Een fase II validering van in vivo Raman spectroscopy bij blaaskanker diagnostiek.

Blaas kanker epidemiologie
Blaaskanker is een significant gezondheidszorg probleem, met meer dan 130.000
sterfgevallen per jaar wereldwijd. Het is de vierde meest voorkomende
kankersoort bij mannen en de achtste bij vrouwen, met een 3:1 mannelijke
overhand. Blaaskanker is een maligne afwijking welke ontstaat in het
oppervlakkige weefsel (mucosa) van de blaas. De meest voorkomende vorm is
urotheelcel carcinoom (UCC) met 90-95% van alle blaaskankers. De overige zijn
plaveisel cel carcinoom (PCC) (3-7%) en adenocarcinoom (1-2%).

Ziekte presentatie
Als een blaaskanker is gelimiteerd tot de mucosa van de blaas, wordt het
"oppervlakkig" genoemd, vooral door de presentatie tijdens de chirurgische
cystoscopische verwijdering waarbij het intrinsiek niet invasief lijkt.
Ongeveer 70-80% van de patienten met een nieuw gediagnostiseerde blaaskanker
hebben oppervlakkige blaastumoren. Deze patienten zijn vaak te genezen.
Patienten bij wie oppervlakkige tumoren minder gedifferentieerd, groot,
veelvoudig of geassocieerd met carcinoma in situ (CIS) in ander gebieden van de
blaasmucosa, hebben het grootste risico op het ontvikkelen van een invasieve
kanker. Vroege diagnose en complete resectie van de tumor lesies is essentieel
om een verandering in de prognose van vooral patienten met CIS en hooggradige
maligne afwijkingen, teweeg te brengen.

Huidige diagnostische methoden
De gouden standaard bij blaaskankerdiagnostiek is selectie van een afwijkende
blaasregio door wit licht cystoscopie en pathologische analyse van de biopties
van deze afwijkende locaties in de blaaswand. In geval van niet-spier invasieve
kanker, is de behandel methode het verwijderen van de ziekte, het voorkomen van
tumor terugkeer en het tegengaan van de ontwikkeling van invasieve ziekte. Om
tumor terugkeer tegen te gaan, wordt intravesicale (immuno- en/of chemo-)
therapie (IVT) gegeven om de levensvatbare tumor cellen te vernietigen. De hoge
reccurence rate kan komen door over het hoofd geziene afwijkigen of incomplete
verwijdering van lesies bij wit licht cystoscopie. Photodynamische diagnose
(PDD) is een soort fluorescentie geleide resectie tijdens cystoscopie. Het is
geïntroduceerd in de urologie als een
middel om het visuele contrast tussen normale en tumorweefsel te vergroten in
de blaas. Het verbetert de diagnostische waarde van de cystoscopie. Ondanks de
grote toename van sensitiviteit wordt het diagnosticum skeptisch ontvangen
omdat het niet erg specifiek is en er meer vals positieve lesies worden
gevonden.

Raman spectroscopie
Raman spectroscopie is een moleculaire specifieke techniek die gebruikt kan
worden als biochemische tool om verschillende (biologsiche) materialen te
bestuderen; het heeft de mogelijkheid om te differentieren tussen pre-kankers
en kankers.
Een in vitro studie door Crow et al. analyseerde de sensitiviteit en
specificiteit van Raman spectroscopie. Blaas biopten verkregen bij
cystoscopische procedures werden bevroren en histologisch geanalyseerd. De
biopten werden geclassificeerd als normaal, cystitis, carcinoma in situ (CIS),
urotheelcel carcinoom (UCC) en plaveisel cel carcinoom (PCC). In 76 patienten
zijn 1685 spectra gemeten (590 benigne en 1095 maligne). Deze spectra werden
geanalyseerd middels principal component gevoede linear discriminant analysis
(PCA/LDA), om een diagnostisch algoritme te construeren. Het algoritme werd
getest voor nauwkeurigheid in het voorspellen van de histologische diagnose. De
nauwkeurigheid was bepaald in sensitiviteit en specificiteit: 91% en 96% voor
normaal, 79% en 92% voor cystitis, 86%
en 97% voor CIS, 84% en 96% voor TCC en 98% en100% voor SCC.

Raman spectroscopie en fotodynamische dianose
Raman spectroscopie is een hoogspecifieke techniek, maar heeft geen screenings
mogelijkheiden omdat de geanalyseerde oppervlakte zich in orde van grootte van
vierkante-cm bevindt. Fotodynamische diagnose (PDD) van blaaskanker geeft de
mogelijkheid om een grove evaluatie van het gehele blaasoppervlak met een hoge
sensitiviteit (97%), maar een relatief lage specificiteit (50%) te beoordelen.
Om deze reden zou een combinatie van PDD en Raman spectroscopie een optische
diagnose op locatie van de afwijking met een verbeterde specificiteit en
sensitiviteit teweeg kunnen brengen in blaaskanker diagnostiek. Een in vitro
studie van Raman spectroscopie bij blaaswand biopten na
fluorescentie diagnostiek liet een haalbaarheid zien van een combinatie van
deze technieken. Onze groep onderzocht de combinatie van Raman spectroscopie en
PDD in een retrospectieve studie. Patiënt groepen werden geïdentificeerd welke
waren geassocieerd met een verhoogd aantal vals positieven bij fluorescentie
diagnostiek en welke daarom een groter voordeel hadden bij het toevoegen van
Raman spectrosocpie. Multivariate analyse liet zien dat vrouwelijke patienten
die recent een TURBT hadden ondergaan, binnen 12 weken voorafgaand aan PDD, het
grootste voordeel zouden hebben van de specifieke Raman spectroscopie omdat
recente TURBT en een vrouwelijk geslacht, significante onafhankelijke
voorspellers zijn van vals positieve bevindingen bij PDD.

