Monitoring and predicting Breast Cancer Neoadjuvant Chemotherapy Response using Diffuse Optical Spectroscopic Imaging ( DOSI ) Bruce J. Tromberg, Ph.D.Laser Microbeam and Medical Program (LAMMP) Beckman Laser Institute and Medical ClinicDepartments of Biomedical Engineering Surgery

Bruce J. Tromberg, Ph.D

Dra Diana Montoya Instituto de Oncología Ángel H. Roffo Centro Mamario – Hospital Universitario Austral

Monitoreo y Predicción de la Respuesta a la Quimioterapia Neoadyuvante en Cancer de Mama utilizando Imágenes de Espectroscopía Óptica Difusa ( DOSI ) Bruce J. Tromberg, Ph.D.Laser Microbeam and Medical Program (LAMMP) Beckman Laser Institute and Medical ClinicDepartments of Biomedical Engineering Surgery

Esquema de Presentación

1. Modalidad : que es el DOSI ?

2. Hipótesis y Diseño del Trabajo

3. Población de Pacientes

4. Resultados

Esquema de Presentación

1. Modalidad : que es el DOSI ?

2. Hipótesis y Diseño del Trabajo

3. Población de Pacientes

4. Resultados

Bevilacqua, F., A. J. Berger, et al. Appl Opt 39(34): 6498-507 (2000).

Dispersion Lipid

Water

HbO2HbR

AbsorciónBroadband FDPM + CW-NIRS

6

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

This presentation is the intellectual property of the author/presenter. Contact

bjtrombe@uci.edu for permission to reprint and/or distribute.

Tromberg, BJ, Pogue, BW, et al., Med. Phys., 35(6), 2443-2451, (2008).

Imágenes por Espectroscopia Óptica Difusa

( DOSI )

DOSI Scanner:Optical Contrast

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Contact bjtrombe@uci.edu for permission to reprint/distribute.

Tissue Optical Index (TOI) = (HbR x H2O)/lipid

DOSI Scanner:Optical Contrast

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Contact bjtrombe@uci.edu for permission to reprint/distribute.

Esquema de Presentación

1. Modalidad : que es el DOSI ?

2. Hipótesis y Diseño del Trabajo

3. Población de Pacientes

4. Resultados

Objetivos del EstudioObjetivo Primario: cambios en el Indice Optico del Tejido ( TOI ) T/N al

inicio de la Terapia y a Mitad de la terapia son predictivos de respuesta patologia completa (pRC) final ?

Antes de la Terapia A mitad de la Terapia

Tissue Optical Index (TOI)

Indicador de largo plazo de Sobrevida Global y Sobrevida libre de enfermedad

Respuesta Patologica Completa (pCR)Ausencia de Celulas Tumorales en el Area Resecada al momento de la Cirugía

ACRIN 6691-09

TOI = HHb x Water/lipid

Group Meeting • Nov 13-15, 2014 10

• Permitido : Cualquier Regimen NAC y tumor para NAC• Multiples operadores entrenados DOSI en diferentes sitios

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Objetivos del Estudio Objetivos Secundarios :

•Son significativos los cambios tempranos ?

•Hay cambios significativos en otros biomarcadores ópticos ?

•DOSI se correlaciona con la imágenes estándar ?

•La combinación de DOSI con imágenes estándar, mejora la predicción ?

Diseño del Estudio

Diseño del Estudio

Diseño del Estudio

Población de Pacientes

60 pac enroladas : tumores > 2cm

47 diseño estadístico

34 elegibles T y N

10 pRC y 24 no pRC (7 NR y 15 RP)

48.4 +/- 10.7 ( 30-67)

17 preM 1 periM 16 post M

Esquema de Presentación

1. Modalidad : que es el DOSI ?

2. Hipótesis y Diseño del Trabajo

3. Población de Pacientes

4. Resultados

Evaluación

6691- 08

Respuesta Completa Patológica pRC

Evaluación

6691- 21

No Respondedores ( no PRC )

Evaluación 6691:

