En klinisk mulighetsstudie av en fotoakustisk finner

-Innledning Tilstedeværelsen av lymfatiske metastaser hos brystkreftpasienter er en viktig prognostisk faktor for overlevelse, og nøyaktig stadieinndeling fører til passende adjuvant behandling. Sentinel lymfeknutebiopsi (SLNb) er en standardmetode som brukes til å bekrefte regionale aksillære lymfatiske metastaser hos brystkreftpasienter. Sentinel lymfeknuter (SLN) er en gruppe initiale lymfeknuter (LN) lokalisert i nærheten av svulsten og forbundet via lymfekar (LV), hypotetisk de første som en primær svulst drenerer i det regionale lymfebassenget. Hvis metastatiske tumorceller ikke bekreftes i de utskårne SLN-ene, kan forekomsten av sykelighet, som lymfødem, reduseres ved å utelate unødvendig aksillær lymfeknutedisseksjon (ALND). SLNb-prosedyren er en dual-modal metode som bruker et radioaktivt sporstoff (f.eks. 99mTc) og/eller blått fargestoff for å identifisere SLN-ene. Det radioaktive sporstoffet og det blå fargestoffet administreres før operasjonen og absorberes av lymfesystemet, og til slutt strømmer de inn i SLN-ene. Under de kirurgiske prosedyrene identifiseres SLN-ene gjennom visuell inspeksjon av blåfargede LV-er og radioaktivitetsdeteksjon ved hjelp av en gamma-probe. De identifiserte SLN-ene blir deretter skåret ut og sendt til patologisk undersøkelse for å vurdere den potensielle metastatiske svulsten.

Den doble-modale metoden forbedrer nøyaktigheten og effektiviteten til SLN-identifikasjon ved å utnytte de distinkte fordelene ved hver metode. Imidlertid utgjør de radioaktive isotopene i SLNb-kirurgien en iboende stråleeksponeringsrisiko og krever spesialiserte fasiliteter og dyktig medisinsk personell. Disse faktorene introduserer kompleksitet i den kirurgiske prosedyren og skaper hindringer for implementering av SLNb i lokale sykehus. Dessuten krever administrering av radioaktivt materiale vanligvis samarbeid med en nukleærmedisinsk avdeling, noe som begrenser direkte bruk av kirurgen og kan påvirke kirurgisk planlegging. Til slutt, fordi radioaktive isotoper ikke gir visuell informasjon, er den intuitive identifiseringen av SLN-er utfordrende. På den annen side farger blått fargestoff visuelt lymfenettverket, noe som muliggjør intuitiv identifikasjon av SLN-er uten strålingseksponering. Å stole på visuell inspeksjon av blåfargede SLN-er kan imidlertid introdusere variasjoner mellom leger og potensielle unøyaktigheter ved identifisering av SLN-er, på grunn av variable lesjonskarakteristikker som tilstedeværelsen av fettvev og blod. Disse begrensningene gjør det utfordrende å se blått fargestoff i LN-er, noe som til slutt fører til redusert følsomhet i SLN-deteksjonen.

Fotoakustisk (PA) avbildning eller sensing er en ikke-ioniserende teknikk som utnytter de iboende lysabsorpsjonsegenskapene til biologiske vevskomponenter. For å generere PA-signaler, induserer en nanosekunders pulserende laser gjentatte øyeblikkelige termiske utvidelser i en prøve, og skaper akustiske bølger. Disse akustiske bølgene fanges deretter opp av en ultralydsvinger og analyseres for å bekrefte tilstedeværelsen av spesifikke bestanddeler i prøven. PA-sensorteknologi kan oppdage fargestofffargede LN-er med høy følsomhet og gi en sanntids kvantitativ representasjon. Denne metoden kan nøyaktig bestemme tilstedeværelsen eller fraværet av fargede SLN-er som kan ha vært umulig å skille gjennom visuell inspeksjon. Følgelig kan det lette SLNb-prosedyrer uten radioaktive materialer. I våre tidligere studier ble et banebrytende system kjent som fotoakustisk finner (PAF) utviklet med suksess. Den er bemerkelsesverdig effektiv til å oppdage SLN-er samtidig som den opprettholder et høyt signal-til-støy-forhold (SNR). PAF kombinerer et solid-state dye (SSD) laserhåndstykke og en transparent ultralydtransduser (TUT) i en nøyaktig koaksial konfigurasjon. Denne studien beskriver prekliniske studier av PAF, som bekreftet dens evne til nøyaktig å oppdage blåfargede SLN-er.

Denne kliniske tverrsnittsstudien ble utført ex vivo for å validere muligheten for å bruke PAF i en klinisk setting. Prosessen bekrefter signalet fra utskårne LN-er identifisert av dual-modal-metoden og PAF før de sendes til patologi. For å bestemme dets deteksjonsytelse, blir effektiviteten til PAF sammenlignet med deteksjonshastigheten til standard SLNb. Resultatene fastslår den kliniske gjennomførbarheten av å bruke PAF for SLNb, og gir et ikke-radioaktivt alternativ.

