PLoS ONE: Nytten af ​​en fleksibel fluorescens-cystoskop med en Twin Mode Monitor for 5-aminolevulinsyre-medieret Fotodynamisk Diagnose af blærekræft

Abstrakt

Mål

For at evaluere den diagnostiske værdi af en ny fotodynamisk diagnose (PDD) system ved hjælp af 5-aminolevulinsyre (ALA) til diagnosticering af blæretumorer. For at validere, om falsk-positive resultater forårsaget af tangenten effekter i PDD kan løses, vi sammenlignet diagnostiske nøjagtighed mellem det nye PDD-system og et konventionelt PDD-system.

Patienter og metoder

Blandt 30 transuretral blære biopsier, 15 sager modtaget ALA-PDD hjælp stiv fluorescens cystoskopi (konventionel PDD-system), og fleksibel fluorescens cystoskopi med en dobbelt modus monitor (ny PDD-system) blev anvendt i et separat sæt af 15 tilfælde. Til vurderet anvendeligheden af ​​ALA-PDD, blev diagnostiske nøjagtigheder retrospektivt sammenlignet mellem det konventionelle PDD-systemet og det nye PDD-systemet.

Resultater

Af 207 prøver fra 30 tilfælde, vi opnåede 110 eksemplarer hjælp det konventionelle PDD-systemet og 97 prøver vha det nye PDD system. Af disse prøver, valgte vi 30 distal blære prøver hver fra både det konventionelle PDD-systemet og det nye PDD system. Den samlede sensitivitet, specificitet og falsk-positive sats for nye PDD-systemet var 100%, 82,6%, og 17,4%, hhv. De af det konventionelle PDD-systemet var 83,3%, 66,2% og 33,8%, henholdsvis. Den samlede falsk-positiv rate af det nye PDD systemet forbedret til 16,4% sammenlignet med det konventionelle PDD systemet. Endvidere falsk-positiv rate af det nye PDD system distale blære prøver forbedret til 11,8%. Den samlede AUC for den nye PDD systemet var signifikant større sammenlignet med den for det konventionelle PDD-systemet (

P

0,05). Vi opnåede tilsvarende signifikante resultater i de distale blære prøver (

P

0,05). Alle procedurer blev tålt godt af alle patienter uden alvorlige bivirkninger.

Konklusion

Fleksibel cystoskopi havde en signifikant højere specificitet og forbedret forekomst af tangenten effekt i sammenligning med traditionelle fremgangsmåder. Denne indledende undersøgelse antyder, at det nye PDD systemet ved hjælp af 5-aminolevulinsyre kan være mere nyttigt end det konventionelle PDD-systemet

Henvisning:. Fukuhara H, Kureishi M, Khoda T, Inoue K, Tanaka T, Iketani K, et al. (2015) nytten af ​​en fleksibel fluorescens-cystoskop med en Twin Mode Monitor for 5-aminolevulinsyre-medieret Fotodynamisk Diagnose af blærekræft. PLoS ONE 10 (9): e0136416. doi: 10,1371 /journal.pone.0136416

Redaktør: Michael Hamblin, Massachusetts General Hospital, UNITED STATES

Modtaget: Marts 28, 2015; Accepteret: August 3, 2015; Udgivet 2. september, 2015

Copyright: © 2015 Fukuhara et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

Finansiering:. det bidragyder (HOYA Corporation og SBI Pharmaceuticals Company) ydet støtte til HF, IK, og TS

Konkurrerende interesser:. HOYA Corporation og SBI Pharmaceuticals Company ydet støtte i løbet af denne undersøgelse. Dette påvirker ikke forfatternes overholdelse PLoS politik om datadeling og materialer.

Introduktion

Blærekræft er den anden mest almindelige urologisk cancer og har en årlig incidens på over 60.000, 130.000, og 17.000 i Europa, USA og Japan, henholdsvis [1-3]. Ca. 70% af tilfældene involverer ikke-muskel invasiv blærekræft behandles med transuretral resektion af blæren tumor (TURBT) [4].

Men non-muskel invasiv blærekræft har en høj gentagelse sats efter TURBT,. Det menes, at resterende læsioner, såsom minut eller flade læsioner, bidrager væsentligt til den høje gentagelse sats. Fotodynamisk diagnose (PDD) ved hjælp af 5-aminolevulinsyre (ALA) giver god visualisering for disse minut og flade læsioner og forbedrer diagnostisk nøjagtighed [5-12].

