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内窥镜检查的消息
定量荧光内窥镜:一种创新的内窥镜方法来评估局部晚期直肠癌的新辅助治疗反应
  1. Jolien J J Tjalma1，
  2. 玛乔丽科勒2，
  3. Matthijs D Linssen1，3.，
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  6. Annelies Jorritsma-Smit3.，
  7. 。艾伦Karrenbeld4，
  8. 伊丽莎白·G·德弗里斯5，
  9. Jan H Kleibeuker1，
  10. 简·彼得·潘宁斯6，
  11. 克洛斯Havenga2，
  12. Patrick HJH Hemmer2，
  13. Geke AP Hospers5，
  14. Boudewijn van Etten2，
  15. Vasilis Ntziachristos7，
  16. Gooitzen M van Dam2，
  17. 多米尼克·J·罗宾逊8，
  18. Wouter B Nagengast1
  1. 1消化内科和肝病科“，，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  2. 2外科，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  3. 3.临床药学与药理学系“，，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  4. 4病理科，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  5. 5肿瘤内科，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  6. 6放射科，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  7. 7生物和医学成像研究所，亥姆霍兹中心München，慕尼黑、德国
  8. 8耳鼻咽喉和头颈外科，鹿特丹大学医学中心Erasmus MC，鹿特丹，荷兰
  1. 对应到Wouter B Nagengast博士，格罗宁根大学消化病学和肝病科，格罗宁根大学医学中心，荷兰格罗宁根9700;w.b.nagengast在{}umcg.nl

http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2019-319755

数据来自Altmetric.com

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    消息

    定量荧光内窥镜(QFE)是一种能够可视化和定量荧光标记肿瘤组织的新技术。在25例局部晚期直肠癌(LARC)患者中，我们评估了QFE靶向血管内皮生长因子A (VEGFA)检测新辅助放化疗(nCRT)后的残留肿瘤。与正常直肠组织和纤维化相比，QFE在肿瘤中检测到明显更高的荧光，与标准MRI和白光内窥镜相比，QFE改善了16%患者最终病理结果的预测。QFE是一种很有前途的技术，可以帮助LARC患者的临床反应评估，并值得在更大规模的临床试验中进一步验证。ClinicalTrials.gov (NCT01972373)．

    更详细地讲

    LARC患者接受nCRT治疗，随后进行手术以实现局部疾病控制。有趣的是，15%-27%的患者有病理完全缓解，即在手术标本中未发现残留癌细胞。1 - 3人们对识别患有a的患者越来越感兴趣临床术前完全缓解，因为这些患者的非手术治疗与高生存率、降低发病率和改善功能预后相关。4 - 8然而，评估nCRT后的肿瘤反应是具有挑战性的。白光内窥镜只能提供形态信息，而MRI不能始终区分存活的肿瘤和纤维化。9 - 11QFE是一种新颖的内窥镜技术，可以可视化和定量测量组织中靶向荧光示踪剂的存在。我们假设vegfa靶向QFE在LARC患者的再安置中有额外的价值。在未经治疗的患者中，与正常直肠组织相比，QFE在所有直肠肿瘤中均显示明显增强的荧光(图1一个)．肿瘤与正常比率为3.1 (图1 b)表明QFE可用于直肠癌的定位。

    (A) Representative fluorescence images of the quantitative fluorescence endoscopy (QFE) procedure in untreated rectal cancer. From left to right: a high-definition white-light video endoscope image; a white-light image from the QFE fibreoptic, followed by the corresponding near-infrared (NIR) fluorescence image captured with an exposure time of 100 ms and the composite image of both modalities. The maximum quantified fluorescence value is depicted on the NIR fluorescence image. The rightmost image shows the HE staining of a forceps biopsy of the fluorescent area, confirming adenocarcinoma. (B) Fluorescence quantification results in 10 untreated patients. Tumour tissue shows higher fluorescence compared with normal rectal tissue. Boxplot centreline is at median, the bounds of the box at 25th to 75th percentiles, the whiskers depict the minimum–maximum.
    " data-icon-position="" data-hide-link-title="0">图1
    图1

