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 Clinic Departments 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 Clinic Departments 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): (2000). Dispersion Lipid Water HbO2 HbR Absorción Broadband 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 for permission to reprint and/or distribute. Tromberg, BJ, Pogue, BW, et al., Med. Phys., 35(6), , (2008). Imágenes por Espectroscopia Óptica Difusa ( DOSI )

DOSI Scanner: Optical Contrast San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014 Contact for permission to

Tissue Optical Index (TOI) = (HbR x H 2 O)/lipid DOSI Scanner: Optical Contrast San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014 Contact for permission to

Esquema de Presentación 1.Modalidad : que es el DOSI ? 2.Hipótesis y Diseño del Trabajo 3.Población de Pacientes 4.Resultados

Objetivos del Estudio Objetivo 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 TOI = HHb x Water/lipid Group Meeting Nov 13-15, 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

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) / ( 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 Respuesta Completa Patológica pRC

Evaluación No Respondedores ( no PRC )

Evaluación 6691: 08 y : no respondedores 8 : pRC

Datos del Análisis Global : Antes de la Terapia Group Meeting Nov 13-15, Baseline Tumor Properties Scatter Plot: n = 34Objetivo Secundario Angiogenesis Hypoxia ~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, Baseline Tumor Properties Scatter Plot: n = 34 Objetivo secundario Angiogenesis Hypoxia ~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)

% change from baseline to - Early therapyMid therapy TOI T/N ratio0.55 (0.32, 0.77)0.60 (0.39,0.81) O 2 SAT T/N ratio0.64 (0.44,0.84)0.60 (0.39,0.80) AUC análisis de pCR (n=10) vs. non-pCR (n=24) Early-therapy % change in T/N O 2 SatMid-therapy % change in T/N TOI Group Meeting Nov 13-15, 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% 9110 > 0% % de cambio T/N O 2 Sat: en la linea de base al Inicio de la Terapia (1 semana ) pCR Non-pCR % change T/N O 2 Sat 0% cutoff Odds Ratio = 7.364; p=0.082 Objetivo 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% 8715 > -40% % de cambio T/N TOI: en la Linea de Base a Mitad de la Terapia % change T/N TOI Odds Ratio = 4.667; p= Objetivo 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 O 2 Sat 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, 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, San Antonio Breast Cancer Research Symposium, Dec 9-13, 2014

Agradecimientos ECOG-ACRIN: ACR NIBIB P41EB Laser Microbeam and Medical Program NCI U54CA Network for Translational Research NCI P30CA62203 Chao Family Comprehensive Cancer Center NCI R01CA 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 for permission to reprint and/or distribute.