Bewertung der Machbarkeit, Sicherheit und Genauigkeit einer intraoperativen hochintensive fokussiert Ultraschall-Gerät zur Behandlung von Lebermetastasen
9. Januar 2019
Hier präsentieren wir eine abzutragen und resezieren prospektive Studie zur Beurteilung der Machbarkeit, Sicherheit, und Genauigkeit der intraoperativen hochintensive fokussiert Ultraschall Ablation bei Patienten mit Hepatektomie für Lebermetastasen.
Dieses medizinische Gerät, das fokussierten Ultraschall verwendet, kann eine neue therapeutische Option für Patienten mit nicht resezierbaren Lebermetastasen bieten. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie schnelle, sichere, weit verträgliche große Leberablationen mit einer Punktion und der verfügbaren Ultraschall-Bildgebungsführung erreichen kann. Die Vorbereitung des HIFU-Geräts demonstriert Marie Jo, eine spezialisierte Krankenschwester aus dem Operationssaal.
Nach der Desinfektion der Einschnittstelle verwenden Sie ein Monopolmesser, um eine Laparotomie auf den anästhesierten Patienten durchzuführen. Und verwenden Sie eine Schere, um die Leber von ihren peritonealen und vaskulären Anhaftungen zu befreien. Zur Vorbereitung des Geräts bedecken Sie die sterilisierte HIFU-Sonde mit einer speziellen sterilen Hülle, die eine sterile Ultraschall-Kupplungsflüssigkeit enthält.
Legen Sie einen 20 mal 20 Zentimeter großen Bauchgazeschwamm mit röntgennachweisbaren Fäden unter den Zielbereich, um jegliche Ultraschallausbreitung und unbeabsichtigte HIFU-Schäden an benachbarten Organen zu hemmen. Bringen Sie die HIFU-Sonde mit der Leberoberfläche in Kontakt. Bewegen Sie die HIFU-Sonde über die Leberoberfläche, bis sich die Position der erwarteten HIFU-Ablation, wie sie durch den weißen Kegel, der auf dem Sonogramm überlagert wird, an der richtigen Stelle befindet.
Achten Sie auf die Platzierung der erwarteten HIFU-Ablation, da der Temperaturanstieg in normalen Geweben und inneren Geweben gleich ist und über 80 Grad Celsius ansteigt, was zum sofortigen Zelltod in beiden Geweben führt. Um die HIFU-Exposition zu aktivieren, aktivieren Sie jeden Emitter mit der gleichen Phase für 40 Sekunden. Da die Ultraschall-Resektionsbilder nicht mit den HIFU-Belichtungen synchronisiert sind, sind die Interferenzen während der Ablation im Sonogramm sichtbar.
Das Kochen wird in Lebergeweben beobachtet, die während HIFU-Einzelexpositionen behandelt werden, wobei eine Wolke der Abschaffung typisch für etwa eine Minute an der Stelle der Läsion erscheint. Die einzelne Läsion erscheint auf dem Sonogramm als hyperechoische Zone in ihrer Mitte und eine hypoechoische Zone an ihren Grenzen. Als nächstes setzen Sie die Leber zurück, indem Sie eine Kellyklemme verwenden, um das Leberparenchym zu zerquetschen.
Und verwenden Sie eine Schere, um das markierte Gewebe zu extrahieren. Schließen Sie dann den Schnitt nach Standardprotokollen. Verwenden Sie einen chirurgischen Marker, um die Position der akustischen Achse der HIFU-Sonde an der Leberoberfläche anzuzeigen, und verwenden Sie die integrierte Ultraschall-Bildsonde, um die Abmessungen der HIFU-Ablationen entlang zweier orthogonaler Ebenen nach jeder HIFU-Exposition zu messen.
Nach der Operation verwenden Sie ein Skalpell, um die HIFU-Ablationen und Bereiche der kolorektalen Lebermetastasen zu trennen. Aussetzen der Ablationen entlang der Belichtungsachse. Dann erhalten Sie Bilder der Ablations für makroskopische und histologische Analyse.
In einer Phase-1-Studie wurden in den sechs Phase-1-Patienten insgesamt 12 HIFU-Ablationen erfolgreich erstellt. Tiefe HIFU-Läsionen wurden in einer mittleren Tiefe von ca. 10 Millimetern und bis zu 20 Millimetern platziert. Wie im Studiendesign gefordert, wurden drei weitere Patienten aufgenommen und alle sechs zusätzlichen HIFU-Läsionen wurden in einem festen Abstand von allen sechs metallischen Markern korrekt erzeugt.