    (A)定量荧光内窥镜(QFE)在未治疗直肠癌中的代表性荧光图像。从左至右:高清白光视频内窥镜图像;来自QFE光纤的白光图像，随后是对应的近红外(NIR)荧光图像，曝光时间为100 ms，以及两种模式的复合图像。在近红外荧光图像上描绘出最大定量荧光值。最右边的图像显示荧光区钳活检HE染色，证实腺癌。(B) 10例未治疗患者的荧光定量结果。与正常直肠组织相比，肿瘤组织显示出更高的荧光。箱线图的中心线位于中位数，盒子的边界位于25至75百分位，胡须描述了最小-最大值。

    在这项初步研究中，我们纳入了25例接受nCRT治疗的LARC患者(在线)补充表S1)．QFE在手术当天进行，可以与标准临床再定位(MRI和白光内窥镜)进行比较，并与手术标本的组织病理学(图2一个)．

    (A) Schematic overview of the clinical and study procedures. 4.5 mg bevacizumab-800CW was intravenously administered 2–3 days prior to quantitative fluorescence endoscopy (QFE). QFE consisted of wide-field fluorescence imaging, followed by fluorescence quantification using MDSFR/SFF spectroscopy and taking four forceps biopsies of normal rectal tissue (10 cm proximal from the tumour) and of 4 areas of the rectal tumour when present. (B) Fluorescence quantification results of the QFE procedures after neoadjuvant chemoradiotherapy (nCRT), depicted per tissue type. Tumour tissue shows higher fluorescence compared with fibrosis and normal tissue. Negative control tissue (of measurements of tumour and normal rectal tissue from a patient without tracer) showed no detectable fluorescence, signifying the measured fluorescence originated from the tracer. Boxplot centreline is at median, the bounds of the box at 25th to 75th percentiles, the whiskers depict the minimum–maximum. **p≤0.01; ***p≤0.001, one-way ANOVA test with Tukey post hoc analysis. (C) The receiver operating characteristic curve of quantified fluorescence of normal rectal tissue (n=100 measurements) vs tumour tissue (n=115 measurements) shows an area under the curve of 0.925. Normal rectal tissue included normal rectal tissue measurements of all patients and fibrosis measurements of pathological complete response. Tumour tissue included all lesion measurements of all patients with residual tumour at pathological examination. (D) Contingency table. HGD, high-grade dysplasia.
    " data-icon-position="" data-hide-link-title="0">图2
    图2

    (A)临床和研究程序概述示意图。在定量荧光内镜(QFE)前2-3天静脉注射4.5 mg贝伐珠单抗- 800cw。QFE包括宽视场荧光成像，随后使用MDSFR/SFF光谱进行荧光定量，并对正常直肠组织(距离肿瘤近10厘米)和直肠肿瘤存在时的4个区域进行4次钳活检。(B)新辅助放化疗(nCRT)后QFE程序的荧光定量结果，描绘每种组织类型。肿瘤组织与纤维化组织和正常组织相比具有更高的荧光。阴性对照组织(来自未使用示踪剂的患者的肿瘤组织和正常直肠组织的测量)显示没有可检测到的荧光，表明测量的荧光来自示踪剂。箱线图的中心线位于中位数，盒子的边界位于25至75百分位，胡须描述了最小-最大值。* * p≤0.01;***p≤0.001，采用Tukey事后分析进行单因素方差分析检验。(C)正常直肠组织(n=100次测量)与肿瘤组织(n=115次测量)定量荧光的接受者工作特征曲线显示曲线下的面积为0.925。 Normal rectal tissue included normal rectal tissue measurements of all patients and fibrosis measurements of pathological complete response. Tumour tissue included all lesion measurements of all patients with residual tumour at pathological examination. (D) Contingency table. HGD, high-grade dysplasia.