08 y 21

21 : no respondedores

8 : pRC

Datos del Análisis Global : Antes de la Terapia

Group Meeting • Nov 13-15, 2014 20

Baseline Tumor Properties Scatter Plot: n = 34Objetivo Secundario

Angiogenesis

Hyp

oxia

~9 µM

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

S. Ueda, D. Roblyer, et al, Can Res, (2012)Q. Zhu et al., Radiology (2013)

Datos del Análisis Global : Antes de la Terapia

Non-pCR: 15/24 = 62.5%

pCR: 2/10 = 20%

pCR: 8/10 = 80%

Non-pCR: 9/24 = 37.5%

Group Meeting • Nov 13-15, 2014 21

Baseline Tumor Properties Scatter Plot: n = 34Objetivo secundario

Angiogenesis

Hyp

oxia

~9 µM

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

S. Ueda, D. Roblyer, et al, Can Res, (2012)Q. Zhu et al., Radiology (2013)

AUC análisis de pCR (n=10) vs. non-pCR (n=24)

Early-therapy % change in T/N O2Sat Mid-therapy % change in T/N TOI

Group Meeting • Nov 13-15, 2014 22

Primary AimSecondary Aim

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Frequency (Percent)

Central pathology determination

Non-pCR (n=20)

pCR (n=10) Total (n=30)

%change in Sat. ratio (T/N)

<= 0%9 1 10

> 0%11 9 20

% de cambio T/N O2Sat: en la linea de base al Inicio de la Terapia (1 semana )

pCR

Non-pCR

% change T/N O2Sat 0% cutoff

Odds Ratio = 7.364; p=0.082Objetivo Secundario

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Frequency (Percent)

Central pathology determination

Non-pCR (n=24)

pCR (n=10) Total (n=34)

%change in TOI ratio (T/N)

<= -40%8 7 15

> -40%16 3 19

% de cambio T/N TOI: en la Linea de Base a Mitad de la Terapia

% change T/N TOI

Odds Ratio = 4.667; p=0.0586Objetivo Primario

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

pCR

Non-pCR

-40% cutoff

Conclusiones y Trabajo a Futuro …

• El punto medio %T/N TOI predice pCR con OR = 4.7

– Marginalmente significativo (p =0.059) para 40%

punto de corte

• En la 1ª Semana %T/N O2Sat predice pCR con OR= 7.4

– Marginalmente significativo (p =0.082) for 0%

punto de corte

• Control por Receptores Estrogénicos – No tuvo impacto en TOI and SAT como predictores

• Control por 17 tumores Areolares :

– Mejora en el punto medio del TOI (OR = 5.6; p = 0.050)

Group Meeting • Nov 13-15, 2014 25

Poblacion variada y diferentes terapias

NAC

Multiples operadores DOSI

Tecnologia Experimental

Pequeño N (34)

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Conclusiones y Trabajo a futuro Estudios a Futuro

–Comprender la dispersión de los datos en los no-pCR • 8/24 pacientes no-pCR tuvieron una reducción del TOI >40%; se benefician con la NAC ?• Segmento de pacientes con propiedades de base para mejorar las predicciones ?

–Reducir las variaciones gobales en el estudio • Regimenes comunes de NAC , subtipos moleculares y perfil de los pacientes • Aumentar el número total de pacientes

–Integrar la información • SE puede combinar la información DOSI basal , temprana y a Mitad de la terapia para

optimizar la estrategia de tratamiento en cada paciente?• Puede el DOSI combinado con los métodos Standart y Biomarcadores dar un cuadro mas

completo ?

Group Meeting • Nov 13-15, 2014 26

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Agradecimientos

ECOG-ACRIN: ACR-50185NIBIB P41EB015890 Laser Microbeam and Medical Program

NCI U54CA136400 Network for Translational ResearchNCI P30CA62203 Chao Family Comprehensive Cancer Center

NCI R01CA142989

ACRIN Staff: Sharon Mallett, Donna Hartfeil, Dunstan Horng

ACRIN Advocates: Nancy Sauers, Carole Baas

UC Irvine Staff: Amanda Durkin, Montana Compton, Jennifer Ehren, Erin Sullivan, Brian Hill, Keunsik No

San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

This presentation is the intellectual property of the author/presenter.  Contact bjtrombe@uci.edu for permission to reprint and/or distribute.