Ультразвуковая и фотоакустическая визуализация опухолевой ткани толстой и прямой кишки

Исследователи предполагают, что совместное зарегистрированное фотоакустическое ультразвуковое эндоректальное устройство может значительно снизить ненужные операции у пациентов с раком прямой кишки с полным клиническим ответом, сохраняя при этом высокую чувствительность при идентификации пациентов с остаточным раком. Предлагаемый новый метод визуализации в сочетании с алгоритмами глубокого обучения предоставит инструмент визуализации в реальном времени для оказания помощи хирургам в прогнозировании неоадъювантной реакции лечения пациентов с раком прямой кишки. Такой инструмент будет предлагать чувствительный сосудистый и %контраст SO2 для выявления полных ответов, тем самым помогая хирургам в значительном повышении чувствительности и специфичности в рекомендациях хирургии. Исследование 1) строго проверяет методику у группы пациентов с LARC, которые будут подвергаться хирургической резекции своей прямой кишки на основе SOC, и 2) изучить потенциал метода в оценке группы пациентов с LARC в ходе неоадъювантного лечения и в Наблюдение за после лечения. Успешное завершение проекта приведет к новому инструменту визуализации, который может значительно улучшить SOC за счет снижения ненужной хирургии без ущерба для результатов, связанных с раком, и тем самым снизить затраты на заболеваемость и медицинские расходы.

В этом исследовании исследователи будут набирать пациентов с раком прямой кишки, которые завершили неоадъювантную терапию и пройдут операцию или неоперативное лечение. Приблизительно 86 пациентов будут набраны. Первая группа из 30 пациентов будет использоваться для обучения/проверки алгоритмов идентификации, а вторая группа из 56 пациентов будет использоваться в качестве когорты тестирования. Приемлемые пациенты будут включать пациентов с раком прямой кишки, которые получали неоадъювантную терапию и считались либо неполными, либо неопределенными ответами на основе стандартной эндоскопии и осевой визуализации с магнитным резонансом. PAM/US будет выполнен до операции.

После первоначального обучения хирург исследования будет оценивать поражение как PAM/US NON-CCR или PAM/US CCR во время визуализации PAM/US. Исследование рентгенолога, ослепленная от чтения хирурга, также будет оценивать поражение на основе МРТ. PAM/US-CNNs предоставляют инструмент визуализации в реальном времени, чтобы помочь команде читателей в диагностике. Патологические результаты пациентов будут оцениваться на основе показателя регрессии опухоли по стандартной патологической оценке. Чувствительность и специфичность команды читателей, которым помогает PAM/US-CNN, будут получены из когорты тестирования пациентов.

В качестве предварительной части этого исследования будет отобрано подмножество подходящих пациентов для прохождения трех серийных исследований визуализации: при предварительной обработке, на полпути к лечению (после завершения одной недели радиации с последующим 2 месяцами химиотерапии) и при лечении Заключение (после одной недели радиации с последующим 4 месяцами химиотерапии). При выводе лечения те, кто считается остаточной опухолью стандартными клиническими методами (~ 65%), перейдут к операции. Для оставшихся 35% пациентов, без каких -либо признаков активного заболевания, будет инициировано наблюдение. Для этих пациентов последовательные обследования будут проводиться каждые шесть месяцев (координируются со стандартными обследованиями). Пациенты, которые, как считают, будут иметь рецидив, подвергнут операции.

Как только каждый зарегистрированный пациент завершил либо операцию, либо два года наблюдения, участники будут разделены на две группы: группа A (те, кто перенес операцию) и группу B (те, кто лечился исключительно с неоперативным наблюдением). В качестве основного результата группа А продемонстрирует точность фотоакустической визуализации. В качестве вторичного результата группа А покажет, как сосудистая сеть опухоли и %SO2 изменяется с течением времени, что может дать новое представление о том, как пациенты с полным ответом реагируют по-разному, чем пациенты, не являющиеся ПЦР, и как PAM/US может захватить эти более ранние изменения. Исследователи будут следить за своим SOC, результатом в клинической системе и коррелируют свои результаты PAM/US в течение 2-летнего наблюдения с их пятилетней выживаемостью без болезней.

Чтобы идентифицировать каждого пациента как полного или неполного респондента, исследователи проанализируют фотоакустические изображения всех 40 пациентов, последовательно с командой читателей, которым помогает алгоритмы глубокого обучения, разработанные ранее в исследовании. Эти количественные меры, а также любая качественная локальная сосудистая сеть и %изменения SO2 и морфологические изменения США будут регистрироваться в каждый момент времени. Стандартные МРТ и эндоскопические изображения будут собираться и проанализировать независимо.

В качестве окончательной части этого испытания исследователи будут изучать закономерности сосудистых изменений после лечения и %SO2 во время предоперационного лечения и последовательного наблюдения. Ангиогенез опухоли при колоректальном раке был хорошо изучен с использованием плотности микрососудов (MVD) в качестве суррогатного маркера. В то время как высокие уровни фактора роста эндотелия MVD и сосудов значительно предсказывают плохую выживаемость, мало что известно о динамике сосудистых и %изменений SO2 и механизмах неоваскуляризации после химиолучения.

Исследователи наблюдали, как опухолевые пласты возвращаются от онкологически разрушенных микрососудистых паттернов к очень обычной архитектуре, типичной для нормальной прямой кишки, где произошел ПЦР, хотя этот механизм не понимается. Напротив, гетерогенные и часто микрососудистые дефицитные области были последовательно обнаружены в опухолевых пластах с остаточным раком при завершении лечения. Это новое устройство визуализации может служить новой платформой для исследования динамики сосудистых и %изменений SO2 во время и после терапии, а также для оценки потенциального рецидива прямой рака на ранней стадии. В дополнение к исследованиям визуализации PAM/US, хирург проведет биопсию в центральной области и края опухолевого слоя перед лечением, при завершении лечения (если отсутствие операции) и в точке повторения опухоли. Для пациентов с хирургией будут использоваться хирургические образцы. В частности, экспрессия MVD и VEGF будет оцениваться с помощью иммуногистохимического окрашивания, и оба будут количественно коррелировать с выводами PAM/US в центре опухолевого слоя и по краям опухоли. Результаты помогут исследователям понять, как меняется сосудистая сеть во время лечения и рецидивов коррелирует с результатами визуализации.