光声探测器的临床可行性研究

-简介乳腺癌患者存在淋巴转移是生存的重要预后因素，准确的分期有助于适当的辅助治疗。 前哨淋巴结活检（SLNb）是用于确认乳腺癌患者区域腋窝淋巴转移的标准方法。 前哨淋巴结 (SLN) 是一组位于肿瘤附近并通过淋巴管 (LV) 连接的初始淋巴结 (LN)，假设原发肿瘤在区域淋巴盆地中最先排出的淋巴结。 如果在切除的前哨淋巴结中未确认转移性肿瘤细胞，则可以通过省略不必要的腋窝淋巴结清扫术（ALND）来降低淋巴水肿等发病率。 SLNb 程序是一种双模式方法，利用放射性示踪剂（例如 99mTc）和/或蓝色染料来识别 SLN。 放射性示踪剂和蓝色染料在手术前注射并被淋巴系统吸收，最终流入前哨淋巴结。 在外科手术过程中，通过目视检查蓝色染色的左心室和使用伽马探针进行放射性检测来识别前哨淋巴结。 随后将识别出的前哨淋巴结切除并送去进行病理检查以评估潜在的转移性肿瘤。

双模态方法利用每种方法的独特优势，提高了SLN识别的准确性和效率。 然而，SLNb 手术中的放射性同位素存在固有的辐射暴露风险，需要专门的设施和熟练的医务人员。 这些因素增加了手术过程的复杂性，也给当地医院实施SLNb造成了障碍。 此外，放射性物质的管理通常需要与核医学部门合作，这限制了外科医生的直接使用，并可能影响手术安排。 最后，由于放射性同位素不提供视觉信息，因此前哨淋巴结的直观识别具有挑战性。 另一方面，蓝色染料可对淋巴网络进行视觉染色，从而无需辐射即可直观识别 SLN。 然而，由于病变特征（例如脂肪组织和血液的存在）的变化，依靠对蓝色染色的 SLN 进行目视检查可能会导致医生之间的差异以及识别 SLN 时的潜在不准确性。 这些限制使得在 LN 内看到蓝色染料变得困难，最终导致 SLN 检测的灵敏度降低。

光声 (PA) 成像或传感是一种利用生物组织成分固有的光吸收特性的非电离技术。 为了生成 PA 信号，纳秒脉冲激光会在样品内引起重复的瞬时热膨胀，从而产生声波。 然后，超声波换能器捕获这些声波并进行分析，以确认样品中是否存在特定成分。 PA 传感技术可以高灵敏度检测染料染色的 LN，并提供实时定量表示。 该方法可以精确确定是否存在通过目视检查无法区分的染色 SLN。 因此，它可以在没有放射性材料的情况下促进 SLNb 程序。 在我们之前的研究中，成功​​设计了一种称为光声探测器（PAF）的尖端系统。 它在检测 SLN 方面非常有效，同时保持高信噪比 (SNR)。 PAF 将固态染料 (SSD) 激光手机和透明超声换能器 (TUT) 以精确的同轴配置结合在一起。 这项研究描述了 PAF 的临床前试验，证实了其准确检测蓝色染色的 SLN 的能力。

这项横断面临床研究是在体外进行的，以验证在临床环境中使用 PAF 的可行性。 该过程在将双模方法和 PAF 识别的切除淋巴结送去病理学之前确认信号。 为了确定其检测性能，将 PAF 的有效性与标准 SLNb 的检测率进行比较。 结果证实了使用 PAF 治疗 SLNb 的临床可行性，提供了一种非放射性替代方案。

-研究设计：本研究是在单一机构内进行的一项横断面、开放标签、单臂离体研究，旨在研究 PAF 与标准双模式 SLN 检测方法在乳腺癌治疗中的疗效。 SLNb 程序遵循国际指南，使用放射性同位素和蓝色染料图谱。 使用伽马探针和蓝色染料目视检查来识别前哨淋巴结，然后切除并标记以使用伽马探针和蓝色染料目视检查重新确认。 随后，PAF 用于捕获来自 LN 的信号。 为了最大限度地减少标签错误和液氮输送错误等潜在错误，PAF 系统被放置在手术室中。 该研究招募了在韩国首尔圣玛丽医院乳腺外科就诊的被诊断患有乳腺癌的女性。

-前哨淋巴结活检：前哨淋巴结活检是根据既定的国际指南，利用放射性同位素和蓝色染料图谱方法进行的。 五位肿瘤外科医师参与了这项研究，他们都具有执行标准双模式 SLNb 的经验，并且了解临床方案。 术前 30 分钟至 8 小时内将放射性同位素（0.1 mL 99mTc-植酸盐）注入乳晕下的皮下淋巴管。 手术开始后，手术人员确认了肿瘤的位置。 然后，在切开之前在肿瘤周围或乳晕周围注射蓝色染料（靛蓝胭脂红，2-5ml），并在注射后按摩1分钟。 使用手持式伽马探针仔细检查腋窝淋巴结盆以检测放射性信号，并通过肉眼目视检查以检测严重蓝染的淋巴结。 SLN 的识别继续进行，直到伽玛探针不再检测到进一步的信号，或者在操作区域内的节点盆地中不再发现蓝色染色的 LN。 在本研究中，SLN 被定义为伽马探针信号大于最大信号值 10% 和/或明显被蓝色染料染色的 LN。 此外，根据外科医生的经验，伽玛探头和目视检查未检测到的异常可触及的淋巴结也被切除，并将这些标记为非淋巴结。 SLN和非SLN由PAF进一步检查，随后被送往病理科进行冰冻切片分析。

-样本量：为了确定测试PAF和双模态方法的非劣效性所需的样本量，使用了非劣效性卡方样本量估计器，采用5%的非劣效性边际，显着性水平 (alpha) 为 5%，功效 (1-beta) 为 80%。 根据先前的研究并基于测试的实验数据，假设 SLN 的视觉检测率约为 78%，PAF 的视觉检测率约为 84%。 计算结果显示，总共需要 157 个 SLN，相当于每位患者大约 1.5 个 SLN，因此需要招募 115 名患者才能满足样本量要求，并预计有 10% 的退出率。

-静态分析方法：

主要终点，即伽马探针、目视检查和 PAF 的 SLN 检出率，定义如下：

检测率=（检测到的SLN数量）/（SLN总数）×100 [%]

次要终点包括使用卡方检验进行的非劣效性分析的结果。 此外，作为附加终点的一部分，通过 ROC 曲线分析评估敏感性和特异性。 关于主要和次要终点，对前哨淋巴结进行了专门检查，排除非前哨淋巴结，以尽量减少潜在的外科医生主观性。

进行 Wilcoxon Mann-Whitney U 检验以确定 PAF 的截止值，并比较 99mTc+/-、blue+/- 和未注射组之间的统计显着性。 在非劣效性分析中，进行卡方检验来比较 99mTc+、blue+ 和 PAF+ 节点的风险差异。 独立样本 t 检验用于其他正态分布，例如年龄和 BMI。 本研究中的所有统计分析均使用 MATLAB R2022a 以及统计和机器学习工具箱进行。