Vi har tidligere rapporteret gennemførligheden af ​​ALA-PDD for blærekræft diagnose [13]. ALA-PDD væsentligt forbedret den diagnostiske nøjagtighed og intraoperativ påvisning af blærekræft, især for flade læsioner såsom dysplasi og CIS. Sammenlignet med observation under hvidt lys, ALA-PDD giver en relativ høj følsomhed for blærekræft diagnose. Men denne metode produceret mange falsk-positive fund i den distale blære (trigone og halsdel af blæren). Specificiteten i disse dele var betydeligt lavere end i andre dele af blæren. Den væsentligste årsag til falsk-positive resultater i trigone og halsdelen er, at rød-fluorescens forøges i retningen af ​​tangenten, selv om vævet er normal. Fænomenet kaldes tangenten effekt. Det er imidlertid vanskeligt at observere blærehalsen med en stiv anvendelsesområde i en vinkelret retning. Denne tangent virkning er et vigtigt problem for falsk-positive resultater i ALA-PDD.

Men en fleksibel anvendelsesområde kan anvendes direkte på blærehalsen væv og forhindrer derfor tangenten virkning. I nye PDD-system blev en fleksibel rækkevidde bruges til at observere blæren livmoderhalsen sammen med en processor (SAFE-3000, PENTAX, HOYA Co, Tokyo), som samtidig kan vise både et hvidt lys billede og en fluorescerende billede på en videoskærm (tvilling mode). Med systemer, hvor kun ét billede (hvid eller fluorescerende lys) kan vises på et tidspunkt, skal kirurger sammenligne de to billeder ved hukommelsen, når der skiftes frem og tilbage. Ved hjælp af twin-tilstand, kan begge billeder sammenlignes på samme skærm, som forventes at forbedre diagnostisk nøjagtighed.

I tidligere rapporter, ingen undersøgelse har undersøgt de falsk-positive forårsaget af tangenten virkning under ALA-PDD i blærekræft. I denne undersøgelse, vi retrospektivt vurderet mulighederne for ALA-PDD hjælp af SAFE-3000-system (ny PDD-system), og om den fleksible cystoskopi forbedrer falsk-positive resultater og diagnostisk nøjagtighed i trigone og hals del af blæren.

Patienter og metoder

Etik Statement

Denne undersøgelse blev udført med godkendelse fra den etiske komité i Kochi Medical School (undersøgelse nummer, ERB-00026). Skriftligt informeret samtykke blev modtaget og optaget fra alle deltagere forud for indskrivning i denne undersøgelse. Alle deltagere blev informeret om de potentielle behandlingseffekt og bivirkninger, såsom opkastning, hud lysfølsomhed og forhøjelse af serum ALAT /ASAT, i overensstemmelse med de fælles terminologi Kriterier for Bivirkninger version 3.0. I alt 30 sager, 15 ALA-PDD sager ved hjælp af fleksible fluorescens cystoskopi og twin-mode skærm af SAFE-3000-system (ny PDD-system) og 15 ALA-PDD sager ved hjælp af stive fluorescens cystoskopi (konventionel PDD-system) som en historisk kontrol, var indskrevet i undersøgelsen [S1 fil].

Patienter og studiedesign (tabel 1 /figur 1)

ALA-PDD blev udført i alle 30 tilfælde, hvoraf 23 var mænd og 7 var kvinder, med en gennemsnitsalder på 68,9 (49-81) år. Seksten sager var primær, og 14 tilfælde var tilbagevendende. Karakteristik af de behandlede patienter ved hjælp af den nye PDD-systemet eller det konventionelle PDD-systemet er vist i tabel 1. For at bestemme gennemførligheden af ​​den nye PDD-system, den diagnostiske nøjagtighed baseret på arealet under kurven (AUC) fra den nye PDD metode var retrospektivt sammenlignet med det konventionelle PDD systemet som en kontrolprøve. Resultaterne blev også sammenlignet med de, der opnås ved konventionel hvidt lys undersøgelse. Der var ingen statistisk signifikante forskelle blandt patienter med hensyn til tumor egenskaber. Alle patienter blev fulgt op i mindst 3 år. Opfølgende cystoscopies blev udført hver 3-6 måned.

