ARFI, VisR og DDAI ultralyd for å forbedre diskriminering av ondartet og ikke-responsiv brystkreft

Hovedmålet med brystkreftscreening er å identifisere tidlig stadium av kreft, eller precancerøse lesjoner, på et tidspunkt før symptomene dukker opp og når behandling sannsynligvis vil resultere i en kur. Screening er fordelaktig når det avverger sykdomsprogresjon til metastaser og/eller død, men bivirkninger for pasienter (og unødvendige medisinske utgifter) kan oppstå nedstrøms fra falske positiver og diskriminering av masser som ikke vil reagere på behandlingen. Sensitiviteten til digital mammografi, den gjeldende screeningstandarden i USA, er rapportert i området 0,40 til 0,85, med en positiv prediktiv verdi på 0,31. Sensitiviteten økes ved å øke mammografien med MR og B-Mode ultralyd, men falske positive rater kan også øke3. Det eksisterer et viktig behov for en screeningsteknologi som viser høy sensitivitet og spesifisitet for kreftdeteksjon med tidlig identifisering av ikke-responsive masser.

Dette presserende behovet kan dekkes ved å utnytte nye avbildningsbiomarkører. Spesielt har de mekaniske egenskapene til brystvev blitt brukt til kreftdeteksjon, med både elastisitet og viskositet demonstrert for å skille ondartede fra godartede lesjoner. Videre har vevsanisotropi vist seg å korrelere med kjernebiopsiresultat og tumorgrad, med store kreftformer betydelig mer anisotropiske enn små kreftformer. Viktigere, mens både MR og ultralyd kan brukes til å måle disse biomarkørene, gjør ultralydens kostnadseffektivitet og enkle implementering det en effektiv plattform å forfølge.

Det langsiktige målet med dette forskningsprogrammet er å utvikle et nytt ultralydbasert brystscreeningsverktøy for å forsterke mammografi. Som et kritisk første skritt mot å oppnå dette målet, er hovedmålet med den foreslåtte forskningen å evaluere in vivo den diagnostiske relevansen av ultralydavledede beregninger for stivhet, elastisitet, viskositet og anisotropi. Disse biomarkørene vil bli målt ved hjelp av nye, ikke-invasive ultralydteknologier under utvikling i Dr. Gallippis laboratorium: 1) Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) ultralyd for å spørre vevsstivhet, 2) Viskoelastisk respons (VisR) ultralyd for å vurdere vevs elastisitet og viskositet, og 3) Dynamic Displacement Anisotropy Imaging (DDAI) for måling av vevsanisotropi. Disse teknologiene har blitt demonstrert tidligere for å avgrense aterosklerose, muskeldystrofi og nyredysfunksjon.

A.1.2. Angi forskningsspørsmålet(e) (dvs. spesifikke studiemål og/eller hypoteser).

Etterforskerne antar at ultralydavledet stivhet, elastisitet, viskositet og anisotropi vil korrelere med malignitet i lesjonen og respons på behandling. For å teste denne hypotesen vil de forfølge følgende spesifikke mål:

Mål #1: Kvantifiser evnen til ultralydavledet stivhet, elastisitet, viskositet og anisotropi til å oppdage malignitet. ARFI-, VisR- og DDAI-avbildning vil bli utført på mistenkelige brystlesjoner hos 40 kvinner med BIRADS-4a, 4b, 4c eller -5 vurderinger. Den diagnostiske nøyaktigheten av bildemålinger vil analyseres, med malignitet bekreftet av histologi som utfall.

Mål #2: Kvantifiser evnen til ultralydavledet stivhet, elastisitet, viskositet og anisotropi til å forutsi en positiv respons på behandlingen. ARFI-, VisR- og DDAI-avbildninger vil bli utført serielt - en gang hver fjerde uke i løpet av neoadjuvant kjemoterapi (NAC) - på ondartede brystlesjoner hos 40 kvinner. Endringer i utfallsmålinger over tid vil være korrelert til generell reduksjon i tumorstørrelse (diameter og areal). Evnen til ultralydmålinger til å forutsi en positiv respons på behandlingen vil bli undersøkt. En positiv respons på behandlingen vil bli bestemt i henhold til retningslinjene for responsevaluering i solide svulster (RECIST).