結腸および直腸腫瘍組織の超音波および光音響イメージング
結腸および直腸腫瘍組織の超音波および光音響イメージングのパイロット研究
調査の概要
詳細な説明
研究者は、同時登録された光音響超音波内部直腸装置は、完全な臨床反応を持つ直腸癌患者の不必要な手術を大幅に減らすことができると仮定し、残存癌の患者を特定する際に高い感度を維持します。 提案された新しいイメージング技術と深い学習アルゴリズムを組み合わせて、外科医が直腸癌患者のネオアジュバント治療反応を予測するのを支援するリアルタイムイメージングツールを提供します。 このようなツールは、完全な反応を特定するための敏感な血管と％SO2のコントラストを提供し、それにより外科医が手術の推奨における感度と特異性を大幅に改善するのを支援します。 この研究は、1）SOCに基づいて直腸の外科的切除を受けるLARC患者のグループの技術を厳密に検証し、2）ネオアジュバント治療の過程を通じてLARC患者のグループを評価する技術の可能性を調査します。治療後監視。 プロジェクトを正常に完了すると、がん関連の結果を損なうことなく不必要な手術を減らし、罹患率とヘルスケアコストを削減することで、SOCを大幅に改善できる新しいイメージングツールが生まれます。
この試験では、研究者はネオアジュバント療法を完了した直腸癌患者を募集し、手術または非手術管理を受けます。 約86人の患者が募集されます。 30人の患者の最初のグループは、識別アルゴリズムを訓練/検証するために使用され、56人の患者の2番目のグループがテストコホートとして使用されます。 適格な患者には、ネオアジュバント療法を受けた直腸癌の患者が含まれ、標準的な内視鏡検査と磁気共鳴を伴う軸方向イメージングに基づいて不完全または不確定な反応があるとみなされました。 PAM/USは、手術前に行われます。
最初のトレーニングの後、研究外科医は、PAM/USイメージングの時点で、病変をPAM/米国の非CCRまたはPAM/US CCRのいずれかとして評価します。 外科医の読み物から盲目にされた研究放射線科医も、MRIに基づいて病変を評価します。 PAM/US-CNNSは、リーダーチームの診断を支援するリアルタイムイメージングツールを提供します。 患者の病理学的転帰は、標準的な病理学的評価により腫瘍回帰スコアに基づいて評価されます。 PAM/US-CNNSの支援を受けたリーダーチームの感度と特異性は、患者のテストコホートから取得されます。
この試験の探索的部分として、適格な患者のサブセットが3つの連続イメージング研究を受けるために選択されます：治療前、治療の途中（1週間の放射線の完了後、2か月の化学療法が続く）、および治療時結論（1週間の放射線の後に4か月の化学療法が続く）。 治療の結論では、標準的な臨床法（〜65％）によって残留腫瘍があるとみなされる人（〜65％）が手術に進みます。 患者の残りの35％について、活動性疾患の証拠がないため、監視が開始されます。 これらの患者の場合、シリアルイメージング検査は6か月ごとに行われます（標準検査と調整されます）。 再発しているとみなされる患者は手術を受けます。
登録されたすべての患者が手術または2年間の監視を完了すると、参加者はグループA（手術を受けた人）とグループB（非手術監視のみで治療するグループ）の2つのグループに分けられます。 主な結果として、グループAは光音響イメージングの精度を示します。 二次的な結果として、グループAは、腫瘍の血管系と％SO2が時間の経過とともにどのように変化するかを明らかにします。これにより、非PCR患者とは異なる反応がどのように異なるか、PAM/米国がこれらの以前の変化をどのように捉えるかについての新しい洞察が得られます。 調査員は、臨床システムでのSOC結果をフォローアップし、2年間の監視中にPAM/USの結果を5年間の病気のない生存と相関させます。
各患者を完全または非不完全なレスポンダーとして特定するために、調査員は、試験の前半に開発されたディープラーニングアルゴリズムの支援を受けて、リーダーチームと連続して40人の患者全員の光音響画像を分析します。 これらの定量的尺度、および定性的な局所的な血管系および％SO2の変化と米国の形態学的変化は、各時点で記録されます。 標準のMRIおよび内視鏡画像は独立して収集および分析されます。
この試験の最後の部分として、研究者は治療後の血管のパターンを探求し、術前治療と連続監視中に％SO2の変化を検討します。 結腸直腸癌の腫瘍血管新生は、代理マーカーとして微小血管密度（MVD）を使用してよく研究されています。 高レベルのMVDおよび血管内皮成長因子（VEGF）は生存率の低さを有意に予測しますが、血管と％SO2の変化のダイナミクスと化学放射線療法後の血管新生のメカニズムについてはほとんど知られていません。
研究者は、腫瘍床が腫瘍学的に破壊された微小血管パターンから、PCRが発生した正常な直腸に典型的な非常に規則的な建築に戻ることを観察していますが、このメカニズムはよく理解されていません。 対照的に、不均一でしばしば微小血管欠損領域は、治療完了時に残存癌のある腫瘍床で一貫して発見されています。 この新しいイメージングデバイスは、治療中および治療後に血管と％SO2の変化のダイナミクスを調査し、潜在的な直腸がんの再発を評価するための新しいプラットフォームとして機能します。 PAM/米国のイメージング研究に加えて、外科医は、治療前、治療前（手術がない場合）、および腫瘍再発の時点で、中央領域と腫瘍床の縁で生検を行います。 手術患者の場合、手術サンプルが使用されます。 具体的には、MVDとVEGFの発現は免疫組織化学染色によって評価され、両方とも腫瘍床の中心および腫瘍の縁でのPAM/米国の所見と定量的に相関します。 結果は、調査員が治療中および再発時に血管系の変化がイメージングの所見とどのように相関しているかを理解するのに役立ちます。
研究の種類
入学 (推定)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究連絡先
- 名前：William Chapman, Jr., M.D.
