定量 CT 和放射组学生物标志物在精准医学中在肺纤维化中的作用 (Radiomics)
研究概览
详细说明
尽管有两种 FDA 批准的治疗方法，特发性肺纤维化 (IPF) 仍然是致命的。 用力肺活量 (FVC) 是一种肺功能的一维评估，需要三种依赖努力且容易出错的操作，是评估疾病严重程度和监测进展的标准。 FVC 间接测量疾病活动性，因此对细微变化不敏感。 这些限制阻碍了治疗试验。 性别、年龄和生理学 (GAP) 评分单独比用力肺活量有所改善，是最常用的预测评分模型，但性别和年龄不受治疗影响。 用于评估疾病严重程度和进展的可修改中间分子标记和其他指标仍未满足帮助药物开发和临床决策的需求。 计算机断层扫描 (CT) 可无创地捕获形态模式和纤维化程度。 定量 CT 的进步实现了解剖结构的客观检测和定量，而高维图像特征（通常称为放射组学）可以识别亚视觉特征。 研究人员寻求单独评估放射组学特征并结合其他疾病维度来评估 IPF 的预后和治疗反应。
研究人员的总体目标是识别和验证放射学特征，例如肺纤维化的总范围、疾病活动性和对治疗的中间反应，并了解在哪里放置这些强大的标志物。 研究人员假设 DTA 评分将有助于预测疾病进展，而分子标记将增强这一性能。
目标 1：研究人员将通过在不同队列中独立复制来验证疾病进展的定量 CT 和放射组学标志物。 研究人员假设定量 CT 标记物将预测 UVA/芝加哥队列的疾病进展。 许多 PFF-PR 病例均自愿收集基线和后续 CT 扫描。 研究人员建议收集 UVA/芝加哥参与者的 1 年 HRCT，以评估：a) 基线定量 CT 和放射组学标志物（即， DTA) 预测进展时间，定义为 FVC 相对下降 10%、肺移植或任何原因死亡，b) 序贯 CT 上 CT 生物标志物变化与 1 年 FVC 和 DLCO 变化之间的关联，以及 c)与药物治疗相关的 CT 变化。 这一目标将确定 CT 对已建立的生理标志物的相对和协同价值。
目标 2：研究人员将确定 IPF 易感性和生存的候选基因变异是否与 DTA 评分相关，并提高生存的预测性能。 研究人员假设 MUC5B、TOLLIP 和端粒长度 (TL) 的变异将增强 DTA 纤维化评分与 IPF 无进展生存期的关联。 研究人员将对 PFF-PR 病例进行横断面分析，比较基线时的定量 CT 和放射组学标志物，有或没有“危险”基因型与严重程度和进展（FVC 随着时间的推移下降）的关系。 这将使用 Cox 回归分析和目标 1 的准确度指标来确定哪些标志物可以提高 DTA 纤维化程度评分的性能。研究结果将在 UVA/芝加哥队列和前瞻性 PRECISIONS 队列中得到复制。 这一目标将建立遗传标记的附加价值。
目标 3：研究人员将评估 DTA 和放射组学标志物是否与血浆蛋白和血液转录组标志物对疾病进展具有相加/协同作用。 研究人员推测，选定的蛋白质和转录组标记物将证明可以增加 DTA 纤维化程度，以预测无进展生存期，而与 DTA 相关的其他标记物则不会。 考虑到目前的复制水平和前景，研究人员从 4 蛋白组特征中选择了已发表的标记物以及 CCL18 作为示例。 研究人员还将纳入疾病进展的 25 基因 FVC 预测因子。 正如目标 1 和 2 中所述，类似的分析将确定其附加信息价值。
研究类型
注册 (估计的)
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名：Roselove Nunoo-Asare
- 电话号码：4342436074
- 邮箱：rnn3b@uvahealth.org
研究联系人备份
- 姓名：Diana Hsu, MA
- 邮箱：NBR2DF@uvahealth.org
学习地点
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Virginia
-
Charlottesville、Virginia、美国、22908
- 招聘中
- University of Virginia
-
接触：
- Diana Hsu, MA
- 邮箱：NBR2DF@uvahealth.org
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接触：
- Roselove Asare, MA
- 电话号码：434-243-6074
- 邮箱：rnn3b@uvahealth.org
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首席研究员：
- Imre Noth, MD
-
副研究员：
- John Kim, MD
-
-
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
- 年长者
接受健康志愿者
取样方法
研究人群
描述
纳入标准：
- ≥40岁
- 根据入组研究者确认的 2018 ATS/ERS/JRS/ALAT 诊断为 IPF
- 签署知情同意书
排除标准：
- 怀孕或计划怀孕
- 有生育能力的女性不愿意保持禁欲（避免异性性交）或使用两种适当的避孕方法，包括至少一种在参与研究期间每年失败率<1%的方法*
研究者认为会影响受试者安全或完成研究的可能性的重大内科、外科或精神疾病
- 如果女性处于君主立宪制之后，未达到绝经后状态（闭经连续≥12个月且除绝经外没有明确原因），并且未接受绝育手术（切除卵巢和/或卵巢），则被认为具有生育潜力。或子宫）。
每年失败率<1%的避孕方法的例子包括双侧输卵管结扎、男性绝育、建立并正确使用抑制排卵的激素避孕药、释放激素的宫内节育器和铜宫内节育器。
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
队列和干预
团体/队列 |
干预/治疗 |
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芝加哥大学
该队列将事先同意间质性肺病自然史，这是一个持续的、纵向的临床诊断 ILD（包括 IPF）患者队列。
患者是在就诊期间从芝加哥大学间质性肺疾病项目招募的。
登记时收集血液、血浆和血清样本，并将其储存在芝加哥大学的生物样本库中。
部分患者在回诊时会重复抽血以进行特定研究。
研究人员建议收集 1 年 HRCT、FVC 和 DLCO。
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高分辨率计算机断层扫描 (HRCT) 扫描是一种医学成像技术，用于获取身体详细的内部图像。
HRCT 图像将在 0 个月和 12 个月时获得。
抽血时，有人用针从静脉（通常是手臂）中抽取血液。
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弗吉尼亚大学
