光音響ファインダーの臨床実現可能性研究

-はじめに 乳がん患者におけるリンパ転移の存在は生存の重要な予後因子であり、正確な病期分類は適切な補助療法につながります。 センチネルリンパ節生検 (SLNb) は、乳がん患者の局所腋窩リンパ転移を確認するために使用される標準的な方法です。 センチネルリンパ節 (SLN) は、腫瘍に近接して位置し、リンパ管 (LV) を介して接続されている初期リンパ節 (LN) のグループであり、仮説上、原発腫瘍が局所リンパ管に流入する最初のリンパ節です。 切除した SLN で転移性腫瘍細胞が確認されない場合、不必要な腋窩リンパ節郭清（ALND）を省略することで、リンパ浮腫などの罹患率を減らすことができます。 SLNb 手順は、放射性トレーサー (99mTc など) および/または青色色素を利用して SLN を識別するデュアルモーダルな方法です。 放射性トレーサーと青色色素は手術前に投与され、リンパ系に吸収され、最終的に SLN に流れ込みます。 外科的処置中、SLN は青色に染色された LV の目視検査とガンマ プローブを使用した放射能検出によって識別されます。 特定された SLN はその後切除され、転移性腫瘍の可能性を評価するために病理学的検査に送られます。

デュアルモーダル手法は、各手法の明確な利点を活用することで、SLN 識別の精度と効率を向上させます。 しかし、SLNb 手術における放射性同位元素には放射線被ばくのリスクが内在しており、専門の施設と熟練した医療従事者が必要です。 これらの要因により、外科手術が複雑になり、地元の病院での SLNb の導入に障害が生じます。 さらに、放射性物質の投与には通常、核医学部門との協力が必要ですが、外科医による直接の使用が制限され、手術のスケジュールに影響を与える可能性があります。 最後に、放射性同位体は視覚的な情報を提供しないため、SLN を直感的に識別することは困難です。 一方、青色の色素はリンパ管網を視覚的に染色するため、放射線被ばくなしで SLN を直感的に識別できます。 ただし、青色に染色された SLN の目視検査に依存すると、脂肪組織や血液の存在などの病変の特徴が変化するため、SLN の識別に医師間のばらつきや潜在的な不正確さが生じる可能性があります。 これらの制限により、LN 内の青色色素を確認することが困難になり、最終的には SLN 検出の感度の低下につながります。

光音響 (PA) イメージングまたはセンシングは、生体組織成分の固有の光吸収特性を利用する非イオン化技術です。 PA信号を生成するには、ナノ秒パルスレーザーがサンプル内で繰り返し瞬間的な熱膨張を引き起こし、音波を生成します。 これらの音波は超音波トランスデューサーによって捕捉され、サンプル内の特定の成分の存在を確認するために分析されます。 PA センシング技術は、色素染色された LN を高感度で検出し、リアルタイムの定量的表現を提供します。 この方法では、目視検査では区別できなかった染色 SLN の有無を正確に判断できます。 その結果、放射性物質を使用せずに SLNb 処置を容易にすることができます。 私たちのこれまでの研究では、光音響ファインダー（PAF）として知られる最先端のシステムの考案に成功しました。 高い信号対雑音比 (SNR) を維持しながら、SLN を検出するのに非常に効果的です。 PAF は、ソリッド ステート ダイ (SSD) レーザー ハンドピースと透明な超音波トランスデューサー (TUT) を正確に同軸構成で組み合わせています。 この研究では、青色に染色された SLN を正確に検出する能力を確認した PAF の前臨床試験について説明します。

この横断臨床研究は、臨床現場での PAF の使用の実現可能性を検証するために ex vivo で実施されました。 このプロセスでは、病理学に送る前に、デュアルモーダル法と PAF によって特定された切除された LN からのシグナルを確認します。 検出性能を決定するために、PAF の有効性が標準 SLNb の検出率と比較されます。 この結果は、SLNb に PAF を使用する臨床的実現可能性を確立し、非放射性代替手段を提供します。

