EUS 引导激光消融胰腺病变的预规划数学模型 (LA-EUS MOD)

胰腺导管腺癌 (PDAC) 是西方国家癌症死亡的第四大原因，预计 2020 年美国将有 57,600 例新病例和 47,050 例死亡。

由于这种致命疾病导致的死亡人数正在迅速增加，预计到 2030 年将成为肿瘤相关死亡的第二大原因。

PDAC 的高死亡率是由多种原因造成的，包括：i) 早期诊断不佳，ii) 严重的生物攻击性，以及 iii) 对全身治疗缺乏反应。

目前，手术切除，即胰腺切除术，是唯一被广泛接受并有可能提高长期生存率的治疗选择。 然而，只有 20% 的患者在诊断时适合手术。 在大多数患者中，疾病处于晚期或转移性体育场，手术切除不代表一种可能的选择。 在最后这些情况下，只有姑息性解决方案可用。

如今，人们越来越关注研究可与放疗和化疗协同使用的新型和替代治疗策略。 这些方法包括在病灶内接种抗肿瘤剂，通过腹腔镜、经皮或超声内镜 (EUS) 引导和局部区域消融以减少肿瘤块。

这种解决方案可能对化疗后病情稳定、没有任何疾病消退或进展迹象的患者特别有益。 消融可以通过不同种类的能源获得，包括射频、微波和激光。

第一项 EUS 引导 LA 对人类患者的研究是由 Di Matteo 及其合作者进行的，他们最近对 EUS 引导 LA 在不能手术和局部晚期 PDAC 病例中的可行性进行了前瞻性研究。 总共筛选了 9 名 III 期胰腺癌患者并接受了 EUS 引导的 LA。 将光纤放置在病变的上部并应用以下激光功率参数：2 W 用于 800 J、1000 J 或 1200 J； 800 J、1000 J 或 1200 J 为 3 W； 800 J、1000 J 或 1200 J 为 4 W。 根据功率值，应用时间自动介于 200 和 600 秒之间。 在程序的技术执行中没有遇到困难。 在激光能量应用的整个过程中，纤维在目标病变内清晰可见。 在手术过程中，纤维尖端逐渐被高回声区域包围。 这种效果不会影响病灶内针头的内窥镜可视化。 在消融结束时，EUS 突出了探头路径上的高回声区域，周围是具有高回声区域的非均质组织。 未发现相关并发症。 24 小时、7 天和 30 天后的对照 CT 扫描显示明确的凝固性坏死区。 在 800 焦耳下获得的平均消融体积减少了 85%（24 小时后为 1.18 立方厘米，而 30 天后为 0.17 立方厘米）。 在 1000 焦耳下获得的平均消融体积减少了 76%（24 小时后为 3.16 立方厘米，而 30 天后为 0.80 立方厘米）。 最后，在治疗 30 天后，1200 焦耳的平均消融体积减少了 44%（24 小时后为 1.77 立方厘米，而 30 天后为 0.98 立方厘米）。 根据这些结果，4 W / 1000 J 功率配置实现了最大的消融体积，并且没有出现临床并发症。

为了进行旨在完全治疗病变的研究，有必要确定特定于病变大小和位置的激光参数。 正如 Paiella 在最近的一项研究中指出的那样，激光设备的设置和处理选择需要一定的学习曲线。 因此，设置参数的预测数学模型对于简化消融过程非常有益。 此外，在没有正确参数的情况下，可能会发生一些潜在的并发症，例如急性胰腺炎、邻近血管结构出血、十二指肠穿孔或胆道病变。

LA 预测模型的有效性已经在一些体外和临床前研究中得到证实，包括胰腺和其他组织。

考虑到上述所有方面，本协议提出了一项前瞻性介入研究，旨在通过 EUS 引导的 LA 计算激光设置在胰腺病变消融中的预测数学模型的分析和适用性。

研究人员将使用数学模型来计算激光参数（功率、治疗时间），同时考虑到肿瘤的大小和一些解剖学特征，例如血管的接近程度。 本研究的目的属于欧洲项目 LASER OPTIMAL（激光消融：最佳肿瘤切除的选择性和监测，GA 759159，http://www.laseroptimal.polimi.it/）的目标，Saccomandi 教授是该项目的首席研究员Di Matteo 博士是临床程序方面的专家。

这是一项涉及两个意大利中心的前瞻性干预研究，即 Fondazione Policlinico Universitario Campus Bio-Medico 的 Operative Digestive Endoscopy UOC（“协调中心”）和 Politecnico di Milano 的机械工程系。

这是一项非商业目的的非对照、非随机干预可行性研究。

Fondazione Policlinico Universitario Campus Bio-Medico 的 Operative Digestive Endoscopy UOC 将负责招募患者和执行医疗程序。 米兰理工大学机械工程系将使用数学模型进行激光参数估计。 候选人的术前放射学图像将用于此目的。

III 期和 IV 期 PDAC 患者；非功能性或功能性神经内分泌肿瘤；如果符合条件，将评估肾细胞癌的胰腺转移并纳入研究。

从入组到死亡或研究结束，所有患者都将在协调中心接受跟踪。

学习程序说明：

1. 术前放射学图像采集。

   研究合作者将使用 LA EUS 引导手术前 7 天内收集的 MR 图像来重建患者模型。 肿瘤大小和一些解剖学特征，例如血管的接近度，将用于患者的模型。 根据 Scott 等人描述的程序，图像分割、3D 几何重建和激光与组织相互作用的数学模拟技术将用于估计激光的最佳参数（功率、能量、时间）。 具体来说，Mimics Innovation Suite 软件将用于获取感兴趣的解剖部分（胰腺、肿瘤、周围结构）的 3D 几何形状。 然后将其导入到有限元计算软件 (Comsol Multiphysics) 中，从而可以计算出正确的患者特定设置。

2. 用数学模型估计激光参数设置

   数学模型基于使用商业 Comsol Multiphysics 软件实施的有限元模拟，正如 Scott 等人先前提出的那样。 激光设置将基于 Di Matteo 及其同事的实验中计算出的值，正如 Saccomandi 等人先前所做的那样。在离体模型上。 这部分研究将与米兰理工大学机械工程系合作进行，作为欧洲 LASEROPTIMAL 项目 (www.laseroptimal.polimi.it) 的一部分， 由 Paola Saccomandi 协调，Di Matteo 博士是该项目的外部专家。

3. LA EUS 引导

EUS 将使用 FUJIFILM EG-580UT 线性内窥镜进行。 手术将在深度镇静下对患者进行，患者位于左侧。

将在手术前和接下来的 3 天内立即给予预防性抗生素（头孢曲松 1 克，每天两次，静脉注射）。 LA 将使用由 300 μm 光纤 (EUFOTON) 引导的 980 nm 激光 (EUFOTON Laser Spectrum) 进行。 22 号针头（Boston Scientific Expect Slimline）将用于光纤放置。

纤维端从针尖的突出量应为 5 毫米。 将纤维正确放置在肿瘤内部后，即可开始消融治疗。 一旦进入病灶，针头将略微缩回，纤维将被轻轻推出针尖 5 毫米的长度。 光纤将被放置在病变的顶部，激光将被打开。 将使用由数学模型估计的激光设置。 消融的总数将取决于损伤和位置的放射学特征。 必须特别注意在纤维尖端、主血管壁和可能存在的任何金属支架之间留出 1 厘米的距离。