Валидация диагностической точности электронного носа при обнаружении рака щитовидной железы

Рак щитовидной железы является наиболее распространенным раком эндокринной системы во всем мире. В большинстве развитых стран заболеваемость раком щитовидной железы резко возросла за последние три десятилетия. В Нидерландах ежегодно диагностируют рак щитовидной железы у 700 пациентов. Наиболее распространенными гистологическими формами являются высокодифференцированный папиллярный и фолликулярный рак, составляющий 80-85% всех случаев рака щитовидной железы.

У пациентов часто обнаруживают узелки щитовидной железы, которые могут быть доброкачественными или злокачественными. Текущая диагностическая работа включает в себя ультразвуковое исследование шеи, в результате чего создается система отчетов и данных для визуализации щитовидной железы (TI-RADS). Эта система стратификации риска для узлов щитовидной железы основана на ультразвуковых характеристиках. При наличии показаний выполняется тонкоигольная аспирационная цитология (FNAC), в результате чего классификация Bethesda сообщает о риске злокачественного новообразования. FNAC считается золотым стандартом диагностической процедуры при подозрении на узлы щитовидной железы. К сожалению, как отрицательная, так и положительная прогностическая ценность FNAC низкая, что часто приводит к необходимости диагностической гемитиреоидэктомии для точного диагноза. 40-94% предполагаемых узлов щитовидной железы после резекции кажутся доброкачественными. После хирургического удаления пациенты с дифференцированным раком щитовидной железы иногда получают адъювантную терапию радиоактивным йодом. В дальнейшем пациенты подлежат длительному наблюдению, так как рецидив заболевания может возникнуть спустя годы после удаления первичной опухоли. Основываясь на стратификации риска, уровни тиреоглобулина (ТГ) в сыворотке крови определяют один или два раза в год с дополнительной визуализацией или без нее (например, УЗИ щитовидной железы или сцинтиграфия всего тела). Итак, как диагностика, так и последующее наблюдение за раком щитовидной железы сопряжены с инвазивными и неприятными для пациента процедурами.

После хирургического удаления пациенты с дифференцированным раком щитовидной железы иногда получают адъювантную терапию радиоактивным йодом. В дальнейшем пациенты подлежат длительному диспансерному наблюдению, поскольку рецидив заболевания может возникнуть спустя годы после удаления первичной опухоли. Основываясь на стратификации риска, уровни тиреоглобулина (ТГ) в сыворотке крови определяют один или два раза в год с дополнительной визуализацией или без нее (например, УЗИ щитовидной железы или сцинтиграфия всего тела). Итак, как диагностика, так и последующее наблюдение за раком щитовидной железы сопряжены с инвазивными и неприятными для пациента процедурами.

Многообещающее развитие в обнаружении рака основано на летучих органических соединениях (ЛОС), газообразных продуктах распада биохимических процессов, обнаруживаемых в выдыхаемом воздухе. Во время патофизиологических процессов, связанных с ростом опухоли, изменения клеточного метаболизма приводят к сдвигу продукции ЛОС. Модели ЛОС могут быть обнаружены Aeonose™ посредством их реакции на датчики оксида металла в этом устройстве. Пилотное исследование, проведенное в Медицинском центре Маастрихтского университета+, продемонстрировало, что путем создания искусственной нейронной сети (ИНС) из паттернов ЛОС многочисленных пациентов и их конкретного гистопатологического диагноза Aeonose™ обладает высокой диагностической точностью для различения доброкачественных и злокачественных узлов щитовидной железы. .

Целью данного исследования является проверка точности Aeonose™, предотвращение ненужных хирургических вмешательств и исследование использования Aeonose™ в качестве инструмента наблюдения при послеоперационном наблюдении за дифференцированным раком щитовидной железы.

Цель

Это исследование состоит из трех целей:

1. Подтвердить результаты пилотного исследования по использованию Aeonose™ для различения доброкачественных и злокачественных узлов щитовидной железы в многоцентровом проверочном исследовании.
2. Внедрить использование Aeonose™ в клинической практике, стремясь сократить ненужные операции до <10%.
3. Изучите использование Aeonose™ для выявления рецидива рака щитовидной железы более удобным для пациента неинвазивным способом по сравнению с регулярным последующим наблюдением в пилотном исследовании.