-研究デザイン：この研究は、乳がん治療におけるSLN検出の標準的なデュアルモーダル法と比較したPAFの有効性を調査するために、単一施設内での横断的、非盲検、単群ex vivo研究として実施されました。 。 SLNb 手順は国際ガイドラインに従い、放射性同位体と青色色素マッピングの両方を使用しました。 SLN は、ガンマ プローブと青色色素の視覚検査を使用して特定され、その後切除および標識されて、ガンマ プローブと青色色素の視覚検査で再確認されました。 その後、PAF を使用して LN からの信号を捕捉しました。 ラベル貼り間違いや LN 配送エラーなどの潜在的なエラーを最小限に抑えるために、PAF システムは手術室に設置されました。 この研究には、韓国ソウルの聖マリア病院乳腺外科を受診した乳がんと診断された女性が登録された。

-センチネルリンパ節生検：SLNbは、確立された国際ガイドラインに従って、放射性同位元素と青色色素マッピング法の両方を利用して実施されました。 この研究には5人の外科腫瘍医が参加し、全員が標準デュアルモーダルSLNbの実施経験があり、臨床プロトコールを理解していました。 放射性同位体（99mTc-フィチン酸塩0.1mL）を手術前の30分から8時間以内に乳輪の下の皮下リンパ管に投与した。 手術が始まると、術者は腫瘍の位置を確認した。 次に、青色染料 (インジゴカルミン、2 ～ 5 ml) を切開前に腫瘍周囲または乳輪周囲に注射し、その後注射後 1 分間マッサージしました。 腋窩リンパ節盆地は、放射性シグナルを検出するためにハンドヘルドガンマプローブを使用して詳しく検査され、肉眼で視覚的に検査されて、著しく青く染まったLNを検出した。 SLN の同定は、ガンマ プローブによって信号が検出されなくなるか、または手術野内の結節盆地で青色に染色された LN が検出されなくなるまで続けられました。 この研究では、SLN は、最大シグナル値の 10% を超えるガンマ プローブ シグナルを持つ LN、および/または青色色素で目に見えて染色される LN として定義されました。 さらに、外科医の経験に基づいて、ガンマ線プローブや視覚検査では検出されなかった異常に触知可能な LN も切除され、これらは非 SLN としてラベル付けされました。 SLN と非 SLN は PAF によってさらに検査され、その後凍結切片分析のために病理学部門に送られました。

-サンプルサイズ：PAFの非劣性とデュアルモーダル法のテストに必要なサンプルサイズを決定するために、有意差である5％の非劣性マージンを採用した非劣性カイ二乗サンプルサイズ推定量が利用されました。レベル (アルファ) は 5%、パワー (1-ベータ) は 80% です。 先行研究とテストの実験データに基づいて、視覚による検出率は SLN で約 78%、PAF で 84% であると想定されました。 計算の結果、合計 157 個の SLN が必要であることが判明しました。これは、患者あたり約 1.5 個の SLN に相当します。したがって、10% の脱落が予想されるサンプル サイズ要件を満たすには、115 人の患者の登録が必要です。

-静的解析方法:

主要評価項目は、ガンマ プローブ、視覚検査、および PAF の SLN 検出率であり、次のように定義されました。

検出率=(検出されたSLNの数)/(総SLNの数)×100[%]

副次評価項目には、カイ二乗検定を使用して実施された非劣性分析の結果が含まれていました。 さらに、追加エンドポイントの一部として、ROC 曲線分析を通じて感度と特異性が評価されました。 一次エンドポイントと二次エンドポイントに関しては、潜在的な外科医の主観を最小限に抑えるために非 SLN を除外して、SLN が特に検査されました。

PAF のカットオフを決定するために Wilcoxon Mann-Whitney U 検定を実行し、99mTc+/-、blue+/-、および非注射グループ間の統計的有意性を比較しました。 非劣性分析では、カイ二乗検定を実行して、99mTc+、blue+、および PAF+ リンパ節のリスク差を比較しました。 独立したサンプルの t 検定は、年齢や BMI などの他の正規分布に使用されました。 この研究におけるすべての統計解析は、MATLAB R2022a と Statistics and Machine Learning Toolbox を使用して実行されました。