Intra-operatieve real-time weefselkarakterisatie voor betere uitkomsten bij patienten die behandeld worden met een robot-geassisteerde radicale prostatectomie

Achtergrond en probleemstelling
Een belangrijke uitkomstmaat voor succesvolle chirurgische behandeling van prostaatkanker is volledige verwijdering van de tumor tijdens robot-geassisteerde prostatectomie (RARP). Echter bij 38% van de patiënten is sprake van een positieve snijrand en is adjuvante behandeling nodig wat leidt tot verminderde functionele uitkomsten bij de patiënt, een lagere kwaliteit van leven, en drukt op gezondheidszorgbudgetten. Een andere belangrijke uitkomstmaat van RARP zijn de functionele uitkomsten voor de patiënt na de operatie (bijvoorbeeld incontinentie en impotentie klachten). Wanneer de chirurg in staat is om tijdens de operatie belangrijke anatomische structuren te sparen zorgt dit voor betere functionele uitkomsten en daarmee betere kwaliteit van leven voor de patiënt. Voor het sparen van de neuro-vasculaire bundel moet de chirurg dichter tegen het prostaatkapsel opereren wat de kans op een positieve snijrand vergroot. Op dit moment is er geen goede methode beschikbaar die de chirurg tijdens de operatie wanneer hij weefsel aan het wegsnijden is kan vertellen of daarbij een positieve resectierand ontstaat of dat belangrijke anatomische structuren beschadigd worden.

Onderzoeksrichting / voorgestelde oplossing
Een oplossing zou zijn om het weefsel in het operatievlak te karakteriseren met behulp van optische technologie die onderscheid kan maken tussen weefsel dat verwijderd moet worden en weefsel dat zoveel mogelijk gespaard moet worden. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van twee verschillende complementaire optische technieken, namelijk Diffuse Reflectie Spectroscopie (DRS) en Fluorescentie Lifetime Imaging (FLIm). DRS en FLIm werken op basis van andere vormen van optisch contrast en hebben een andere penetratie diepte. Hierdoor zijn ze complementair en dus in staat om een groot scala aan weefseltypes te onderscheiden. Daarnaast kunnen beide technieken in één tool gecombineerd worden. Om deze optische weefselkarakterisatie nog effectiever te maken combineren we deze tool met een navigatie platform. Met behulp van navigatie kan de optische weefselkarakterisatie tool gevisualiseerd worden in een patiënt-specifiek 3D-model waarin naast de prostaat ook de tumor en belangrijke anatomsiche structuren zichtbaar zijn. De chirurg kan de tool vervolgens tijdens de operatie toepassen om zo het aantal positieve resectieranden te verlagen en tegelijkertijd gebruiken om zoveel mogelijk gezond omliggend weefsel te sparen.

Relevantie
Door de chirurg van extra informatie te voorzien over welke type weefsel aanwezig is in het operatiegebied kan de chirurg nauwkeuriger opereren. Dat is relevant omdat dat kan leiden tot het verlagen van het aantal positieve resectieranden. Minder positieve snijranden zal leiden tot minder adjuvante therapie en minder terugkeer van de ziekte bij patiënten wat ook een positief effect heeft op gezondheidszorgbudgetten. Daarnaast kan door een preciezere operatie ook meer weefsel gespaard worden waardoor betere functionele uitkomsten kunnen worden bereikt. Minder patiënten zullen incontinentie en impotentie klachten ervaren ten gevolge van de operatie. Uiteindelijk zorgt dit ook voor een betere kwaliteit van leven voor de patiënt.

Onderzoeksvragen
In dit project willen we onderzoeken of het gebruik van een ‘getrackte’ optische weefselkarakterisatie tool de oncologische en functionele uitkomsten na RARP kan verbeteren. De eerste onderzoeksvraag waar wij op ons zullen richten is: wat is de nauwkeurigheid van optische technologieën om onderscheid te maken tussen de verschillende weefsel types tijdens RARP procedures? Daarvoor wordt de optische weefselkarakterisatie tool gecombineerd met een navigatie platform om plekken te kunnen identificeren die 'at risk' zijn en daar optische metingen te verrichten. Daarnaast willen we ons focussen op het implementeren van deze tool in de klinische workflow van een RARP waarbij op basis van de optische metingen real-time weefselkarakterisatie plaatsvindt.

Onderzoeksopzet
In eerste instantie zullen zowel de optische technologieën als het navigatie platform worden onderzocht. De focus ligt daarbij op het verder ontwikkelen van de technologieën om deze uiteindelijk met elkaar te kunnen combineren (werkpakket 1). Wanneer dat doel bereikt is zullen we onderzoeken hoe effectief de ‘getrackte’ weefselkarakterisatie tool is (werkpakket 2). Uiteindelijk zullen we onderzoeken wat de impact van real-time weefselkarakterisatie is op de uitkomsten van RARP (werkpakket 3).

Verwachte uitkomsten
Wij verwachten dat we op basis van de optische metingen onderscheid kunnen maken tussen weefsel dat verwijderd dient te worden tijdens RARP en weefsel dat zoveel als mogelijk gespaard dient te worden. Daarnaast verwachten wij dat het navigatie platform kan helpen in het herkennen van gebieden waar de belangrijke anatomische structuren zittten en gebieden waar de kans op een positieve resectie marge het grootst is. Door deze technologieën te combineren kan de chirurg nauwkeuriger opereren wat in het voordeel van de patiënt is.

Stappenplan
In werkpakket 1 vergaren we optische metingen van ex vivo prostaat preparaten om op basis daarvan een classificatie model te maken dat onderscheid kan maken tussen gezond weefsel en tumor weefsel. In dit werkpakket onderzoeken we ook het gebruik van een navigatie platform tijdens RARP procedures. Daarvoor kijken we naar hoe nauwkeurig een registratie gemaakt kan worden tussen een patiënt-specifiek 3D-model van de prostaat, tumor en belangrijke omliggende structuren en de intra-operatieve situatie. Als laatste integreren we een electromagnetische sensor (EM-sensor) in de ‘fiber-optic drop-in’ probe om deze te kunnen visualiseren in het patient-specifieke 3D-model met het navigatieplatform.

In werkpakket 2 wordt de getrackte weefselkarakterisatie tool gebruikt tijdens een in vivo studie waarbij intra-operatief optische metingen worden verkregen. Hierin zullen ook metingen worden gedaan van omliggend weefsel dat zoveel mogelijk gespaard dient te worden bij de operatie. Alle optische metingen in deze studie worden vervolgens geclassificeerd met het classificatie model waarbij wordt onderzocht wat de nauwkeurigheid is. Indien gewenst kan op basis van de in vivo data het classificatie model verder verfijnd worden.

In werkpakket 3 wordt de getrackte optische weefselkarakterisatie tool gebruikt tijdens een in vivo studie waarbij de optische metingen real-time worden geclassificeerd met het classificatie model uit werkpakket 2. In deze studie zullen we kijken wat het aantal positieve resectiemarges is net als de functionele uitkomsten (impotentie en incontinentie) en kwaliteit van leven na een RARP operatie waarbij de chirurg gebruik kon maken van de ‘getrackte’ optische weefselkarakterisatie tool. Daarnaast zullen we deze uitkomsten vergelijken met een historische cohort van gematchte patiënten.