    在所有患者中，与正常直肠组织或纤维化相比，重要肿瘤组织显示高荧光补充图S1)．荧光定量证实肿瘤组织的荧光(n=155次测量)高于正常直肠组织和纤维化(n=100次测量)(p<0.001) (图2 b)．受试者工作特征曲线显示荧光截止值为2.00×10−2(曲线下面积0.925)图2 c, D)．25例粘膜肿瘤患者中有21例QFE真阳性(n=19)。图3一)，甚至粘膜下肿瘤(n=2，图3 b)经组织学证实。25例患者中有2例QFE真正为阴性，组织学证实病理完全缓解(ypT0N0) (图3 c)．25例患者中有1例QFE为假阳性，他们在白光内镜下显示广泛的息肉样组织，有一个明显的荧光点，组织学显示没有侵袭性肿瘤(ypT0N0)，而是有一个高度发育不良的位点(图3 d)．25例患者中有1例QFE为假阴性，组织学显示显微镜下残留肿瘤:一个位点位于粘膜下层。

    (A–D) Representative images of the quantitative fluorescence endoscopy (QFE) procedure after neoadjuvant chemoradiotherapy of a patient with (A) residual tumour, (B) submucosal tumour, (C) mucosal high-grade dysplasia (HGD) and (D) a pathological complete response. From left to right: a high-definition white-light video endoscope image of the rectal tumour; a white-light image from the QFE fibreoptic, followed by the corresponding near-infrared (NIR) fluorescence image captured with an exposure time of 100 ms and the composite image of both modalities. The maximum quantified fluorescence value is depicted on the NIR fluorescence image. The rightmost column depicts an HE staining of the surgical specimen in which the pathological TNM stage is indicated.
    " data-icon-position="" data-hide-link-title="0">图3
    图3

    (a - D)新辅助放化疗后定量荧光内镜(QFE)的代表性图像，患者(a)残留肿瘤，(B)粘膜下肿瘤，(C)粘膜高度发育不良(HGD)和(D)病理完全缓解。从左至右:直肠肿瘤的高清白光视频内窥镜图像;来自QFE光纤的白光图像，随后是对应的近红外(NIR)荧光图像，曝光时间为100 ms，以及两种模式的复合图像。在近红外荧光图像上描绘出最大定量荧光值。最右边的一栏显示了手术标本的HE染色，表明病理TNM分期。

    与标准临床再定位相比，QFE改变了25例患者中的4例(16%)的诊断(在线)补充图S2)．3例患者经MRI和白光内窥镜诊断为临床完全应答者，QFE显示荧光，在组织病理学检查中确实显示出重要肿瘤(n=2)或在观察等待2个月后已经再生(n=1)。1例临床分类为肿瘤残留，但QFE显示低荧光，病理检查证实病理完全缓解。

    在我们25例患者的小样本量中，QFE的初始阳性预测值为95%，而MRI为87.5%，白光内窥镜为90%。QFE的准确性为92%，MRI为84%，白光内窥镜为80%。

    详情请参阅在线补充方法和结果．

    评论

    这是第一个人体研究，证明体内vegfa靶向QFE可以改善nCRT后LARC患者的反应评估。我们观察到QFE的灵敏度为95%，准确度为92%，而报道的MRI联合白光内镜分别为71%和89%。10将QFE添加到MRI和白光内窥镜检查中，16%的患者的临床重新定位更加准确。此外，在白光内窥镜中进行QFE很容易:成像和光谱探针可以插入任何临床视频内窥镜的工作通道中，QFE测量与操作人员无关，且操作时间稍长(5-10分钟)。重要的是，本研究中未观察到与示踪剂相关或与手术相关的不良事件。

    当QFE用于再定位时，荧光定量是重要的。由于荧光受到组织光学特性的影响，因此在临床实践中可能会导致不正确的建议，因此仅宽视场荧光可视化不一定能反映真实的示踪剂积累。通过多直径单纤维反射/单纤维荧光(MDSFR/SFF)光谱定量荧光，校正荧光信号的组织光学特性，如散射和吸收，避免了这一问题。12日13