该队列将事先同意间质性肺病自然史，这是一个持续的、纵向的临床诊断 ILD（包括 IPF）患者队列。
患者是在就诊期间从 UVA 间质性肺疾病项目招募的。
登记时收集血液、血浆和血清样本，并储存在 UVA 的生物样本库中（Pinn Hall RM#2232B，IRB#20937）。
部分患者在回诊时会重复抽血以进行特定研究。
研究人员建议收集 1 年 HRCT、FVC 和 DLCO。
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高分辨率计算机断层扫描 (HRCT) 扫描是一种医学成像技术，用于获取身体详细的内部图像。
HRCT 图像将在 0 个月和 12 个月时获得。
抽血时，有人用针从静脉（通常是手臂）中抽取血液。
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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仅从 PFF-PR 中推导 IPF 病例中的 DTA 及其与疾病严重程度和结果的关联。
大体时间：12个月
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驱动纹理分析 (DTA) 是一种机器学习方法，能够在 HRCT 上自动检测和量化肺纤维化。 经过训练，它可以使用放射科医生识别的显示正常肺实质和常见间质性肺炎模式的图像区域来区分纤维化。 以升为单位的用力肺活量 (FVC) 的变化反映了纤维化引起的弹性反冲力的增加。 我们将使用具有随机截距的线性混合效应模型来检查重复的 DTA 纤维化评分与随时间推移（最少 12 个月）的重复预测 FVC 测量百分比的关联。 这种方法将为个人水平的基线 FVC 提供更精确的估计、功效和解释，这对我们预期的下降速度有影响。 这是 IPF 研究中检查 FVC 纵向变化的最常见方法。 FVC 下降超过 10% 已被证明是生存较差的预后，并且是 IPF 临床试验的常见终点。 |
12个月
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确定已知的 IPF 风险遗传变异是否与 DTA 评分相关。
大体时间：12个月
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这是一项横断面分析，旨在确定导致较高疾病和进展风险的基因变异是否与较高的 CT DTA 评分相关。
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12个月
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识别与 DTA 评分进展相关的新遗传变异。
大体时间：12个月
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确定表明疾病进展风险较高且与较高 DTA 评分相关的新遗传变异。
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12个月
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确定 DTA 或任何放射组学特征是否与选定的血浆蛋白相关。
大体时间：12个月
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MMP-7、CA-125、YKL、OPN、CCL18 是血浆蛋白，已被证明与 IPF 的风险和预后相关。
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12个月
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确定 DTA 或任何放射组学特征是否与转录组学相关
大体时间：12个月
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我们之前发布了一个转录组分类器，可以预测 IPF 中 FVC 的下降。
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12个月
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确定机器学习算法的标记物（DTA、蛋白质和转录组）的最佳组合，以对所有 3 个队列的 ROC 进行 AUC 评估。
大体时间：12个月
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12 个月用力肺活量下降是 IPF 疾病进展的有效标志，因为它预示着更严重的死亡率。
受试者工作特征曲线 (ROC) 是一种以图表形式表示的分析方法，用于评估二元诊断分类方法的性能。
诊断测试结果需要分为明确定义的二分类别之一，例如是否存在疾病。
ROC 曲线下面积 (AUC) 测量整个 ROC 曲线下方的整个二维面积。
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12个月
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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确定 DTA 评分变化与 FVC 和 DLCO 12 个月变化之间的关联。
大体时间：12个月
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FVC (L) 和肺部一氧化碳弥散能力 (DLCO) 已被证明是 IPF 疾病进展的有效标志。
DLCO 是评估肺部将气体从吸入空气转移到血液的能力的测量方法。
DLCO 的正常范围：男性预测值的 80-120%。
女性预测值的 76-120%。
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12个月
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确定 DTA 评分变化与药物治疗（即抗纤维化）的关联
大体时间：12个月
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DTA 评分的变化已被证明与肺功能的变化密切相关。
通过确定 DTA 评分的变化是针对开始抗纤维化治疗的 IPF 患者而发生的，将为 DTA 作为追踪治疗反应的潜在工具提供支持性证据。
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12个月