- 電話番号：314-454-7177
- メール：chapmanjr@wustl.edu
研究場所
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Missouri
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St Louis、Missouri、アメリカ、63110
- 募集
- Washington University School of Medicine
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副調査官：
- Matthew Mutch, M.D.
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副調査官：
- Steven Hunt, M.D.
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副調査官：
- Anup Shetty, M.D.
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副調査官：
- Paul Wise, M.D.
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副調査官：
- Quing Zhu, Ph.D.
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コンタクト：
- William Chapman, Jr., M.D.
- 電話番号：314-454-7177
- メール：chapmanjr@wustl.edu
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主任研究者：
- William Chapman, Jr., M.D.
-
副調査官：
- Adam Booth, M.D.
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
調査対象母集団
説明
包含基準:
- -腺腫性ポリープまたは任意の段階の結腸直腸癌の患者で、手術中の凍結切片分析なしで外科的切除を受けている
- 年齢 > 18 歳
- インフォームドコンセントを提供できる
in vivo イメージングに関する追加の包含基準
・肛門縁から15cm以内の病変
除外基準:
- 同意できない
- 凍結切片分析のための術中検体の採取は、患者の参加資格を剥奪します
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：他の
- 割り当て：非ランダム化
- 介入モデル：並列代入
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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他の：生体内イメージング
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- 中核となる光音響および超音波イメージングを使用した内部直腸イメージングデバイスが構築されています。
このプローブは、術中に直腸病理学の患者の間でin vivoイメージングを実行するために使用されます。
他の名前：
-組織サンプルに短パルスレーザービームが拡散的に浸透し、過渡的な温度上昇により音響波が放出される新興技術 -過渡的な音響波（フォトアコースティック波）は、サンプル周辺の超音波トランスデューサーによって測定されます -デバイスの解像度は、レーザー光の波長を変更し、受信機のスペクトル分析を行うことで調整可能です。
この方法により、ヒト大腸病理組織は複数種類のフォトアコースティック範囲（広義にはフォトアコースティック顕微鏡法とフォトアコースティックイメージング）で検査されます。
本研究は2段階で実施されます。
第2段階では、研究者は初期トレーニング後の臨床情報とフォトアコースティック情報に基づき、治療済み直腸の評価を提供します。
他の名前：
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実験的：リーダーチーム
外科医3名と放射線科医1名が、最初の30名の患者（グループ1）から得たPAM/US画像を用いて病変の評価方法を最初に訓練されます。
その後、初期訓練後に、2番目の56名の患者（グループ2）から得たPAM/USデータを用いて病変を評価します。
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- 中核となる光音響および超音波イメージングを使用した内部直腸イメージングデバイスが構築されています。
このプローブは、術中に直腸病理学の患者の間でin vivoイメージングを実行するために使用されます。
他の名前：
-組織サンプルに短パルスレーザービームが拡散的に浸透し、過渡的な温度上昇により音響波が放出される新興技術 -過渡的な音響波（フォトアコースティック波）は、サンプル周辺の超音波トランスデューサーによって測定されます -デバイスの解像度は、レーザー光の波長を変更し、受信機のスペクトル分析を行うことで調整可能です。
この方法により、ヒト大腸病理組織は複数種類のフォトアコースティック範囲（広義にはフォトアコースティック顕微鏡法とフォトアコースティックイメージング）で検査されます。
本研究は2段階で実施されます。
第2段階では、研究者は初期トレーニング後の臨床情報とフォトアコースティック情報に基づき、治療済み直腸の評価を提供します。
他の名前：
グループ1のデータを用いた初期トレーニング後、読影者は標準治療（SOC）情報に基づいて病変を非臨床的完全奏効者（non-cCR）または臨床的完全奏効者（cCR）に分類します。
PAM/US画像取得後、読影者はPAM/USデータを用いて病変の状態を再評価します。
各患者に対してPAM/USモデルの出力が生成され、読影者の評価と比較されます。
手術を受ける患者については、手術検体からの腫瘍退縮スコアを読影者の評価およびモデル出力と比較します。
非手術的経過観察中の患者については、2年フォローアップ時の臨床的奏効をモデル出力と比較します。
本研究は、PAM/USの支援がグループ2患者における残存腫瘍検出を改善するかどうかを評価します。
モデルは開発中であるため、新規データが入手可能になるにつれて反復的に再トレーニングおよびテストされます。
