Ocena wykonalności, bezpieczeństwa i dokładności śródoperacyjnego urządzenia ultrasonograficznego o wysokiej intensywności do leczenia przerzutów do wątroby
9 stycznia 2019
Tutaj prezentujemy prospektywne badanie metodą ablacji i resekcji, aby ocenić wykonalność, bezpieczeństwo i dokładność śródoperacyjnej ablacji ultradźwiękowej o wysokiej intensywności u pacjentów poddawanych hepatektomii z powodu przerzutów do wątroby.
To urządzenie medyczne, które wykorzystuje skoncentrowane ultradźwięki, może zapewnić nową opcję terapeutyczną dla pacjentów z nieoperacyjnymi przerzutami do wątroby. Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala ona na uzyskanie szybkich, bezpiecznych, szeroko tolerowanych dużych ablacji wątroby po nakłuciu i dostępnych wskazówkach dotyczących obrazowania ultrasonograficznego. Przygotowanie urządzenia HIFU zademonstruje Marie Jo, wyspecjalizowana pielęgniarka z sali operacyjnej.
Po zdezynfekowaniu miejsca nacięcia za pomocą noża monopolarnego należy wykonać laparotomię u znieczulonego pacjenta. I użyj nożyczek, aby uwolnić wątrobę z przyczepów otrzewnowych i naczyniowych. W celu przygotowania urządzenia należy przykryć wysterylizowaną sondę HIFU dedykowaną sterylną kopertą zawierającą sterylny płyn do sprzęgania ultradźwięków.
Umieść ochronną gąbkę z gazy brzusznej o wymiarach 20 na 20 centymetrów z gwintami wykrywalnymi promieniami rentgenowskimi pod docelowym obszarem, aby zahamować rozprzestrzenianie się ultradźwięków i niezamierzone uszkodzenie HIFU sąsiednich narządów. Doprowadzić sondę HIFU do kontaktu z powierzchnią wątroby. Przesuwaj sondę HIFU po powierzchni wątroby, aż pozycja oczekiwanej ablacji HIFU, reprezentowana przez biały stożek nałożony na sonogram, znajdzie się we właściwym miejscu.
Zachowaj ostrożność przy umieszczeniu oczekiwanej ablacji HIFU, ponieważ wzrost temperatury będzie taki sam w normalnych tkankach i tkankach wewnętrznych i wzrośnie powyżej 80 stopni Celsjusza, prowadząc do natychmiastowej śmierci komórek w obu tkankach. Aby aktywować ekspozycję HIFU, aktywuj każdy emiter tą samą fazą na 40 sekund. Ponieważ obrazy resekcji ultrasonograficznej nie są zsynchronizowane z ekspozycjami HIFU, zakłócenia są widoczne na sonogramie podczas ablacji.
Wrzenie obserwuje się w tkankach wątroby leczonych podczas pojedynczej ekspozycji na HIFU, przy czym chmura abolicji pojawia się zwykle przez około minutę w miejscu zmiany. Pojedyncza zmiana pojawi się na sonogramie jako strefa hiperechogeniczna w jej środku i strefa hipoechogeniczna na jej granicach. Następnie zresetuj wątrobę za pomocą zacisku Kelly'ego, aby zmiażdżyć miąższ wątroby.
I użyj nożyczek, aby wydobyć zaznaczoną tkankę. Następnie zamknij nacięcie zgodnie ze standardowymi protokołami. Użyj markera chirurgicznego, aby wskazać położenie osi akustycznej sondy HIFU na powierzchni wątroby i użyj zintegrowanej sondy do obrazowania ultrasonograficznego, aby zmierzyć wymiary ablacji HIFU wzdłuż dwóch płaszczyzn ortogonalnych po każdej ekspozycji na HIFU.
Po operacji należy użyć skalpela do oddzielenia ablacji HIFU od obszarów przerzutów do wątroby jelita grubego. Wycinanie ablacji wzdłuż osi ekspozycji. Następnie uzyskaj obrazy ablacji do analizy makroskopowej i histologicznej.
W badaniu pierwszej fazy udało się stworzyć łącznie 12 ablacji HIFU u sześciu pacjentów fazy pierwszej. Głębokie zmiany HIFU umieszczono na średniej głębokości około 10 milimetrów i do 20 milimetrów. Zgodnie z założeniami projektu badania do badania włączono trzech dodatkowych pacjentów, a wszystkie sześć dodatkowych zmian HIFU zostało prawidłowo utworzonych w ustalonej odległości od wszystkich sześciu markerów metalowych.