Administration af 5-aminolevulinsyre

Vi anvendte ALA som en fotosensibilisator for ALA-PDD. ALA-hydrochlorid (COSMO BIO, Tokyo, Japan) blev opløst i 50 ml 5% glucose og 40 ml 8,4% natriumhydrogencarbonat (NaHCO

3). Patienter blev oralt administreret 1,0 g ALA løsning to til tre timer før intraoperativ overvågning og før anæstesi.

Fotodynamisk diagnose-systemet (ny PDD-system)

En fluorescens endoskop bestående af en processor (SAFE -3000) og en fleksibel cystoscope (EB-1970AK, PENTAX) blev anvendt som det nye PDD system. Et systemdiagram af processoren indeholder en xenonlampe som et hvidt lyskilde (300 W) med en halvlederlaser (bølgelængde på 408 nm) med en effekt på toppen af ​​anvendelsesområdet for 20 til 40 mW. Bølgelængden af ​​laseren er tæt på den for absorptionsmaksimum PpIX ved 405 nm. En række processer (absorption af PpIX, excitation af PpIX, og fluorescerer fra PpIX) kan derefter detekteres med en høj effektivitet. Spektret af fluorescensen har en bred top ved ca. 635 nm; fluorescensbilleder kan observeres med en ladningskoblet indretning billedprocessor (CCD). Et filter er monteret på CCD for at reducere den stærke blå lys reflekteres af organoverflader. Et hvidt lys billede og et fluorescerende billede vises samtidigt side om side på en monitor (twin-tilstand). Den side-by-side billede består af et hvidt lys, der optages i den første 1/60 sekund og en fluorescerende billede taget i den næste 1/60 sekund. I den første 1/60 sekund, hvidt lys, der udsendes gennem en lukker, der åbner for 1/60 sekund. I den næste 1/60 sekund, en blå laser lys udsendt ved tilslutning af laser chip til 1/60 sekund. En hvid lys billede fra de første 1/60 sekund og en fluorescerende billede fra følgende 1/60 sekund er holdt i en hukommelseschip, og hvert billede samtidig vises for 1/30 sekund på skærmen for at producere videobilleder med 30 billeder /anden. Diameteren af ​​anvendelsesområdet er 6,3 mm på toppen og 2,8 mm på kanalen. Bøjningsvinklen i toppen er 130 til 180 grader. Det skal bemærkes, at EB-1970AK anvendelsesområde er beregnet til brug i bronkier og blev anvendt til blærekræft observation i denne undersøgelse.

Intraoperative procedure (Fig 2)

Transuretral observation af blære blev udført under hvidt lys og fluorescens lys vejledning. De prøver med fluorescerende emission eller med mistænkelige abnormiteter under hvidt lys-styrede observation blev systematisk høstet fra 7 blære regioner (venstre, bageste, højre vægge, trigone, blære hals og prostata region i urinrøret.)

(en ) Hvidt lys tilstand (venstre side) og blåt lys tilstand (højre side) billeder af blærekræft samtidigt observeret ved anvendelse af en dobbelt-mode skærm. Flade læsioner udviste rød fluorescens. (B) Hvidt lys tilstand (venstre side) og blåt lys-tilstand (højre side) billeder af blærehalsen hjælp vendte tilbage fleksibel cystoskopi i lodret retning. Ingen rød fluorescens blev observeret.

Cold-cup biopsi i trigone og blære hals regioner blev udført ved hjælp af fleksible cystoskopi.

Disse to regioner blev inspiceret med retroflexion fleksibel cystoskopi i en vinkelret retning . Kold-cup biopsi hjælp stiv cystoskopi blev udført i de resterende 5 regioner.

Vi semikvantitativt opdelt fluorescerende emissioner med fluorescerende lys og abnormiteter med hvidt lys i 3 kategorier. Ifølge en klinisk undersøgelse af hjernetumorer udført af Miyoshi et al. [14], vi delte disse emissioner afhængigt af fluorescensintensitet som følger:. Ingen (ingen fluorescerende emission), svag (svag fluorescerende emission), og stærk (stærk fluorescerende emission)

endvidere ifølge makroskopiske fund, vi delte resultaterne i tre niveauer som følger: ingen: ingen abnorme fund; positiv: mild abnormitet med nogen endelig godartet eller ondartet diagnose; og stærkt positiv: markeret abnormitet med en stor mulighed for malignitet

Disse procedurer blev udført af de samme 3 instruktører certificeret af den japanske Urologiske Association, og højt niveau reproducerbarhed blev påvist i tidligere rapporter [15]