Мы планируем провести международное проспективное обсервационное многоцентровое исследование в двенадцати больницах в Нидерландах, Бельгии и Германии, чтобы подтвердить диагностические возможности Aeonose™ и изучить его эффективность при последующем наблюдении за дифференцированным раком щитовидной железы. Во-первых, будет создана база данных моделей дыхания для разработки ИНС. Для достижения первой цели будет проведено внешнее проверочное исследование с использованием паттернов выдыхаемого воздуха 500 пациентов. Данные проверочного исследования вместе с клиническими параметрами будут использоваться для определения необходимости диагностической гемитиреоидэктомии. Количество ненужных операций будет оценено. Для решения третьей задачи будет проведено пилотное исследование. Пациентов с гистологически подтвержденным дифференцированным раком щитовидной железы просят дышать в Aeonose™ параллельно в каждый обычный момент наблюдения. Aeonose™ будет обучаться путем ввода данных о пациентах, у которых развивается или не развивается рецидив, для разработки ИНС, которую можно использовать в качестве инструмента наблюдения для неинвазивного обнаружения рецидива.

Перед началом проверочного исследования искусственная нейронная сеть (ИНС), созданная в ходе пилотного исследования, будет расширена в обучающем исследовании. Чем больше включенных пациентов с разнообразием паттернов дыхания (в результате, например, пол, возраст, статус курения, прием пищи, прием лекарств), тем более стабильной и надежной становится модель. Для этого обучающего исследования необходимо в общей сложности 200 пациентов с гистопатологически подтвержденным дифференцированным раком щитовидной железы. Предполагая, что распространенность рака щитовидной железы среди подозреваемых узлов щитовидной железы составляет 20%, для обучающего исследования потребуется в общей сложности 1000 пациентов. Данные пациентов, участвовавших в пилотном исследовании, будут использованы в обучающем исследовании. Учебное исследование будет проводиться во всех 12 больницах.

Проверочное исследование Сразу после завершения обучающего исследования будет запущено проверочное исследование на «новых» пациентах, которые не участвовали в обучающем исследовании.

Каждому пациенту с подозрением на узел щитовидной железы, которому показаны дополнительные диагностические процедуры, включая УЗИ щитовидной железы (по классификации TIRADS) с последующей тонкоигольной аспирацией для цитологического исследования (по классификации Bethesda), будет предложено принять участие. Мы предоставим информацию об исследовании и получим подписанное информированное согласие. Мы ожидаем, что, в частности, FNAC может влиять на характер ЛОС в выдыхаемом воздухе, измеряемый с помощью Aeonose™. По этой причине мы включим пациентов в это исследование до проведения FNAC.

Пациентам в проверочном исследовании будет предложено принять участие только один раз, дыша в Aeonose ™ в течение пяти минут, после чего следует заполнить краткий опросник известных факторов, которые могут влиять на модели дыхания.

Для проверки чувствительности пилотного исследования потребуется минимум 500 пациентов.

Это исследование не имеет особых преимуществ для участвующих пациентов. Риски использования Aeonose очень малы. Возможными побочными эффектами во время измерений являются головокружение и тошнота, обычно обусловленные гипервентиляцией. Другими побочными эффектами являются гипо- или гиперсаливация во время измерений. Кровь будет собираться во время регулярного предоперационного забора крови, что не приводит к дополнительным проколам кожи. Кроме того, участвующие пациенты заполняют две анкеты с быстрым ответом, а также краткую форму отчета о клиническом случае (CRF). Использование Aeonose в качестве неинвазивного, быстрого и недорогого диагностического инструмента может принести большую пользу пациентам с узлами щитовидной железы из-за более быстрого и менее инвазивного диагностического процесса. Преимущества для пациентов с доброкачественными заболеваниями щитовидной железы включают возможность отказаться от ненужных инвазивных методов лечения, таких как (диагностическая) хирургия.

Мы предполагаем, что высокая отрицательная прогностическая ценность пилотного исследования будет подтверждена в валидационном исследовании, и ожидаем, что внедрение Aeonose™ в клиническую практику впоследствии снизит количество ненужных операций ниже 10% у пациентов с узлами Bethesda ≥ III. Мы предполагаем, что для пилотного исследования последующего наблюдения Aeonose™ может сыграть важную роль в неинвазивном выявлении рецидива заболевания. В течение нескольких лет анализ выдыхаемого воздуха с помощью Aeonose™ будет играть важную роль в выявлении рака щитовидной железы и/или его рецидива и, следовательно, будет иметь место в регулярном принятии клинических решений.