Een klinische haalbaarheidsstudie van een foto-akoestische zoeker

-Inleiding De aanwezigheid van lymfatische metastasen bij borstkankerpatiënten is een belangrijke prognostische factor voor overleving, en nauwkeurige stadiëring leidt tot passende adjuvante behandeling. Schildwachtklierbiopsie (SLNb) is een standaardmethode om regionale oksellymfatische metastasen bij borstkankerpatiënten te bevestigen. Schildwachtlymfeklieren (SLN's) zijn een groep initiële lymfeklieren (LN's) die zich in de nabijheid van de tumor bevinden en verbonden zijn via lymfevaten (LV's), hypothetisch de eerste die een primaire tumor afvoert in het regionale lymfebekken. Als metastatische tumorcellen niet worden bevestigd in de weggesneden SLN's, kan de incidentie van morbiditeiten, zoals lymfoedeem, worden verminderd door onnodige okselklierdissectie (ALND) achterwege te laten. De SLNb-procedure is een dual-modale methode die gebruik maakt van een radioactieve tracer (bijvoorbeeld 99mTc) en/of blauwe kleurstof om de SLN's te identificeren. De radioactieve tracer en de blauwe kleurstof worden vóór de operatie toegediend en geabsorbeerd door het lymfestelsel, en uiteindelijk stromen ze naar de SLN's. Tijdens de chirurgische ingrepen worden de SLN's geïdentificeerd door visuele inspectie van blauwgekleurde LV's en detectie van radioactiviteit met behulp van een gammasonde. De geïdentificeerde SLN's worden vervolgens uitgesneden en verzonden voor pathologisch onderzoek om de potentiële metastatische tumor te beoordelen.

De dual-modale methode verbetert de nauwkeurigheid en efficiëntie van SLN-identificatie door gebruik te maken van de verschillende voordelen van elke methode. De radioactieve isotopen in de SLNb-operatie vormen echter een inherent risico op blootstelling aan straling en vereisen gespecialiseerde faciliteiten en bekwaam medisch personeel. Deze factoren introduceren complexiteit in de chirurgische procedure en creëren obstakels voor de implementatie van SLNb in lokale ziekenhuizen. Bovendien vereist de toediening van radioactief materiaal doorgaans samenwerking met een afdeling nucleaire geneeskunde, wat het directe gebruik door de chirurg beperkt en van invloed kan zijn op de chirurgische planning. Ten slotte is de intuïtieve identificatie van SLN's een uitdaging, omdat radioactieve isotopen geen visuele informatie verschaffen. Aan de andere kant kleurt blauwe kleurstof visueel het lymfatische netwerk, waardoor de intuïtieve identificatie van SLN's mogelijk wordt zonder blootstelling aan straling. Als u echter vertrouwt op visuele inspectie van blauwgekleurde SLN's, kan dit leiden tot variabiliteit tussen artsen en mogelijke onnauwkeurigheden bij het identificeren van SLN's, als gevolg van variabele laesiekenmerken zoals de aanwezigheid van vetweefsel en bloed. Deze beperkingen maken het een uitdaging om blauwe kleurstof binnen LN's te zien, wat uiteindelijk leidt tot verminderde gevoeligheid bij de SLN-detectie.

Foto-akoestische (PA) beeldvorming of detectie is een niet-ioniserende techniek die gebruik maakt van de intrinsieke lichtabsorptie-eigenschappen van biologische weefselcomponenten. Om PA-signalen te genereren, induceert een gepulseerde laser van nanoseconden herhaalde onmiddellijke thermische uitzettingen in een monster, waardoor akoestische golven ontstaan. Deze akoestische golven worden vervolgens opgevangen door een ultrasone transducer en geanalyseerd om de aanwezigheid van specifieke bestanddelen in het monster te bevestigen. PA-detectietechnologie kan met kleurstof gekleurde LN's met hoge gevoeligheid detecteren en een realtime kwantitatieve weergave bieden. Deze methode kan nauwkeurig de aan- of afwezigheid bepalen van gekleurde SLN's die mogelijk niet te onderscheiden waren door visuele inspectie. Bijgevolg kan het SLNb-procedures zonder radioactieve materialen vergemakkelijken. In onze eerdere onderzoeken werd met succes een geavanceerd systeem ontwikkeld dat bekend staat als de foto-akoestische zoeker (PAF). Het is opmerkelijk effectief bij het detecteren van SLN's terwijl een hoge signaal-ruisverhouding (SNR) behouden blijft. De PAF combineert een solid-state dye (SSD) laserhandstuk en een transparante ultrasone transducer (TUT) in een nauwkeurig coaxiale configuratie. Deze studie beschrijft preklinische onderzoeken met de PAF, die het vermogen bevestigden om blauwgekleurde SLN's nauwkeurig te detecteren.

Deze cross-sectionele klinische studie werd ex vivo uitgevoerd om de haalbaarheid van het gebruik van de PAF in een klinische setting te valideren. Het proces bevestigt het signaal van uitgesneden LN's geïdentificeerd door de dual-modale methode en de PAF voordat ze naar de pathologie worden gestuurd. Om de detectieprestaties ervan te bepalen, wordt de effectiviteit van PAF vergeleken met het detectiepercentage van standaard SLNb. De resultaten bevestigen de klinische haalbaarheid van het gebruik van PAF voor SLNb, dat een niet-radioactief alternatief biedt.

