Sztuczna inteligencja dla pomocy w leczeniu niedrobnokomórkowego raka płuc: Zmierz biologię raka i odpowiedź na leczenie za pomocą obrazowania (SALMON)

Rak płuc jest główną przyczyną zgonów związanych z rakiem na całym świecie, odpowiadając za około 2,1 miliona zgonów w 2018 roku. Około 80% -85% raków płuc to NSCLC. Główne podtypy NSCLC to gruczolakorak, rak płaskonabłonkowy i rak wielkokomórkowy. Te podtypy, które zaczynają się od różnych typów komórek płuc, są zgrupowane razem jako NSCLC. Z tych powodów wybór NSCLC do tego badania jest najistotniejszy, ponieważ istnieje wyraźne obciążenie społeczne/potrzeba kliniczna, które zostaną uwzględnione w badaniu SALMON.

Istnieje pilna potrzeba odkrycia genetycznego i molekularnego składu nowotworów, ponieważ informacje te przyspieszyłyby rozwój skuteczniejszych terapii przeciwnowotworowych. Ponieważ nowotwory różnią się składem biologicznym, leczenie można obecnie często dostosowywać do indywidualnych pacjentów w ramach strategii zwanej medycyną spersonalizowaną. NSCLC doskonale ilustruje ten paradygmat, z leczeniem ukierunkowanym albo na dobrze zdefiniowane szlaki onkogenne (mutacje receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR), rearanżacje genów kinazy chłoniaka anaplastycznego (ALK) i receptorowej kinazy tyrozynowej 1 (ROS1), B-szybko przyspieszony gen włókniakomięsaka ( mutacji BRAF) oraz w przypadku tak zwanego „dzikiego” NSCLC immunoterapii (z chemioterapią lub bez). Niedawny rozwój różnych rodzajów immunoterapii doprowadził do obiecujących postępów w leczeniu pacjentów z NSCLC w zaawansowanej lub przerzutowej chorobie.

Obrazowanie medyczne odgrywa kluczową rolę w ocenie nowotworów, w tym raka płuc, ponieważ zapewnia nieinwazyjne cechy umożliwiające identyfikację, scharakteryzowanie i określenie stopnia zaawansowania miejscowego guza i jego ogólnego ciężaru przerzutów. Informacje dostarczane przez obrazowanie można jeszcze poprawić dzięki dokładnej analizie obrazów po obróbce, przy czym „radiomika” jest najbardziej wyrafinowanym narzędziem do obrazowania ilościowego. Dzięki radiomice uzyskane dane obrazowania można powiązać ze specyficznymi właściwościami biologicznymi guza, uzyskanymi z biopsji tkanek lub płynów. Jednak dotychczasowa wiedza na ten temat jest fragmentaryczna.

Pierwszym celem tego badania jest wygenerowanie atlasu radiomicznego (rATLAS), który zapewnia szersze powiązanie między deskryptorami biologicznymi a cechami obrazowania medycznego w NSCLC, aby ostatecznie zidentyfikować szlaki onkologiczne za pomocą obrazów medycznych i określić ilościowo ogólne obciążenie specyficznymi markerami dla terapii celowanych. W szczególności biomarkery obrazowania, które mogą przewidywać immunowrażliwość i dokładniej przewidywać rokowanie niż istniejące, zostaną ocenione na podstawie obrazów medycznych i porównane z biopsjami tkanek i płynów.

Poza rozpoznaniem i oceną stopnia zaawansowania NSCLC obrazowanie odgrywa kluczową rolę także w ocenie obserwacji chorego, stanowiąc złoty standard oceny odpowiedzi na leczenie. Ocena obrazów medycznych podlega jednak interpretacji radiologa iw ostatnich dziesięcioleciach podjęto wiele prób zmierzenia się z tym problemem. RECIST jest miarą jednowymiarową (najkrótsza/najdłuższa średnica w płaszczyźnie pomiaru) utworzoną w 2000 r., zaktualizowaną w 2009 r. (RECIST 1.1), z ukończoną w 2017 r. gałęzią immunoterapii (iRECIST). RECIST, we wszystkich swoich różnych deklinacjach, służy do oceny, czy guz u pacjentów z rakiem postępuje, cofa się lub nie zmienił się przed i po jakimś zdarzeniu, takim jak terapia. Kryteria RECIST są uznawane zarówno w UE, jak iw USA. Chociaż reprezentuje międzynarodową próbę przezwyciężenia subiektywnej oceny odpowiedzi guza na leczenie raka, pomiary pozostają obarczone błędem, ponieważ opierają się na ocenach ludzkich. W 1976 roku Moertel i Hanley przyznali, że „kulminacją większości eksperymentalnych prób terapeutycznych guzów litych jest sytuacja, w której [lekarz] przykłada linijkę lub suwmiarkę do guzka i próbuje oszacować jego wielkość”. błąd. W 2021 roku problem ten jest nadal obecny w praktyce klinicznej, ale w ostatnich latach sztuczna inteligencja (AI) wykazała niezwykły postęp w zadaniach rozpoznawania obrazów w badaniach.