Motivering voor differentiatie van benigne en maligne afwijkingen en van graad
en stadium
Toepassen van Raman spectroscopie in pre-klinische en klinische diagnostiek
heeft reeds in voorafgaand onderzoek aangetoond, dat algoritmen bij overgang
van in vitro naar een in vivo setting niet een op een aan te passen zijn. Dit
vindt zijn oorzaak enerzijds in de gevoeligheid van deze techniek voor subtiele
biochemische veranderingen en het biochemische verschil van biopten en
helzelfde weefsel in vivo. Toch kunnen de resultaten van patient metingen wel
worden vergeleken tussen patienten met PDD of wit licht diagnostiek, met een
paar aanpassingen in de data. De voorafgaande studie fase I "Determination of
instrument parameters for the in vivo application of Raman spectroscopy for
Bladder Cancer Diagnosis" toonde aan dat spectra met voldoende signaal/ruis
verhouding konden worden verkregen in een klinische setting in vivo. Bovendien
kon een correlatie van het Raman signaal met de invasie worden aangetoond.
Verdere differentiatie naar subgroepen vereist nader onderzoek.

Primaire doel:
om klinsche gebruik van de geoptimaliseerde Raman probe in een
patientendatabase te valideren om tussen benigne en maligne blaasafwijkingen in
vivo te differentieren.

Secundare doel:
Om een algoritme te ontwikkelen om tumor gradering voor exofytische en vlakke
lesies aan te tonen

Tertiaire doel:
Om een algoritme te ontwikkelen om tumor stagiering van exofytische of solide
lesies door nauwkeurige bepaling van diepte invasie aan te tonen.

Het op te zetten in vivo onderzoek wordt uitgevoerd in het UMC Utrecht en het
Sint Antonius Ziekenhuis in Nieuwegein. Aan dit onderzoek zullen 285 meetbare
patiënten deelnemen, die vanwege reguliere patientenzorg een kijkoperatie
ondergaan.

Interventie study: Dit betreft een experimentele studie om een differentiatie
tussen benigne en maligne blaasafwijkingen te determineren middels gebruik van
in vivo Raman spectroscopy bij blaaskanker detectie.

Alle metingen worden tijdens de procedure verricht; na selectie van locaties,
bepaald door reguliere medische diagnostische methoden. De aquisitietijd is 3
seconden per meting. Een database van patiënt metingen zal worden geproduceerd.
Data-analyse van verschillende Raman spectra zal differentiëren tussen benigne
en maligne, evenals tussen verschillende graden en stadia.

Primaire doel:
- benigne
- maligne

Secundaire doel:
Gradering:
- vlakke lesies
o normaal
o inflammatie
o pre-maligne (hyperplasie, atypie and dysplasie)
o Carcinoma In Situ (CIS)
- exofytische lesies
o graad 1
o graad 2
o graad 3

Tertiaire doel
Stadiering
- niet-invasief Ta (NMI-BC)
- oppervlakkige invasie T1 (NMI-BC)
- spier invasief T >= 2 (MI-BC)

De Raman spectroscopische diagnoses worden vergeleken met de pathologische
diagnoses van 285 patiënten uit het UMC Utrecht en Sint Antonius ziekenhuis
Nieuwegein.

De belasting voor de patient voor deze studie is gelimiteerd tot een verlengde
chirurgische procedure van 10-15 min. De standaard procedure van evaluatie van
de blaaswand blijft gehandhaafd. Verdachte regio's worden volgens het reguliere
programma geselecteerd voor een bioptie. De locaties worden op een formulier
ingevuld. Lesies die visueel normaal, afwijkend normaal en/of kwaadaardig
lijken worden geselecteerd voor Raman spectrale metingen. Op elke locatie
worden meerdere metingen gedaan met een aquisitietijd van 3 seconden. Omdat de
probe niet het weefsel binnentreed, wordt dit gezien als non-invasief. Er wordt
gebruik gemaakt van 2 verschillende probes bij in vivo Raman spectroscopie van
de blaas, afhankelijk van hoe de tumor eruit ziet. Het doel is om een
differentiatie te maken tussen benigne/maligne en verschillende graden en
stadia.

De algemene risico's van een chirurgische ingreep zijn: pijn, infectie,
littekenvorming, nabloeding
De algemene risico's van anesthesie: overgevoeligheid van gebruikte
medicamenten, ademstilstand, hartstilstand Bij
lokale anesthesie zijn deze risico's minimaal.