SLN sfruttando i vantaggi distinti di ciascun metodo. Tuttavia, gli isotopi radioattivi nell’intervento chirurgico SLNb presentano un rischio intrinseco di esposizione alle radiazioni e richiedono strutture specializzate e personale medico qualificato. Questi fattori introducono complessità nella procedura chirurgica e creano ostacoli per l’implementazione del SLNb negli ospedali locali. Inoltre, la somministrazione di materiale radioattivo richiede tipicamente la collaborazione con un dipartimento di medicina nucleare, che limita l’utilizzo diretto da parte del chirurgo e può incidere sulla programmazione dell’intervento chirurgico. Infine, poiché gli isotopi radioattivi non forniscono informazioni visive, l’identificazione intuitiva delle SLN è impegnativa. D'altra parte, il colorante blu colora visivamente la rete linfatica, consentendo l'identificazione intuitiva dei SLN senza esposizione alle radiazioni. Tuttavia, fare affidamento sull'ispezione visiva dei SLN colorati in blu può introdurre variabilità intermedica e potenziali imprecisioni nell'identificazione dei SLN, a causa delle caratteristiche variabili della lesione come la presenza di tessuto adiposo e sangue. Queste limitazioni rendono difficile vedere il colorante blu all’interno dei LN, portando in definitiva a una ridotta sensibilità nel rilevamento delle SLN.

L'imaging o il rilevamento fotoacustico (PA) è una tecnica non ionizzante che utilizza le proprietà intrinseche di assorbimento della luce dei componenti dei tessuti biologici. Per generare segnali PA, un laser pulsato di nanosecondi induce ripetute espansioni termiche istantanee all'interno di un campione, creando onde acustiche. Queste onde acustiche vengono quindi catturate da un trasduttore a ultrasuoni e analizzate per confermare la presenza di costituenti specifici all'interno del campione. La tecnologia di rilevamento PA è in grado di rilevare LN colorati con elevata sensibilità e fornire una rappresentazione quantitativa in tempo reale. Questo metodo può determinare con precisione la presenza o l'assenza di SLN colorati che potrebbero essere stati indistinguibili attraverso l'ispezione visiva. Di conseguenza, può facilitare le procedure SLNb senza materiali radioattivi. Nei nostri studi precedenti, è stato ideato con successo un sistema all’avanguardia noto come cercatore fotoacustico (PAF). È straordinariamente efficace nel rilevare le SLN mantenendo un elevato rapporto segnale-rumore (SNR). Il PAF combina un manipolo laser a colorante a stato solido (SSD) e un trasduttore a ultrasuoni trasparente (TUT) in una configurazione precisamente coassiale. Questo studio descrive gli studi preclinici del PAF, che hanno confermato la sua capacità di rilevare accuratamente i SLN colorati di blu.

Questo studio clinico trasversale è stato condotto ex vivo per convalidare la fattibilità dell'utilizzo del PAF in un contesto clinico. Il processo conferma il segnale dei LN asportati identificati dal metodo dual-modal e dal PAF prima di inviarli alla patologia. Per determinarne le prestazioni di rilevamento, l'efficacia del PAF viene confrontata con il tasso di rilevamento della SLNb standard. I risultati stabiliscono la fattibilità clinica dell’utilizzo del PAF per SLNb, fornendo un’alternativa non radioattiva.

-Progetto dello studio: questo studio è stato condotto come studio ex vivo trasversale, in aperto, a braccio singolo all'interno di un singolo istituto per studiare l'efficacia del PAF rispetto ai metodi dual-modali standard per il rilevamento del linfonodo sentinella nel trattamento del cancro al seno . Le procedure SLNb hanno seguito le linee guida internazionali, utilizzando sia la mappatura dei radioisotopi che quella del colorante blu. Gli SLN sono stati identificati utilizzando la sonda gamma e l'ispezione visiva con colorante blu, quindi resecati ed etichettati per riconfermare l'analisi con sonda gamma e ispezione visiva con colorante blu. Successivamente, il PAF è stato impiegato per catturare i segnali dai LN. Per ridurre al minimo potenziali errori, quali errori di etichettatura ed errori di consegna del LN, il sistema PAF è stato collocato in sala operatoria. Nello studio sono state arruolate donne con diagnosi di cancro al seno che si sono presentate al Dipartimento di Chirurgia del Seno presso l'Ospedale St. Mary, Seoul, Repubblica di Corea.