-Studiedesign: Denne studien ble utført som en tverrsnitts, åpen, enarms ex vivo-studie innen en enkelt institusjon for å undersøke effekten av PAF sammenlignet med standard dual-modale metoder for SLN-deteksjon i behandling av brystkreft . SLNb-prosedyrene fulgte internasjonale retningslinjer, og brukte både radioisotop- og blåfargekartlegging. SLN-er ble identifisert ved bruk av visuell inspeksjon av gamma-sonde og blåfarge, deretter reseksjonert og merket for å bekrefte med gamma-sonde og visuell inspeksjon av blåfarge. Deretter ble PAF brukt for å fange opp signaler fra LN-ene. For å minimere potensielle feil som merkefeil og LN-leveringsfeil ble PAF-systemet plassert på operasjonssalen. Studien inkluderte kvinner diagnostisert med brystkreft som presenterte seg for avdelingen for brystkirurgi ved St. Mary's Hospital, Seoul, Republikken Korea.

- Sentinel lymfeknutebiopsi: SLNb ble utført i samsvar med etablerte internasjonale retningslinjer, ved bruk av både radioisotop- og blåfargekartleggingsmetoder. Fem kirurgiske onkologer deltok i studien, som alle hadde erfaring med å utføre standard dual-modal SLNb og forsto den kliniske protokollen. Radioisotopen (0,1 ml 99mTc-fytat) ble administrert inn i den subdermale lymfatiske flexus under areola innen 30 minutter til 8 timer før operasjon. Da operasjonen startet, bekreftet operatøren plasseringen av svulsten. Deretter ble et blått fargestoff (indigo karmin, 2-5 ml) injisert peritumoralt eller periareolært før snittet, med påfølgende massasje i 1 minutt etter injeksjon. Det aksillære nodalbassenget ble nøye undersøkt ved bruk av en håndholdt gammasonde for å oppdage radioaktive signaler og visuelt undersøkt med det blotte øye for å oppdage grovt blåfargede LN-er. Identifikasjonen av SLN-er fortsatte inntil enten ikke noe ytterligere signal ble oppdaget av gamma-sonden eller blåfargede LN-er ikke lenger ble funnet i nodalbassengene innenfor operasjonsfeltet. For denne studien ble SLN-er definert som LN-er med et gamma-sondesignal større enn 10 % av maksimal signalverdi og/eller synlig farget med blått fargestoff. I tillegg, basert på kirurgens erfaring, ble unormalt håndgripelige LN-er som ikke ble oppdaget ved gammaprobe og visuell inspeksjon også skåret ut, og disse ble merket som ikke-SLN-er. SLN-ene og ikke-SLN-ene ble videre undersøkt av PAF, og ble deretter videresendt til patologiavdelingen for frossensnittanalyse.

-Sample Size: For å bestemme den nødvendige prøvestørrelsen for å teste ikke-inferioritet av PAF og dual-modal-metoden, ble non-inferiority chi-square sample size estimator brukt, med en non-inferiority margin på 5%, en signifikans nivå (alfa) på 5 %, og en styrke (1-beta) på 80 %. Ut fra tidligere forskning og basert på eksperimentelle data fra tester, ble det antatt at den visuelle deteksjonsraten ville være omtrent 78 % for SLN-er og 84 % for PAF. Beregninger avslørte at totalt 157 SLN-er ville være nødvendig, tilsvarende ca. 1,5 SLN-er per pasient, og dermed kreves det innrullering av 115 pasienter for å oppfylle prøvestørrelseskravene med et forventet frafall på 10 %.

-Statiske analysemetoder:

De primære endepunktene, som var SLN-deteksjonshastighetene for gammasonden, visuell inspeksjon og PAF ble definert som følger:

Deteksjonsrate= (Antall oppdagede SLN-er)/(Totalt antall SLN-er) ×100 [%]

De sekundære endepunktene omfattet resultatene av en ikke-mindreverdighetsanalyse utført ved bruk av kjikvadrattesten. I tillegg ble sensitiviteten og spesifisiteten vurdert gjennom ROC-kurveanalyse som en del av tilleggsendepunktene. Når det gjelder primære og sekundære endepunkter, ble SLN-er spesifikt undersøkt, ekskludert ikke-SLN-er for å minimere potensiell kirurgens subjektivitet.

Wilcoxon Mann-Whitney U-testen ble utført for å bestemme cutoff for PAF, og de statistiske signifikansene mellom 99mTc+/-, blå+/- og ikke-injiserte grupper ble sammenlignet. I en ikke-inferioritetsanalyse ble det utført en kjikvadrattest for å sammenligne risikoforskjellene for 99mTc+, blå+ og PAF+ noder. Den uavhengige prøvens t-test ble brukt for andre normalfordelinger, som alder og BMI. Alle statistiske analyser i denne studien ble utført ved bruk av MATLAB R2022a med verktøykassen for statistikk og maskinlæring.