Kriterier for diagnostiske procedurer

diagnostisk nøjagtighed baseret på en semi-kvantitativ indeks blev analyseret ved at sammenligne den røde fluorescens intensitet med patologiske resultater efter de almindelige regler for klinisk og patologisk Undersøgelser om blærekræft, Third Edition [16]. Vi definerede makroskopiske fund, der dukkede mere end “svage” i fluorescens intensitet og “positive” i hvidt lys mode som positive og beregnede det relevante endpoint (prædiktiv nøjagtighed, sensitivitet og specificitet). Den diagnostiske kapacitet blev opnået fra området under modtageren operative karakteristik kurven (AUC). Disse signifikante forskelle blev analyseret under anvendelse af Fishers eksakte test (2×2), chi-square test og Wilcoxon rank sum test. Alle

P

-værdier 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant

Resultater

Patologiske resultater (tabel 2)

207 prøver fra 30 tilfælde blev opnået ved. transurethral biopsi. Vi opnåede 110 prøver vha det konventionelle PDD-systemet og 97 prøver ved hjælp af den nye PDD-systemet.

Derudover har vi fået 30 distal blære prøver hver ved hjælp af den konventionelle PDD-systemet og det nye PDD-systemet. Patologisk evaluering afslørede 47 maligne læsioner (22,7%), herunder 16 læsioner i CIS (7,7%), 7 dysplasi læsioner (3,4%) og 160 normale læsioner (77,3%). I den distale blære, vi opnåede 12 maligne læsioner (20,0%), herunder 4 læsioner i SNG (6,7%), 3 dysplasi læsioner (5,0%) og 48 normale læsioner (80,0%). En semi-kvantitativ fluorescens analyse afslørede, at fluorescensintensiteten var signifikant associeret med ondartet kvalitet i både PDD-systemer (

P

0,05). Fluorescensintensitet og de patologiske egenskaber ved de biopsiprøver er vist i tabel 2.

Sammenligning af diagnostisk nøjagtighed (tabel 3 /figur 3)

De diagnostiske nøjagtighed parametre for hver ALA-PDD-system, herunder satserne for positive fund, prædiktiv præcision, følsomhed og specificitet, blev undersøgt i alle biopsi prøver, herunder dem, der opnås fra den distale blære biopsi. Den samlede følsomhed, specificitet og falsk-positiv rate af det nye PDD-systemet var 100%, 82,6% og 17,4%, henholdsvis. På den anden side dem for konventionelle PDD-systemet var 83,3%, 66,2% og 33,8%, henholdsvis. Den samlede falsk-positiv rate af nye PDD forbedret systemet til 16,4% sammenlignet med det konventionelle PDD systemet. Den følsomhed, specificitet, og falsk positiv rate af det nye PDD-system i den distale blære var 100%, 64% og 36%, hhv. De af det konventionelle PDD-systemet i den distale blære var 85,7%, 52,2% og 47,8%, henholdsvis. Andelen af ​​falsk positive rate af det nye PDD-systemet i den distale blære forbedret til 11,8%. Endvidere er den overordnede AUC for den nye PDD systemet var signifikant større sammenlignet med den for det konventionelle PDD-systemet (

P

0,05). Vi opnåede tilsvarende signifikante resultater i den distale blære (

P

0,05).

(a) AUC for nye PDD systemet var signifikant bedre end for det konventionelle PDD-systemet i blå lys (fluorescens) tilstand for alle regioner (

s. 0

05

). (B) AUC for nye PDD systemet var signifikant bedre end for det konventionelle PDD systemet i blåt lys (fluorescens) mode i den distale blære (

s. 0

05

).

bivirkninger (tabel 4)

af alle 30 undersøgte tilfælde, 7 oplevet et par bivirkninger. Alle bivirkninger var milde og forbigående ifølge fælles terminologi Kriterier for uønskede hændelser version 3.0 (CTCAE). En patient rapporterede en lysoverfølsomhedsreaktion (3,3%), havde 3 patienter forhøjede niveauer af ASAT og /eller ALAT (10,0%), og 3 sager oplevet kvalme /opkastning (10,0%) [17].

