Ultralyd og fotoakustisk avbildning av tykktarms- og rektaltumorvev

Etterforskerne antar at en samregistrert fotoakustisk ultralyd endorektal enhet kan redusere unødvendige kirurgier betydelig hos endetarmskreftpasienter med fullstendig klinisk respons, samtidig som de opprettholder høy følsomhet ved å identifisere de med gjenværende kreft. Den foreslåtte nye avbildningsteknikken kombinert med dyp-læringsalgoritmer vil gi et sanntidsbildingsverktøy for å hjelpe kirurger med å forutsi neoadjuvansbehandlingsresponsen hos pasienter med endetarmskreft. Et slikt verktøy vil tilby sensitive vaskulære og %SO2 -kontrast for å identifisere komplette responser, og dermed hjelpe kirurger med å forbedre følsomheten og spesifisiteten i kirurgi -anbefalinger betydelig. Studien vil 1) grundig validere teknikken i en gruppe LARC -pasienter som vil gjennomgå kirurgisk reseksjon av endetarmen basert på SOC, og 2) utforske teknikkens potensial i å vurdere en gruppe LARC -pasienter gjennom løpet av neoadjuvantbehandling og i Overvåking etter behandling. Vellykket gjennomføring av prosjektet vil resultere i et nytt avbildningsverktøy som kan forbedre SOC betydelig ved å redusere unødvendig kirurgi uten at det går ut over kreftrelaterte utfall og dermed reduserer sykelighet og helseomsorgskostnader.

I denne studien vil etterforskerne rekruttere pasienter med endetarmskreft som har fullført neoadjuvant terapi og vil gjennomgå kirurgi eller ikke -operativ behandling. Omtrent 86 pasienter vil bli rekruttert. Den første gruppen av 30 pasienter vil bli brukt til å trene/validere identifikasjonsalgoritmer, og den andre gruppen på 56 pasienter vil bli brukt som testkohort. Kvalifiserte pasienter vil inkludere de med endetarmskreft som fikk neoadjuvansbehandling og ble ansett for å enten ha ufullstendig eller ubestemt respons basert på standard endoskopi og aksial avbildning med magnetisk resonans. Pam/USA vil bli utført før operasjonen.

Etter innledende trening vil studiekirurgen klassifisere lesjonen som enten PAM/US Non-CCR eller PAM/US CCR på tidspunktet for PAM/US-avbildning. Studiens radiolog, blendet fra kirurgens lest, vil også rangere lesjonen basert på MR. PAM/US-CNNs gir et sanntidsavbildningsverktøy for å hjelpe leserteamet i diagnose. De patologiske resultatene av pasientene vil bli vurdert basert på tumorregresjonspoeng ved standard patologisk evaluering. Følsomheten og spesifisiteten til leserteamet assistert av PAM/US-CNNs vil bli oppnådd fra testkohorten av pasienter.

Som en utforskende del av denne studien vil en undergruppe av kvalifiserte pasienter bli valgt til å gjennomgå tre serielle avbildningsstudier: ved forbehandling, halvveis i behandlingen (etter fullføring av en ukes stråling etterfulgt av 2 måneders cellegift), og ved behandling Konklusjon (etter en ukes stråling etterfulgt av 4 måneders cellegift). Ved behandlingskonklusjonen vil de som anses å ha gjenværende tumor ved standard kliniske metoder (~ 65%) fortsette til operasjonen. For de resterende 35% av pasientene, uten bevis for aktiv sykdom, vil overvåking bli satt i gang. For disse pasientene vil serielle avbildningsundersøkelser bli utført hvert halvår (koordinert med standardundersøkelser). Pasienter som anses å få en gjentakelse vil gjennomgå kirurgi.

Når hver påmeldt pasient har fullført enten operasjon eller to års overvåking, vil deltakerne bli delt inn i to grupper: gruppe A (de som gjennomgikk kirurgi) og gruppe B (de som kun behandles med ikke -operativ overvåking). Som det primære utfallet vil gruppe A demonstrere nøyaktigheten av fotoakustisk avbildning. Som et sekundært utfall vil gruppe A avsløre hvordan tumor vaskulatur og %SO2 endres over tid, noe som kan gi ny innsikt i hvordan komplette responspasienter reagerer annerledes enn pasienter som ikke er PCR og hvordan PAM/USA kan fange disse tidligere endringene. Etterforskerne vil følge opp sine SOC-resultater i det kliniske systemet og korrelere PAM/USAs resultater under den 2-årige overvåkningen med sin fem år lange sykdomsfrie overlevelse.

For å identifisere hver pasient som en komplett eller ikke-fullstendig responder, vil etterforskerne analysere fotoakustiske bilder av alle 40 pasienter serielt med leserteamet assistert av dyp læringsalgoritmer utviklet tidligere i studien. Disse kvantitative tiltakene, så vel som alle kvalitative lokale vaskulatur- og %SO2 -endringer og amerikanske morfologiske endringer, vil bli registrert på hvert tidspunkt. Standard MR- og endoskopiske bilder vil bli samlet inn uavhengig.

Som en siste del av denne studien, vil etterforskerne utforske mønstre av vaskulære etter behandling etter behandling og %SO2 under preoperativ behandling og seriell overvåking. Tumorangiogenese ved tykktarmskreft har blitt studert godt ved bruk av mikrovessertetthet (MVD) som en surrogatmarkør. Mens høye nivåer av MVD og vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF) betydelig forutsier dårlig overlevelse, er lite kjent om dynamikken i vaskulære og %SO2 -endringer og mekanismene for neovaskularisering etter kjemoradiasjon.

Etterforskerne har observert at tumorsenger vender tilbake fra onkologisk forstyrrede mikrovaskulære mønstre til svært vanlig arkitektur som er typisk for det normale endetarmen der PCR har oppstått, selv om denne mekanismen ikke er godt forstått. I kontrast har heterogene og ofte mikrovaskulære mangelfulle regioner blitt funnet konsekvent i tumorsenger med restkreft ved fullføring av behandlingen. Denne nye avbildningen kan tjene som en ny plattform for å undersøke dynamikken i vaskulære og %SO2 -endringer under og etter terapi og for å vurdere potensiell residiv i endetarmen tidlig. I tillegg til PAM/USA -avbildningsstudier, vil kirurgen utføre biopsier i det sentrale området og kantene av tumorsengen før behandling, ved fullføring av behandling (hvis ingen kirurgi), og på tidspunktet for tumor reoccurrence. For pasienter med kirurgi vil kirurgiske prøver bli brukt. Spesielt vil MVD- og VEGF -uttrykk bli vurdert ved immunhistokjemisk farging, og begge vil være kvantitativt korrelert med PAM/amerikanske funn i midten av tumorsengen og ved tumorkantene. Resultatene vil hjelpe etterforskerne til å forstå hvordan vaskulaturforandringer under behandling og ved tilbakefall er korrelert med avbildningsfunn.