W związku z tym badacze proponują wyeliminowanie niedociągnięć błędów pomiarowych za pomocą drugiego celu naszego badania, który koncentruje się na walidacji nowego zautomatyzowanego przepływu pracy RECIST (aRECIST) do oceny odpowiedzi na terapię.

Podpisany i opatrzony datą formularz świadomej zgody zostanie uzyskany od każdego pacjenta przed przeprowadzeniem jakichkolwiek procedur przesiewowych. Uczestnicy zostaną prospektywnie zapisani tylko do rATLAS, zarówno do rATLAS, jak i aRECIST, lub uznani za niepowodzenie weryfikacji. W przypadku zapisania zostanie przydzielony unikalny numer podmiotu danego badania, zostanie podpisany formularz świadomej zgody i uwzględnione zostaną następujące oceny:

Dla każdego uczestnika zostaną pozyskane następujące dane z dokumentacji medycznej:

• Dane demograficzne (wiek, płeć, rasa, kraj);
• Dane antropometryczne (waga w kg, wzrost w cm, wskaźnik masy ciała (BMI) w kg/m^2);
• Wywiad medyczny (choroby współistniejące, wywiad onkologiczny, przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP), choroba śródmiąższowa płuc (ILD), choroba naczyń płucnych, wywiad związany z NSCLC);
• Używanie substancji (papierosy/e-papierosy/alkohol), czas trwania i dawka/częstotliwość [palenie wymagane, inne opcjonalne];
• Leczenie skojarzone związane wyłącznie z immunoterapią, chemioterapią, radioterapią i terapią celowaną (podtyp, nazwa leku, linia leczenia (pierwsza/druga/trzecia linia), przyczyna przerwania leczenia (schemat zakończony/pełna odpowiedź/progresja choroby/toksyczność/inne);
• Stan sprawności Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) (od 0 do 5);
• Rozpoznanie histologiczne (gruczolakorak, rak płaskonabłonkowy, rak wielkokomórkowy, rak gruczolakokomórkowy, inne);
• Dane laboratoryjne: Hematologia (hemoglobina, hematokryt, leukocyty, neutrofile, eozynofile, bazofile, limfocyty, monocyty, płytki krwi) i chemia (sód, wodorowęglany, chlorki, wapń, albuminy, magnez, fosforany, azot mocznikowy we krwi, białko, mocznik, potas, kreatynina, szacowany wskaźnik filtracji kłębuszkowej, bilirubina, bilirubina bezpośrednia, aminotransferaza asparaginianowa (AST), aminotransferaza alaninowa (ALT), fosfataza alkaliczna, dehydrogenaza mleczanowa (LDH), antygen rakowo-płodowy (CEA), rak płaskonabłonkowy (SCC)).

Na podstawie badania klinicznego i obrazowania (oraz multidyscyplinarnego raportu z dyskusji, jeśli jest dostępny) następujące dane zostaną zarejestrowane dla każdego uczestnika: Kliniczna ocena stopnia zaawansowania nowotworu (cTNM) po wstępnej diagnozie.

Z wydziału radiologii zostaną zarejestrowane następujące dane każdego uczestnika: Dane tomografii komputerowej (CT) oceny stopnia zaawansowania, które zostały już wykonane w ośrodku zgodnie ze standardem opieki (SoC), zostaną pseudoanonimizowane i wysłane do centralnego czytnika wraz z pozytonową tomografią emisyjną Skany (PET)/CT i obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) mózgu uzyskane w zależności od stopnia zaawansowania pacjenta, jeśli są dostępne.