Hier werden Beispiele für zwei Metastasen gezeigt, die mit der mit dem HIFU-Gerät integrierten Ultraschall-Bildsonde und den gleichen beiden Metastasen nach der Resektion abgebildet sind. Der HIFU-Fokusbereich wurde auf dem Sonogramm überlagert und in der Benutzeroberfläche angezeigt, so dass die Position der Metastasen genau identifiziert werden kann. Die Abgrenzung zwischen der behandelten und der unbehandelten Leber ist sehr scharf mit einem etwa 200 Mikrometer Halo von Kongestiusgeweben um alle HIFU-Ablationen.
Dieses neue HIFU-Gerät erreicht sicher große Mengen an Leberablationen in 40 Sekunden mit einer Zwei-Millimeter-Präzision, die sich in der Ultraschall-Bildgebung und durch messbare Spuren leicht identifizieren lässt. Diese ersten klinischen Ergebnisse rechtfertigten die nächsten Schritte in der klinischen Entwicklung, bei denen wir versuchen werden, eine HIFU-Ablation an kleinen Metastasen mit einem Durchmesser von weniger als 30 Millimetern mit einer Sicherheitsmarge von fünf Millimetern in einer gesunden Perilesionalleber zu versuchen. Wenn die Fähigkeit, Lebermetastasen zu zielen, während Phase 2B bestätigt wird, wäre der nächste Schritt, eine multizentrische Gruppe von Patienten zu entwerfen, die mit kurativer Absicht mit diesem neuen HIFU-Gerät behandelt wurden.
Übersicht
Diese Studie evaluiert die Durchführbarkeit, Sicherheit und Genauigkeit der intraoperativen Ablation mittels hochintensiv fokussierter Ultraschallwellen (HIFU) bei Patienten, die eine Hepatektomie wegen Lebermetastasen erhalten. Das Verfahren zielt darauf ab, eine neue therapeutische Option für Patienten mit nicht resektierbaren Lebermetastasen bereitzustellen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Medizinische Geräte
- Chirurgische Techniken
Hintergrund
- Fokussierter Ultraschall hoher Intensität (HIFU) ist eine nichtinvasive therapeutische Option.
- Er ermöglicht eine gezielte Behandlung von Leberläsionen.
- Die Technik wird mittels Ultraschallbildgebung gesteuert.
- Frühere Studien haben vielversprechende Ergebnisse bei der Behandlung von Lebermetastasen gezeigt.
Zweck der Studie
- Beurteilung der Sicherheit und Wirksamkeit von HIFU während der Leberchirurgie.
- Bestimmung der Genauigkeit von HIFU bei der Ablation von Lebermetastasen.
- Untersuchung des Potenzials von HIFU, die chirurgischen Ergebnisse zu verbessern.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung des HIFU-Geräts und des chirurgischen Behandlungsorts.
- Verwendung der Ultraschallbildgebung zur Steuerung der HIFU-Ablation.
- Überwachung des Temperaturanstiegs während der Ablation, um die Sicherheit zu gewährleisten.
- Postoperative Analyse der Ablationswirksamkeit und von Gewebeproben.
Hauptergebnisse
- Insgesamt wurden 12 HIFU-Ablationen bei sechs Patienten erfolgreich durchgeführt.
- Tiefe HIFU-Läsionen wurden in einer mittleren Tiefe von etwa 10 mm angelegt.
- Es wurde eine scharfe Abgrenzung zwischen behandeltem und unbehandeltem Lebergewebe beobachtet.
- Die vorläufigen Ergebnisse sprechen für eine weitere klinische Entwicklung der HIFU-Behandlung bei Lebermetastasen.
Schlussfolgerungen
- HIFU ist eine aussichtsreiche Technik zur Leberablation während einer Operation.
- Sie weist Sicherheit und Präzision bei der gezielten Behandlung von Lebermetastasen nach.
- Weitere Studien sind erforderlich, um die Wirksamkeit in größeren Kohorten zu bestätigen.
Häufig gestellte Fragen
Exekutive Branchenrelevanz
Die intraoperative hochintensive fokussierte Ultraschalltherapie (HIFU) bietet eine nichtinvasive Ablationsstrategie für Lebermetastasen und behebt Einschränkungen der derzeitigen thermischen Therapien wie Probentrauma und fehlende Echtzeitüberwachung. Durch die Möglichkeit einer schnellen und präzisen Gewebeablation unter Ultraschallführung unterstützt HIFU die mechanistische Risikominimierung in der präklinischen und frühen klinischen Entwicklung von leberspezifischen Therapien. Die Integration in chirurgische Arbeitsabläufe schafft eine Plattform zur Bewertung der therapeutischen Präzision und Sicherheitsränder in krankheitsrelevanten Modellen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch die gezielte Ablation von definierten Zonen im Leberparenchym, um die Gewebereaktion und Zelltodmechanismen zu untersuchen.