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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直腸がんと診断できる患者数
時間枠：約15分
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主要エンドポイントは、共登録されたPAM/USデータの使用を訓練された読影者が、手術病理結果をゴールドスタンダードとして、直腸がんをより高い感度と特異度で診断できるかどうかを確認することです。 SOCの感度と特異度は、読影者のcCRと非cCRに基づいて計算されます。追加のPAM/USデータを用いた感度と特異度は、読影者の修正されたcCRと非cCRに基づいて計算されます。PAM/USモデルの感度と特異度も手術病理結果を用いて計算されます。 |
約15分
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2年間の追跡調査後にcCRとしてクリアされた手術を受けていない患者数
時間枠：2年間のフォローアップ
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二次主要エンドポイントは、SOCを使用した読者のcCR対非cCR評価の感度と特異度、およびPAM/USデータを使用したPAM/USモデルのcCR対非cCR再評価の感度と特異度です。
このコホートの「グラウンドトゥルース」は、臨床データに基づく癌の再発がないことです。 |
2年間のフォローアップ
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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受信者操作特性曲線下面積 (ROC)
時間枠：約15分
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二次アウトカムは、パワー分析で与えられた統計的検出力を持つ患者コホートにおいて、受信者動作特性曲線（AUC）下面積を測定することにより、外科医のリスク管理および手術推奨を支援する共登録PAM/USの精度である。
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約15分
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生体組織サンプルを光音響イメージングで特性評価する
時間枠：約15分
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このアウトカムは、組織学的（ex vivo）所見と実験的画像を比較することにより定性的に測定されます。
各画像で分析される重要な特徴は、正常な結腸直腸組織の横断面構造と、腫瘍形成の状況における層状構造の喪失およびそれに対応する均等に分布した血管パターンとの比較です。
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約15分
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新規経直腸超音波プローブの性能特性（有害事象数による測定）
時間枠：約15分
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約15分
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新規直腸内超音波プローブの性能特性：イメージングレーザーによる組織損傷の証拠による測定
時間枠：約15分
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約15分
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新規直腸内超音波プローブの性能特性（検査完了に要する時間による測定）
時間枠：約15分
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約15分
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画像生成における変動性によって測定された新規経直腸的超音波プローブの性能特性
時間枠：約15分
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約15分
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協力者と研究者
捜査官
- 主任研究者：William Chapman, Jr., M.D.、Washington University School of Medicine
出版物と役立つリンク
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (推定)
研究の完了 (推定)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
その他の研究ID番号
- 201707066
- 1R01EB034398 (米国 NIH グラント/契約)
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
IPD プランの説明
- 共有可能なデータ - このプロジェクトに関連するコードおよび匿名化された患者データは、プロジェクト関連の結果の公開後、他の学術機関からの要求に応じて利用可能になります。
- 共有されるデータ - ここで報告される結果の基礎となる、開発された新しいニューラル ネットワークに関連するコードと共に、個々の参加者データ。 匿名化されるまで、データは共有されません。
- 誰とデータを共有するか - 一次研究チームによって承認された学術機関
IPD 共有時間枠
IPD 共有アクセス基準
- データにアクセスする目的 - 許可されるあらゆる目的。
- データを共有するためのメカニズム - 適切な関係者が研究チームによって承認されると、データは機関のファイル共有サービスを介して共有されます。
IPD 共有サポート情報タイプ
- STUDY_PROTOCOL
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
米国で製造され、米国から輸出された製品。
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