광음향 측정기의 임상 타당성 조사

-서론 유방암 환자에서 림프계 전이의 유무는 생존에 중요한 예후인자이며, 정확한 병기결정은 적절한 보조치료로 이어진다. 감시 림프절 생검(SLNb)은 유방암 환자의 국소 액와 림프 전이를 확인하는 데 사용되는 표준 방법입니다. 감시 림프절(SLN)은 종양에 근접하고 림프관(LV)을 통해 연결된 초기 림프절(LN) 그룹으로, 가상적으로 원발성 종양이 국소 림프 분지에서 배수되는 첫 번째 림프절입니다. 절제된 감시 림프절에서 전이성 종양 세포가 확인되지 않는 경우, 불필요한 겨드랑이 림프절 절제술(ALND)을 생략하여 림프부종과 같은 질병의 발생률을 줄일 수 있습니다. SLNb 절차는 SLN을 식별하기 위해 방사성 추적자(예: 99mTc) 및/또는 청색 염료를 활용하는 이중 모드 방법입니다. 방사성 추적자와 청색 염료는 수술 전에 투여되어 림프계에 흡수되어 결국 SLN으로 흘러 들어갑니다. 수술 과정에서 SLN은 파란색으로 염색된 LV의 육안 검사와 감마 프로브를 사용한 방사능 검출을 통해 식별됩니다. 확인된 SLN은 이어서 절제되어 잠재적인 전이성 종양을 평가하기 위한 병리학적 검사를 위해 보내집니다.

이중 모달 방법은 각 방법의 뚜렷한 장점을 활용하여 SLN 식별의 정확성과 효율성을 향상시킵니다. 그러나 SLNb 수술의 방사성 동위원소는 방사선 노출 위험을 내재하며 전문 시설과 숙련된 의료진이 필요합니다. 이러한 요인으로 인해 수술 절차가 복잡해지고 지역 병원에서 SLNb를 구현하는 데 장애물이 됩니다. 더욱이, 방사성 물질의 투여에는 일반적으로 핵의학과와의 협력이 필요하며, 이는 외과 의사의 직접적인 사용을 제한하고 수술 일정에 영향을 미칠 수 있습니다. 마지막으로 방사성 동위원소는 시각적 정보를 제공하지 않기 때문에 SLN을 직관적으로 식별하는 것이 어렵습니다. 반면, 파란색 염료는 림프 네트워크를 시각적으로 얼룩지게 하여 방사선 노출 없이 SLN을 직관적으로 식별할 수 있습니다. 그러나 파란색으로 염색된 SLN의 육안 검사에 의존하면 지방 조직 및 혈액의 존재와 같은 다양한 병변 특성으로 인해 의사 간 가변성과 SLN 식별에 잠재적인 부정확성이 발생할 수 있습니다. 이러한 제한으로 인해 LN 내에서 파란색 염료를 보는 것이 어려워져 궁극적으로 SLN 감지의 감도가 감소합니다.

광음향(PA) 이미징 또는 감지는 생물학적 조직 구성 요소 고유의 광 흡수 특성을 활용하는 비이온화 기술입니다. PA 신호를 생성하기 위해 나노초 펄스 레이저는 샘플 내에서 반복적인 순간 열 팽창을 유도하여 음파를 생성합니다. 그런 다음 이러한 음파를 초음파 변환기로 포착하고 분석하여 샘플 내 특정 성분의 존재를 확인합니다. PA 감지 기술은 염료로 염색된 LN을 높은 감도로 감지하고 실시간 정량적 표현을 제공할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 육안 검사로는 구별할 수 없었던 염색된 SLN의 유무를 정확하게 확인할 수 있습니다. 결과적으로 방사성 물질 없이 SLNb 절차를 용이하게 할 수 있습니다. 이전 연구에서는 광음향 파인더(PAF)로 알려진 최첨단 시스템이 성공적으로 고안되었습니다. 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 유지하면서 SLN을 감지하는 데 매우 효과적입니다. PAF는 SSD(고체 염료) 레이저 핸드피스와 투명한 TUT(초음파 변환기)를 정밀한 동축 구성으로 결합합니다. 이 연구는 파란색으로 염색된 SLN을 정확하게 감지하는 능력을 확인한 PAF의 전임상 시험을 설명합니다.

이 단면 임상 연구는 임상 환경에서 PAF 사용의 타당성을 검증하기 위해 생체 외에서 수행되었습니다. 이 프로세스는 이중 모달 방법과 PAF로 식별된 절제된 LN의 신호를 확인한 후 병리학으로 보냅니다. 탐지 성능을 결정하기 위해 PAF의 효율성을 표준 SLNb의 탐지율과 비교합니다. 결과는 SLNb에 PAF를 사용하여 비방사성 대안을 제공하는 임상적 타당성을 확립했습니다.