- Onderzoeksopzet: dit onderzoek werd uitgevoerd als een cross-sectioneel, open-label ex vivo-onderzoek met één arm binnen één enkele instelling om de werkzaamheid van PAF te onderzoeken in vergelijking met standaard dual-modale methoden voor SLN-detectie bij de behandeling van borstkanker . De SLNb-procedures volgden internationale richtlijnen, waarbij gebruik werd gemaakt van zowel radio-isotopen- als blauwe kleurstofkaarten. SLN's werden geïdentificeerd met behulp van visuele inspectie met gammasonde en blauwe kleurstof, vervolgens verwijderd en geëtiketteerd om de visuele inspectie met gammasonde en blauwe kleurstof opnieuw te bevestigen. Vervolgens werd PAF gebruikt om signalen van de LN's op te vangen. Om potentiële fouten zoals etiketteringsfouten en LN-leveringsfouten tot een minimum te beperken, werd het PAF-systeem in de operatiekamer geplaatst. Aan de studie namen vrouwen deel met de diagnose borstkanker die zich presenteerden op de afdeling Borstchirurgie van het St. Mary's Hospital in Seoul, Zuid-Korea.

-Schildwachtklierbiopsie: De SLNb werd uitgevoerd in overeenstemming met vastgestelde internationale richtlijnen, waarbij gebruik werd gemaakt van zowel radio-isotoop- als blauwe kleurstofkarteringsmethoden. Aan het onderzoek namen vijf chirurgische oncologen deel, die allemaal ervaring hadden met het uitvoeren van standaard dual-modale SLNb en het klinische protocol begrepen. De radio-isotoop (0,1 ml 99mTc-fytaat) werd binnen 30 minuten tot 8 uur voorafgaand aan de operatie toegediend in de subdermale lymfatische flexus onder de tepelhof. Toen de operatie begon, bevestigde de operator de locatie van de tumor. Vervolgens werd vóór de incisie een blauwe kleurstof (indigokarmijn, 2-5 ml) peritumoraal of periareolair geïnjecteerd, gevolgd door massage gedurende 1 minuut na injectie. Het okselknoopbekken werd nauwkeurig onderzocht met behulp van een draagbare gammasonde om radioactieve signalen te detecteren en visueel onderzocht met het blote oog om sterk blauwgekleurde LN's te detecteren. De identificatie van SLN's ging door totdat er geen verder signaal werd gedetecteerd door de gammasonde of er geen blauwgekleurde LN's meer werden gevonden in de knoopbekkens binnen het operatieveld. Voor dit onderzoek werden SLN's gedefinieerd als LN's met een gammasondesignaal groter dan 10% van de maximale signaalwaarde en/of zichtbaar gekleurd met blauwe kleurstof. Bovendien werden, op basis van de ervaring van de chirurg, ook abnormaal voelbare LN's die niet werden gedetecteerd door gammasonde en visuele inspectie weggesneden, en deze werden bestempeld als niet-SLN's. De SLN's en niet-SLN's werden verder onderzocht door PAF en vervolgens doorgestuurd naar de afdeling pathologie voor vriescoupesanalyse.

- Steekproefomvang: Om de vereiste steekproefomvang te bepalen voor het testen van de niet-inferioriteit van PAF en de dual-modale methode, werd de niet-inferioriteit chi-kwadraat steekproefomvangschatter gebruikt, waarbij een niet-inferioriteitsmarge van 5% werd gebruikt, een significantie niveau (alfa) van 5% en een vermogen (1-bèta) van 80%. Op basis van eerder onderzoek en op basis van experimentele gegevens uit tests werd aangenomen dat het visuele detectiepercentage ongeveer 78% zou bedragen voor SLN's en 84% voor PAF. Uit berekeningen bleek dat er in totaal 157 SLN's nodig zouden zijn, overeenkomend met ongeveer 1,5 SLN's per patiënt, waardoor de inschrijving van 115 patiënten nodig zou zijn om aan de vereisten voor de steekproefomvang te voldoen, met een verwachte uitval van 10%.

-Statische analysemethoden:

De primaire eindpunten, namelijk de SLN-detectiepercentages voor de gammasonde, visuele inspectie en PAF, werden als volgt gedefinieerd:

Detectiepercentage= (aantal gedetecteerde SLN's)/(totaal aantal SLN's) ×100 [%]

De secundaire eindpunten omvatten de resultaten van een non-inferioriteitsanalyse uitgevoerd met behulp van de chikwadraattoets. Bovendien werden de gevoeligheid en specificiteit beoordeeld door middel van ROC-curveanalyse als onderdeel van de aanvullende eindpunten. Wat de primaire en secundaire eindpunten betreft, werden SLN's specifiek onderzocht, waarbij niet-SLN's werden uitgesloten om de potentiële subjectiviteit van de chirurg te minimaliseren.

De Wilcoxon Mann-Whitney U-Test werd uitgevoerd om de grenswaarde voor de PAF te bepalen, en de statistische significanties tussen 99mTc+/-, blue+/- en niet-geïnjecteerde groepen werden vergeleken. In een non-inferioriteitsanalyse werd een chikwadraattest uitgevoerd om de risicoverschillen voor 99mTc+-, blue+- en PAF+-klieren te vergelijken. De Independent Samples t-test werd gebruikt voor andere normale verdelingen, zoals leeftijd en BMI. Alle statistische analyses in dit onderzoek zijn uitgevoerd met behulp van MATLAB R2022a met de Statistics and Machine Learning Toolbox.