Następnie, w zależności od grupy (aRECIST lub rATLAS), rozważone zostaną również następujące kroki:

rATLAS: Diagnostyczne próbki biopsji tkanki (najlepiej 1 blok lub 25 preparatów – wymagane minimum: 10 preparatów) wykonane w ośrodku uczestniczącym zgodnie ze standardami opieki zostaną wysłane do laboratorium centralnego w celu zbadania biomarkerów onkogennych. Po tej wizycie wyjściowej wszyscy uczestnicy rATLAS mogą rozpocząć leczenie zgodnie z SoC. Badanie rATLAS kończy się po wizycie początkowej i rejestracji.

aRECIST: Zostanie pobrana płynna biopsja (próbka krwi, 1 probówka o pojemności 10 ml) i wysłana w ciągu 2 dni do laboratorium centralnego w celu zbadania biomarkerów onkogennych. Aby nie wpływać na podejmowanie decyzji terapeutycznych, wyniki biomarkerów zostaną udostępnione placówkom dopiero po podjęciu decyzji o leczeniu NSCLC. Próbki diagnostyczne biopsji tkanek, które zostały pobrane do badania ATLAS (najlepiej 1 blok lub 25 preparatów – wymagane minimum: 10 preparatów) wykonane w ośrodku uczestniczącym zgodnie ze standardami opieki, zostaną wysłane do laboratorium centralnego w celu zbadania biomarkerów onkogenetycznych. W przypadkach, w których nie uzyskano standardowej biopsji tkanki, biopsję cienkoigłową i komórki uzyskane zgodnie z SoC za pomocą aspiracji cienkoigłowej można przeanalizować i przesłać do laboratorium centralnego zgodnie z określonymi procedurami. Powinna być dostępna wystarczająca ilość materiału do analizy, w przeciwnym razie badania genetyczne nie byłyby możliwe.

Po okresie wyjściowym wszyscy uczestnicy z grupy aRECIST zostaną poddani standardowej chemioterapii i/lub immunoterapii i będą obserwowani przez maksymalnie 2 lata w celu zbadania możliwej odpowiedzi na leczenie (ręczna miejscowa i centralna oraz zautomatyzowana RECIST) na podstawie parametrów obrazowania i płynnej biopsji. Uczestnicy ci będą musieli wrócić do kliniki w celu wykonania biopsji płynnych (2 probówki po 10 ml) w wieku 3, 6, 12 i 24 miesięcy w ciągu 5 dni (przed lub po) od ich kontroli obrazowej zgodnie z SoC. To personel ośrodka będzie odpowiedzialny za dostarczenie kopii wszystkich odpowiednich skanów TK wykonanych po leczeniu (oraz PET/TK, jeśli są dostępne) wykonanych zgodnie z SoC wraz z lokalną punktacją RECIST, informacjami o leczeniu NSCLC (klasa, dawka, czas trwania) i zdarzenia związane z NSCLC. Dane będą zbierane w punktach czasowych zgodnie ze standardem opieki (w przybliżeniu po 3, 6, 12 i 24 miesiącach). Udział uczestnika w aRECIST zakończy się 2 lata po okresie wyjściowym lub wcześniej w przypadku śmierci lub jakiegokolwiek zdarzenia, które zdaniem badacza wymaga wcześniejszego zakończenia.

W szczególności personel ośrodka będzie odpowiedzialny za wykonanie płynnej biopsji (2 probówki po 10 ml każda) i udostępnienie następujących danych w 3 (wizyta 1), 6 (wizyta 2), 12 (wizyta 3) i 24 (wizyta 4) ) miesięcy):

• Kopie wszystkich odpowiednich skanów CT wykonanych po leczeniu – i skanów PET/CT, jeśli są dostępne – zgodnie z SoC
• Szczegółowy opis akwizycji CT dla każdego uczestnika, w tym charakterystyka wstrzyknięcia środka kontrastowego
• Lokalny odczyt odpowiedzi na leczenie z wykorzystaniem kryteriów RECIST 1.1 (ręczny odczyt lokalny) wraz z czasem potrzebnym na ocenę każdego uczestnika,
• Płynna biopsja (2 probówki po 10 ml każda) w ciągu 5 dni od wykonania tomografii komputerowej w celu obserwacji uczestnika
• Informacje o leczeniu NSCLC (klasa, dawka, czas trwania, określone ramy czasowe)
• Zdarzenia związane z NSCLC.

Uznaje się, że każdy uczestnik rATLAS ukończył badanie po przeprowadzeniu wstępnej wizyty początkowej (Dzień 0), z wyjątkiem osób uczestniczących również w badaniu aRECIST. Uczestników aRECIST uważa się za tych, którzy ukończyli badanie po 2-letniej obserwacji lub wcześniej, w przypadku śmierci lub jakiegokolwiek zdarzenia, które zdaniem badacza wymaga wcześniejszego zakończenia.