- Operativer Wert: Bietet reproduzierbare Ablationsvolumina (etwa 7,5 cm³) mit einer Präzision von 1–2 mm und unterstützt somit konsistente experimentelle Bedingungen über verschiedene Studien hinweg.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantifizierbare Ablationsmetriken (Abmessungen, Volumen, scharfe Begrenzung), die als pharmakodynamische Parameter für energiebasierte Interventionen dienen.
- Operativer Wert: Nutzt integrierte Ultraschallbildgebung zur Echtzeitüberwachung und Nachmessung der Ablation und ermöglicht so eine standardisierte Bewertung über verschiedene Operateure und Sitzungen hinweg.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die Modellierung krankheitsrelevanter Systeme, indem es die Ablation in metastatischem Lebergewebe ermöglicht und damit die Untersuchung von Veränderungen im Tumormikromilieu nach der Behandlung erleichtert.
- Operativer Wert: Zeigt Sicherheit und Durchführbarkeit in reseziertem Lebergewebe auf und ermöglicht so eine risikoadjustierte Weiterentwicklung zu In-vivo-Studien, ohne die Sicherheit der Versuchspersonen zu beeinträchtigen.
Pipeline- und Workflow-Integration
An der Schnittstelle zwischen Entdeckung und präklinischer Phase ermöglicht die intraoperative HIFU-Hypothese-Tests an Modellen von Lebermetastasen und standardisierte Ablationen für nachgeschaltete analytische Arbeitsabläufe.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Aufklärung von Signalwegen, indem definierte Läsionen erzeugt werden, um entzündliche, fibrotische oder regenerative Reaktionen im Lebergewebe zu untersuchen.
- Screening: Liefert quantitative Ablationsparameter (Größe, Form, Schärfe der Abgrenzung), die den Vergleich von Energieeintragsparametern und Gewebewirkungen ermöglichen.
- Analytik: Bietet messbare Spuren (hyperechoe/hypoechoe Zonen, 200 µm Halo), die einer histopathologischen Korrelation und bildgebenden Validierung zugänglich sind.
- Translationale Forschung: Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von ex vivo-Ablationsstudien zu präklinischen Modellen, indem konsistente Läsionsmerkmale über verschiedene Plattformen hinweg beibehalten werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt eine wiederverwendbare Plattform zur Standardisierung von Ablationen dar und verringert so die Variabilität bei präklinischen Wirksamkeits- und Sicherheitsbewertungen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Steigert das Vorhersagevertrauen durch präzise, reproduzierbare Ablation mit scharfer Gewebeabgrenzung und minimalem Kollateralschaden.
- Operativer Wert: Erreicht die Ablation in 40 Sekunden mit einer Genauigkeit von 1–2 mm und unterstützt die Verarbeitung großer Probenmengen sowie die Integration in Arbeitsabläufe.
- Strategischer Wert: Verringert die Unsicherheit bei der biologischen Risikominderung, indem gezielte Läsionen für Wirkmechanismus-Studien erzeugt werden können.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen, indem zuverlässige Ablationsmodelle zur Bewertung von leberspezifischen therapeutischen Kandidaten bereitgestellt werden.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse im Umgang mit chirurgischen Geräten, in der Aufrechterhaltung eines sterilen Feldes sowie in ablationsgeführten Ultraschalltechniken.
- Benötigt eine spezialisierte HIFU-Sonde mit toroidem Wandler, steriler Koppelhülle und integrierter Ultraschallbildgebung zur Echtzeit-Steuerung.
- Setzt eine koordinierte Zusammenarbeit zwischen chirurgischen, bildgebenden und pathologischen Teams für die Durchführung der Ablation und die Gewebeanalyse voraus.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen für unterschiedliche Charakteristika des Leberparenchyms, einschließlich Vaskularisation und Fibrose, die die Ultraschallausbreitung beeinflussen können.
- Aktuelle Machbarkeitsstudien beschränken die Anwendung derzeit auf ex vivo oder reseziertes Gewebe, wodurch der direkte Einsatz an intakten Organmodellen ohne weitere Validierung eingeschränkt ist.