- 연구 설계: 이 연구는 유방암 치료에서 SLN 검출을 위한 표준 이중 모드 방법과 비교하여 PAF의 효능을 조사하기 위해 단일 기관 내에서 단면적, 개방형, 단일군 생체 외 연구로 수행되었습니다. . SLNb 절차는 방사성 동위원소와 청색 염료 매핑을 모두 사용하여 국제 지침을 따랐습니다. SLN은 감마 프로브와 청색 염료 육안 검사를 사용하여 식별한 후 절제하고 라벨링하여 감마 프로브와 청색 염료 육안 검사를 통해 재확인했습니다. 그 후, PAF를 사용하여 LN의 신호를 캡처했습니다. 라벨링 실수 및 LN 전달 오류와 같은 잠재적인 오류를 최소화하기 위해 PAF 시스템을 수술실에 배치했습니다. 이 연구에는 대한민국 서울 성모병원 유방외과에 내원한 유방암 진단을 받은 여성이 등록되었습니다.

- 감시 림프절 생검: SLNb는 방사성 동위원소 및 청색 염료 매핑 방법을 모두 활용하여 확립된 국제 지침에 따라 수행되었습니다. 5명의 외과 종양 전문의가 연구에 참여했으며, 이들 모두는 표준 이중 모드 SLNb 수행 경험이 있었고 임상 프로토콜을 이해했습니다. 수술 전 30분에서 8시간 이내에 방사성 동위원소(99mTc-phytate 0.1mL)를 유륜 아래 피하 림프 굴곡에 투여했습니다. 수술이 시작되자 시술자는 종양의 위치를 ​​확인했다. 그런 다음 절개 전 파란색 염료(인디고 카민, 2-5 ml)를 종양 주위 또는 유륜 주위에 주입하고 주입 후 1분간 마사지했습니다. 방사성 신호를 감지하기 위해 휴대용 감마 프로브를 사용하여 겨드랑이 노드 유역을 면밀히 검사하고 육안으로 육안으로 검사하여 심하게 파란색으로 염색된 LN을 감지했습니다. SLN의 식별은 감마 프로브에 의해 더 이상 신호가 감지되지 않거나 파란색으로 염색된 LN이 작업 필드 내의 절점 유역에서 더 이상 발견되지 않을 때까지 계속되었습니다. 이 연구에서 SLN은 감마 프로브 신호가 최대 신호 값의 10%를 초과하거나 파란색 염료로 눈에 띄게 염색된 LN으로 정의되었습니다. 또한, 외과의사의 경험에 기초하여, 감마 탐침 및 육안 검사로 검출되지 않은 비정상적으로 만져지는 림프절도 절제되었으며, 이를 비SLN으로 분류하였다. SLN과 비-SLN은 PAF에서 추가 검사를 받은 후 냉동 절편 분석을 위해 병리과로 전달되었습니다.

- 표본 크기: PAF의 비열등성 및 이중 모달 방법을 테스트하는 데 필요한 표본 크기를 결정하기 위해 비열등성 카이제곱 표본 크기 추정기를 활용했으며, 비열등성 마진 5%를 사용했습니다. 레벨(알파)은 5%, 검정력(1베타)은 80%입니다. 이전 연구와 테스트의 실험 데이터를 바탕으로 시각적 감지율은 SLN의 경우 약 78%, PAF의 경우 84%로 가정되었습니다. 계산 결과, 환자당 약 1.5개의 SLN에 해당하는 총 157개의 SLN이 필요할 것으로 나타났습니다. 따라서 표본 크기 요구 사항을 충족하려면 10%의 탈락이 예상되는 환자 115명의 등록이 필요합니다.

-정적 분석 방법:

감마 탐침, 육안 검사 및 PAF에 대한 SLN 검출률인 1차 평가변수는 다음과 같이 정의되었습니다.

탐지율 = (검출된 SLN 수)/(총 SLN 수) ×100 [%]

2차 평가변수에는 카이제곱 검정을 사용하여 수행된 비열등성 분석 결과가 포함되었습니다. 또한 추가 평가변수의 일부로 ROC 곡선 분석을 통해 민감도와 특이도를 평가했습니다. 1차 및 2차 평가변수와 관련하여 잠재적인 외과의사 주관성을 최소화하기 위해 비SLN을 제외하고 SLN을 구체적으로 검사했습니다.

PAF의 컷오프를 결정하기 위해 Wilcoxon Mann-Whitney U-Test를 수행하였고, 99mTc+/-, blue+/-, 비주사군 간의 통계적 유의성을 비교하였습니다. 비열등성 분석에서는 99mTc+, blue+ 및 PAF+ 노드의 위험 차이를 비교하기 위해 카이제곱 테스트를 수행했습니다. 연령 및 BMI와 같은 다른 정규 분포에는 독립 표본 t- 테스트가 사용되었습니다. 본 연구의 모든 통계 분석은 Statistics and Machine Learning Toolbox와 함께 MATLAB R2022a를 사용하여 수행되었습니다.