-Biopsia del linfonodo sentinella: il SLNb è stato eseguito in conformità con le linee guida internazionali stabilite, utilizzando sia metodi di mappatura dei radioisotopi che del colorante blu. Allo studio hanno partecipato cinque oncologi chirurgici, tutti esperti nell'esecuzione di SLNb dual-modale standard e che comprendevano il protocollo clinico. Il radioisotopo (0,1 ml di 99mTc-fitato) è stato somministrato nel flesso linfatico sottocutaneo sotto l'areola da 30 minuti a 8 ore prima dell'intervento. Quando è iniziato l’intervento, l’operatore ha confermato la posizione del tumore. Quindi, un colorante blu (indaco carminio, 2-5 ml) è stato iniettato per via peritumorale o periareolare prima dell'incisione, con successivo massaggio per 1 minuto dopo l'iniezione. Il bacino nodale ascellare è stato esaminato attentamente utilizzando una sonda gamma portatile per rilevare segnali radioattivi ed esaminato visivamente ad occhio nudo per rilevare LN grossolanamente tinti di blu. L'identificazione dei SLN è continuata fino a quando non è stato rilevato alcun ulteriore segnale dalla sonda gamma o fino a quando non sono stati più trovati LN colorati in blu nei bacini nodali all'interno del campo operatorio. Per questo studio, gli SLN sono stati definiti come LN con un segnale della sonda gamma superiore al 10% del valore massimo del segnale e/o visibilmente colorati con colorante blu. Inoltre, in base all'esperienza del chirurgo, sono stati asportati anche LN anormalmente palpabili che non sono stati rilevati dalla sonda gamma e dall'ispezione visiva e questi sono stati etichettati come non-SLN. I SLN e i non-SLN sono stati ulteriormente esaminati dal PAF e successivamente sono stati inoltrati al dipartimento di patologia per l'analisi delle sezioni congelate.

-Dimensione del campione: per determinare la dimensione del campione richiesta per testare la non inferiorità del PAF e il metodo dual-modal, è stato utilizzato lo stimatore della dimensione del campione chi-quadrato di non inferiorità, impiegando un margine di non inferiorità del 5%, un valore significativo livello (alfa) del 5% e una potenza (1-beta) dell'80%. Basandosi su ricerche precedenti e sulla base dei dati sperimentali dei test, si è ipotizzato che il tasso di rilevamento visivo sarebbe stato di circa il 78% per i SLN e l'84% per i PAF. I calcoli hanno rivelato che sarebbero necessari un totale di 157 SLN, corrispondenti a circa 1,5 SLN per paziente, richiedendo quindi l'arruolamento di 115 pazienti per soddisfare i requisiti di dimensione del campione con un abbandono previsto del 10%.

-Metodi di analisi statica:

Gli endpoint primari, ovvero i tassi di rilevamento del SLN per la sonda gamma, l'ispezione visiva e il PAF, sono stati definiti come segue:

Tasso di rilevamento= (Numero di SLN rilevati)/(Numero totale di SLN) ×100 [%]

Gli endpoint secondari comprendevano i risultati di un'analisi di non inferiorità condotta utilizzando il test chi-quadrato. Inoltre, la sensibilità e la specificità sono state valutate mediante l'analisi della curva ROC come parte degli endpoint aggiuntivi. Per quanto riguarda gli endpoint primari e secondari, i SLN sono stati esaminati specificamente, escludendo i non-SLN per ridurre al minimo la potenziale soggettività del chirurgo.

È stato eseguito il test U di Wilcoxon Mann-Whitney per determinare il valore limite per il PAF e sono stati confrontati i significati statistici tra i gruppi 99mTc+/-, blu+/- e non iniettati. In un'analisi di non inferiorità, è stato eseguito un test chi-quadrato per confrontare le differenze di rischio per i linfonodi 99mTc+, blu+ e PAF+. Il t-test dei campioni indipendenti è stato utilizzato per altre distribuzioni normali, come età e BMI. Tutte le analisi statistiche in questo studio sono state condotte utilizzando MATLAB R2022a con Statistics and Machine Learning Toolbox.