Przedstawiono tu przykłady dwóch przerzutów zobrazowanych za pomocą sondy do obrazowania ultrasonograficznego zintegrowanej z urządzeniem HIFU oraz te same dwa przerzuty po resekcji. Obszar ogniskowy HIFU został nałożony na sonogram i wyświetlony w interfejsie użytkownika, co umożliwiło precyzyjną identyfikację lokalizacji przerzutów. Rozgraniczenie między wątrobą leczoną i nieleczoną jest bardzo ostre, z około 200-mikrometrową aureolą zastoinowych tkanek wokół wszystkich ablacji HIFU.
To nowe urządzenie HIFU bezpiecznie osiąga dużą objętość ablacji wątroby w ciągu 40 sekund z precyzją jednego i dwóch milimetrów, którą można łatwo zidentyfikować w obrazowaniu ultradźwiękowym i za pomocą mierzalnych śladów. Te wstępne wyniki kliniczne uzasadniały kolejne kroki w rozwoju klinicznym, w których podejmiemy próbę ablacji HIFU na małych przerzutach o średnicy mniejszej niż 30 milimetrów z zapasem bezpieczeństwa wynoszącym pięć milimetrów w zdrowej wątrobie okołochorobowej. Jeśli zdolność do celowania w przerzuty do wątroby zostanie potwierdzona podczas fazy 2B, następnym krokiem będzie zaprojektowanie wieloośrodkowej grupy pacjentów leczonych z zamiarem wyleczenia przy użyciu tego nowego urządzenia HIFU.
Przegląd
Niniejsze badanie ocenia wykonalność, bezpieczeństwo i dokładność śródoperacyjnej ablacji za pomocą wysoko skupionej ultradźwiękowej wiązki (HIFU) u pacjentów poddawanych hepatektomii z powodu przerzutów do wątroby. Technika ta ma na celu zapewnienie nowej opcji terapeutycznej dla pacjentów z nieoperacyjnymi przerzutami do wątroby.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neurobiologia
- Wyroby medyczne
- Techniki chirurgiczne
Wprowadzenie
- Wysokoenergetyczne skupione ultradźwięki (HIFU) stanowią nieinwazyjną opcję terapeutyczną.
- Umożliwiają one precyzyjne celowanie w zmiany w wątrobie.
- Technika ta jest prowadzona pod kontrolą obrazowania ultrasonograficznego.
- Wcześniejsze badania wykazały obiecujące rezultaty w leczeniu przerzutów do wątroby.
Cel badania
- Ocena bezpieczeństwa i skuteczności HIFU podczas operacji wątroby.
- Określenie dokładności HIFU w ablacji przerzutów do wątroby.
- Zbadanie potencjału HIFU w zakresie poprawy wyników chirurgicznych.
Zastosowane metody
- Przygotowanie urządzenia HIFU oraz pola operacyjnego.
- Wykorzystanie obrazowania ultradźwiękowego do prowadzenia ablacji HIFU.
- Monitorowanie wzrostu temperatury podczas ablacji w celu zapewnienia bezpieczeństwa.
- Pooperacyjna analiza skuteczności ablacji oraz próbek tkanek.
Główne wyniki
- W sumie u sześciu pacjentów z powodzeniem wykonano 12 ablacji metodą HIFU.
- Głębokie zmiany HIFU umieszczono na średniej głębokości około 10 mm.
- Zaobserwowano wyraźne odgraniczenie pomiędzy leczoną a nieleczoną tkanką wątroby.
- Wstępne wyniki wspierają dalszy rozwój kliniczny metody HIFU w leczeniu przerzutów do wątroby.
Wnioski
- HIFU jest obiecującą techniką ablacji wątroby podczas operacji.
- Wykazuje ona bezpieczeństwo i precyzję w celowaniu w przerzuty do wątroby.
- Konieczne są dalsze badania w celu potwierdzenia skuteczności w większych grupach pacjentów.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Śródoperacyjne ultradźwięki skupione o wysokiej intensywności (HIFU) oferują nieinwazyjną strategię ablacji przerzutów do wątroby, rozwiązując ograniczenia obecnych terapii termicznych, takie jak urazy wywołane przez sondy oraz brak monitorowania w czasie rzeczywistym. Umożliwiając szybką i precyzyjną ablację tkanek pod kontrolą ultradźwiękową, HIFU wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego w rozwoju przedklinicznym i wczesnym klinicznym terapii skierowanych do wątroby. Jego integracja z procesami chirurgicznymi zapewnia platformę do oceny precyzji terapeutycznej oraz marginesów bezpieczeństwa w modelach istotnych dla danej choroby.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez tworzenie kontrolowanych stref ablacji w miąższu wątroby w celu badania odpowiedzi tkankowej i mechanizmów śmierci komórkowej.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalne objętości ablacji (około 7,5 cm³) z precyzją 1–2 mm, co pozwala na zachowanie spójnych warunków doświadczalnych w różnych badaniach.