    最近的随访数据显示，19%处于观察等待状态的患者在12个月内经历了早期肿瘤再生。14这些患者中大多数在挽救期有ypT3或ypT4疾病，提示存在腔内和直肠更深层的残留疾病。QFE可以改善这些患者的识别，因为在本研究中，QFE检测到三名仅患有粘膜下肿瘤的患者中有两名患者荧光增强，即没有肿瘤到达直肠粘膜。我们假设贝伐单抗- 800cw可能积聚在粘膜侧，因为nCRT后肿瘤微环境尚未正常化，VEGFA水平仍然升高。因此，与靶向肿瘤细胞膜上蛋白质的示踪剂相比，在微环境中积累的示踪剂可以提供重新定位的优势。此外，bevacizumab-800CW是一种近红外示踪剂，与可见光谱示踪剂相比，可以更深地穿透组织。

    在这项初步研究中，一名患者的QFE为假阳性，该患者在直肠腔有一个高度发育不良的位点。这并不奇怪，因为以前的一项研究表明，贝伐单抗- 800cw也在低级别和高级别发育不良腺瘤中积累，这阻碍了对发育不良和癌症的区分。13在一名在粘膜下层有一个微观肿瘤位点的患者中，QFE为假阴性。可能，提高示踪剂剂量可以提供更强的荧光信号，从而改善QFE检测。一项使用贝伐珠单抗- 800cw检测结直肠腺瘤的临床剂量寻找研究报告称，25mg较高的示踪剂剂量使靶本底比几乎增加了两倍。13潜在地，未来的互补检测系统，如光声成像，它结合了光学成像的丰富对比度和射频波的更高穿透力，可能进一步改善粘膜下评估。

    我们的研究有一些局限性。在本可行性研究中，我们发现QFE的特异性较低，阴性预测值为67%，这可能是由于样本量相对较小所致。接下来，纳入的患者被转诊到我们的第三中心，与标准实践中相对简单的LARC患者相比，他们代表了相对复杂的LARC患者，有广泛的肿瘤(T4占40%)和高淋巴结分期(N2占64%)。这也导致出现病理完全缓解的患者比例相对较小(12%)，而文献中描述的病理完全缓解为15%-27%。1 2

    总之，这项初步研究的结果，即使是在这一小组患者中，也是令人鼓舞的，可能是定量荧光内镜在新辅助治疗后评估肿瘤反应的第一步。最终，MRI、白光内窥镜和QFE的结合可能被证明是评估个体患者反应和指导临床决策的策略。为了实现这一策略，QFE在LARC患者临床反应评估中的能力，包括确定区分肿瘤与正常组织的最终临界值，需要在更大的前瞻性队列中进行进一步评估。

    致谢

    我们感谢参与本次研究的患者，感谢内窥镜组、手术室和病理部门的工作人员在所有研究过程中提供的协助。特别感谢W Boersma-van Ek在实验室提供的技术支持。

    参考文献

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    脚注

    • JJJT和MK的贡献相当。

    • 贡献者研究概念与设计:JJJT、GAPH、BvE、WBN。数据采集:JJJT, MK, EH, SdJ。数据分析与解释:JJJT, MK, EGdV, JHK, GMvD, WBN。示踪剂开发:MDL、AJ-S、EGdV、WBN。放射学评估:JPP。直肠手术:KH, PHJH, BvE。组织病理学分析:AK。光谱数据分析:DJR。第一个QFE系统VN的开发。稿件起草:JJJT, MK, WBN。 Study supervision: GAPH, WBN. Critical revision of the manuscript for important intellectual content: all authors.

    • 资金获得这些结果的研究得到了荷兰癌症协会(WBN, RUG 2012-5416)的个人资助，以及欧洲共同体第七框架计划(FP7/2007-2013 BetaCure项目;MK, GMvD号。602812)，转化分子医学中心(MAMMOTH 003 -201项目)的资助，荷兰皇家艺术与科学学院(KNAW)授予EGdV的学院教授奖，ERC高级资助OnQview，以及来自SurgVision B.V.和Boston Scientific的无限制研究资助。

    • 相互竞争的利益GMvD和WBN获得了来自SurgVision B.V.(荷兰格罗宁根)的无限制研究经费，用于该机构发展光学分子成像。GMvD和VN是surgical vision B.V.的科学顾问委员会成员

    • 患者发表同意书不是必需的。

    • 伦理批准这项研究得到了格罗宁根大学医学中心医学伦理委员会的批准。

    • 出处和同行评审不是委托;内部同行评审。