Discussion

Denne undersøgelse viste forbedret diagnostisk nøjagtighed for blærekræft påvisning ved hjælp af en nyudviklet PDD-system sammenlignet med et konventionelt PDD-system. Falsk-positive fund i den distale blære forringe den samlede diagnostiske nøjagtighed ALA-PDD [18-23]. Den vigtigste mekanisme bag falsk-positive resultater anses for at være tangent virkninger, hvor røde fluorescens er forbedret med observation i retningen af ​​tangenten. Denne undersøgelse valideret, om det nye PDD-systemet forbedrer den generelle diagnostiske nøjagtighed ved at løse tangenten effekt. Divisi et al. rapporteret, at den nye PDD systemet tilladt for mere præcis detektering af lungekræft sammenlignet med det konventionelle PDD systemet. Disse forfattere viste, at følsomheden og specificiteten af ​​den nye PDD metode var 96% og 60%, hhv. Det nye PDD-system resulterede derfor i en forbedring i følsomhed [24] ca. 30%.

Brug af det konventionelle PDD systemet kræver vekslen mellem hvidt lys tilstand til blåt lys-tilstand på én skærm. Endvidere kan det blå lys-tilstand giver tilstrækkelig belysning til læsionen område for biopsi. Derfor er det meget vanskeligt at opnå passende biopsiprøver medmindre lægen er placeret meget tæt på læsionen. SAFE-3000 systemet er udstyret med en dobbelt funktion PDD-system. Dette system giver samtidig observation af både hvide tilstande lys tilstand og blå lys på to skærme. Denne dobbelte funktion PDD giver læger at opnå rød-fluorescerende væv under anvendelse af hvidt lys tilstand. Dette værktøj giver tilstrækkelig belysning og hurtig adgang til målområdet, der giver mulighed for fuldstændig tumor resektion. Som et resultat, kan det nye PDD-systemet forhindrer fotoblegning i rød-fluorescerende områder.

Desuden SAFE-3000-system er udstyret med en fleksibel cystoscope adskiller sig fra konventionel stiv cystoskopi. Det betyder, at vi kan indsætte cystoskop gnidningsløst og lindre angst og smerte for mange patienter. Vi har altid brugt stiv cystoskopi for vinkelret observation af blærehalsen og trigone. Som følge heraf er der mange falsk-positive resultater på grund af tangenten effekt i blærehalsen og trigone. Desuden tangenten virkning har en negativ indflydelse på diagnostisk nøjagtighed. Imidlertid er SAFE-3000-system udstyret med fleksibel cystoskopi, som gør det muligt vinkelret observation i blærehalsen og trigone. Disse funktioner kan reducere antallet af falsk-positive resultater ved tangent effekt og føre til forbedret diagnostisk nøjagtighed.

I vores tidligere rapporter, følsomhed, specificitet og falsk-positive sats for det konventionelle PDD-systemet var 93,4%, 58,8% og 41,2%, henholdsvis [13]. Således høje falsk-positive satser i det konventionelle PDD-systemet er en umedgørlig klinisk problem. I betragtning af den diagnostiske nøjagtighed nye PDD-system, følsomhed, specificitet og falsk-positiv rate var 100%, 82,6% og 17,4%, hhv. Følsomheden var sammenlignelig og falsk positiv rate forbedret i forhold til den, der opnås ved hjælp af den konventionelle PDD-systemet.

Desuden i tidligere sammenligninger mellem fleksible og stive fluorescens cystoskopi, fleksibel cystoskopi var mindre effektivt end stiv cystoskopi for tumor detektion [25-27]. demonstrerede dog, at AUC for den nye PDD systemet var signifikant større end for det konventionelle PDD system til analyse af den distale blære. Det nye PDD-system med fleksibel cystoskopi kunne forbedre tangenten effekt og falsk-positive resultater i den distale blæren.

Konklusioner

Vores foreløbige resultater tyder på, at fleksibel fluorescens cystoskopi kan være mere nyttigt end stive fluorescens cystoskopi til påvisning af blærecancer. Anvendelsen af ​​fleksible fluorescens cystoskopi er muligt for at undgå tangenten virkninger, især i den distale blæren. Men fleksibel cystoskopi er muligt for diagnose, men ikke til kirurgi. Yderligere randomiserede studier med større befolkningsgrupper er påkrævet.

Støtte Information

S1 fil. Protokol i denne undersøgelse.

Denne undersøgelse blev udført med godkendelse fra den etiske komité i Kochi Medical School. Alle deltager blev informeret om AIM og bivirkninger af denne undersøgelse

doi:. 10,1371 /journal.pone.0136416.s001

(DOCX)