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合作者和调查者
调查人员
- 首席研究员：Noth Imre, MD、Division of Pulmonary and Critical Care
- 首席研究员：John Kim、Division of Pulmonary and Critical Care
出版物和有用的链接
一般刊物
- King TE Jr, Bradford WZ, Castro-Bernardini S, Fagan EA, Glaspole I, Glassberg MK, Gorina E, Hopkins PM, Kardatzke D, Lancaster L, Lederer DJ, Nathan SD, Pereira CA, Sahn SA, Sussman R, Swigris JJ, Noble PW; ASCEND Study Group. A phase 3 trial of pirfenidone in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. N Engl J Med. 2014 May 29;370(22):2083-92. doi: 10.1056/NEJMoa1402582. Epub 2014 May 18. Erratum In: N Engl J Med. 2014 Sep 18;371(12):1172.
- Ley B, Ryerson CJ, Vittinghoff E, Ryu JH, Tomassetti S, Lee JS, Poletti V, Buccioli M, Elicker BM, Jones KD, King TE Jr, Collard HR. A multidimensional index and staging system for idiopathic pulmonary fibrosis. Ann Intern Med. 2012 May 15;156(10):684-91. doi: 10.7326/0003-4819-156-10-201205150-00004.
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- Podolanczuk AJ, Kim JS, Cooper CB, Lasky JA, Murray S, Oldham JM, Raghu G, Flaherty KR, Spino C, Noth I, Martinez FJ; PRECISIONS Study Team. Design and rationale for the prospective treatment efficacy in IPF using genotype for NAC selection (PRECISIONS) clinical trial. BMC Pulm Med. 2022 Dec 13;22(1):475. doi: 10.1186/s12890-022-02281-8.
- Humphries SM, Swigris JJ, Brown KK, Strand M, Gong Q, Sundy JS, Raghu G, Schwarz MI, Flaherty KR, Sood R, O'Riordan TG, Lynch DA. Quantitative high-resolution computed tomography fibrosis score: performance characteristics in idiopathic pulmonary fibrosis. Eur Respir J. 2018 Sep 17;52(3):1801384. doi: 10.1183/13993003.01384-2018. Print 2018 Sep.
- Humphries SM, Yagihashi K, Huckleberry J, Rho BH, Schroeder JD, Strand M, Schwarz MI, Flaherty KR, Kazerooni EA, van Beek EJR, Lynch DA. Idiopathic Pulmonary Fibrosis: Data-driven Textural Analysis of Extent of Fibrosis at Baseline and 15-Month Follow-up. Radiology. 2017 Oct;285(1):270-278. doi: 10.1148/radiol.2017161177. Epub 2017 May 10.
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- Richeldi L, du Bois RM, Raghu G, Azuma A, Brown KK, Costabel U, Cottin V, Flaherty KR, Hansell DM, Inoue Y, Kim DS, Kolb M, Nicholson AG, Noble PW, Selman M, Taniguchi H, Brun M, Le Maulf F, Girard M, Stowasser S, Schlenker-Herceg R, Disse B, Collard HR; INPULSIS Trial Investigators. Efficacy and safety of nintedanib in idiopathic pulmonary fibrosis. N Engl J Med. 2014 May 29;370(22):2071-82. doi: 10.1056/NEJMoa1402584. Epub 2014 May 18. Erratum In: N Engl J Med. 2015 Aug 20;373(8):782. doi: 10.1056/NEJMx150012.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
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首次发布 (实际的)
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最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
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