Przesiewy i opracowanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na uzyskanie mierzalnych parametrów ablacji (wymiary, objętość, wyraźne odgraniczenie), które służą jako odczyty farmakodynamiczne dla interwencji opartych na energii.
- Wartość operacyjna: Wykorzystuje zintegrowaną diagnostykę ultradźwiękową do monitorowania w czasie rzeczywistym i pomiarów po ablacji, co umożliwia standaryzowaną ocenę niezależnie od operatora i sesji.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wspiera modelowanie systemów istotnych dla chorób poprzez umożliwienie ablacji w tkance wątroby z przerzutami, co ułatwia badanie zmian w mikrośrodowisku guza po leczeniu.
- Wartość operacyjna: Wykazuje bezpieczeństwo i wykonalność w wyciśniętej tkance wątroby, umożliwiając dostosowany do ryzyka postęp w kierunku badań in vivo bez narażania bezpieczeństwa obiektów badawczych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Zlokalizowany na styku etapu odkryć i badań przedklinicznych, HIFU stosowany śródoperacyjnie wspiera testowanie hipotez w modelach przerzutów do wątroby i umożliwia standaryzowaną ablację dla późniejszych procesów analitycznych.
- Biologia odkrywcza: Ułatwia wyjaśnianie szlaków sygnałowych poprzez tworzenie określonych zmian w celu badania odpowiedzi zapalnych, włóknistych lub regeneracyjnych w tkance wątroby.
- Przesiewy: Dostarcza ilościowych wyników ablacji (rozmiar, kształt, ostrość granic), co umożliwia porównanie parametrów dostarczania energii i efektów tkankowych.
- Analityka: Zapewnia mierzalne ślady (strefy hiperechogeniczne/hipoechogeniczne, otoczka 200 µm) do korelacji histopatologicznej i walidacji obrazowania.
- Badania translacyjne: Umożliwia ciągłość przejścia od badań ablacji ex vivo do modeli przedklinicznych poprzez utrzymanie spójnych charakterystyk zmian w różnych platformach.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Stanowi wielorazową platformę do standaryzacji ablacji, redukując zmienność w przedklinicznych ocenach skuteczności i bezpieczeństwa.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną dzięki precyzyjnej, powtarzalnej ablacji z wyraźnym wyznaczeniem granic tkanek i minimalnymi uszkodzeniami pobocznymi.
- Wartość operacyjna: Umożliwia przeprowadzenie ablacji w 40 sekund z dokładnością 1–2 mm, co wspiera wysokoprzepustowe przetwarzanie próbek i integrację z procesem badawczym.
- Wartość strategiczna: Zmniejsza niepewność związaną z ograniczaniem ryzyka biologicznego poprzez umożliwienie kontrolowanego generowania zmian do badań nad mechanizmem działania.
- Wpływ na portfolio: Wspiera decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go), dostarczając wiarygodne modele ablacji do oceny potencjalnych kandydatów na terapie celowane w wątrobę.
Kwestie wdrożeniowe
- Wymagana jest biegłość w obsłudze urządzeń chirurgicznych, utrzymaniu pola sterylnego oraz w technikach ablacji pod kontrolą ultradźwięków.
- Metoda opiera się na zastosowaniu specjalistycznej sondy HIFU z przetwornikiem toroidalnym, sterylnej osłony sprzęgającej oraz zintegrowanego obrazowania ultradźwiękowego do prowadzenia zabiegu w czasie rzeczywistym.
- Konieczna jest międzyfunkcyjna koordynacja zespołów chirurgicznego, obrazowania i patomorfologii w celu przeprowadzenia ablacji oraz analizy tkanek.
- Należy uwzględnić modyfikacje w zależności od różnorodnych cech miąższu wątroby, w tym unaczynienia i włóknienia, które mogą wpływać na propagację ultradźwięków.
- W obecnych badaniach wykonalności zastosowanie ogranicza się do tkanek ex vivo lub wyciętych fragmentów organów, co utrudnia bezpośrednie zastosowanie w modelach narządów nienaruszonych bez dalszej walidacji.
