Primena jednodimenzionalnog i volumetrijskog merenja u evaluaciji terapijskog odgovora karcinoma pluća višeslojnom kompjuterizovanom tomografijom

Abstract

Karcinom pluća predstavlja vodeći uzrok smrtnosti među svim malignim obolenjima, a uprkos dostignućima u dijagnostici i terapiji u poslednjih 30 godina nije došlo do bitnog poboljšanja izuzetno niske ukupne stope petogodišnjeg preživljavanja kod ovih pacijenata. U momentu otkrivanja bolesti preko trećine svih novootkrivenih slučajeva nalazi se u IV stadijumu bolesti. Precizno i adekvatno praćenje odgovora tumora na terapijski tretman kod obolelih od karcinoma pluća u IV stadijumu kao i što ranije utvrđivanje progresije bolesti, odnosno neefikasnosti terapijskog tretmana kod ove grupe bolesnika od velikog je značaja, jer za ove pacijente hemioterapija predstavlja jedinu terapijsku opciju. Postojeće konvencionalne metode jednodimenzionalnih merenja i procena tumorskog odgovora na terapijski tretman prema RECIST kriterijumima ne koriste sve prednosti CT dijagnostike i oslanjaju se na subjektivnost manuelnih merenja. Primena naprednih radioloških tehnika, poput volumetrije, mogu doprineti razvoju imidžing praćenja terapijskog odgovora tumora kod pacijenata sa karcinomom pluća. Cilj istraživanja je evaluacija primene jednodimenzionalnog i volumetrijskog merenja u proceni terapijskog odgovora karcinoma pluća višeslojnom kompjuterizovanom tomografijom. Metodologija: Istraživanjem po tipu prospektivne studije obuhvaćeno je 100 pacijenata obolelih od karcinoma pluća u IV stadijumu bolesti u vreme otkrivanja, koji su ispitivani u periodu od 2013. do 2016. godine u Institutu za plućne bolesti Vojvodine u Sremskoj Kamenici i koji su ispunili kriterijume za ulazak u studiju. Kod svih pacijenata obuhvaćenih istraživanjem, dva radiologa nezavisno su evaluirali sve CT preglede grudnog koša, izvršili jednodimenzionalna manuelna i volumetrijska merenja odabranih target lezija što je omogućilo utvrđivanje unutarčitačke i međučitačke varijabilnosti i slaganja rezultata merenja target lezija primenom ispitivanih metoda. Na osnovu rezutata izvršenih merenja urađena je kategorizacija terapijskog odgovora tumora primenom konvencionalnih RECIST kriterijuma kao i primenom modifikovanog sistema kategorizacije za volumetrijsku evaluaciju terapijskog odgovora sa modifikovanim optimalnim graničnim vrednostima za klasifikovanje progresije bolesti i pozitivnog odgovora na terapiju, izračunatim na osnovu ispitivanog uzorka (model 3Dindividual). Urađeno je poređenje manuelne i volumetrijske procene terapijskog odgovora primenom razičitih ispitivanih sistema klasifikacije uz utvrđivanje stepena različite klasifikacije i analizu preživljavanja pacijenata do pojave progresije bolesti. Uticaj morfoloških karakteristika “target” lezija na rezultate volumetrijskog merenja određen je analizom odstupanja izmerenog volumena tumora u odnosu na aritmetičku sredinu između grupa lezija ispitivanih morfooških karakteristika. Rezultati: Primena volumetrijskog merenja, na ispitivanom uzorku, dovodi do niže stope varijabilnosti rezultata merenja dimenzija target lezija u odnosu na konvencionalnu manuelnu metodu merenja i u slučaju međučitačke varijabilnosti (0,9% vs 6,5%) i u pogledu unutarčitačke varijabilnosti (4,9% vs 0,9%). Volumetrijskom evaluacijom terapijskog odgovora tumora uz primenu modifikovanih graničnih vrednosti kategorizacije (model 3D-individual) postiže se značajno različita klasifikacija terapijskog odgovora u odnosu na primenu konvencionalnih RECIST kriterijuma. U slučaju volumetrijske evaluacije terapijskog odgovora, klasifikovanje pacijenata primenom novog sistema kategorizacije ”3D-individual” dovodi do različite klasifikacije u 22,2 % slučajeva u poređenju sa RECIST ekvivalent kriterijumima za volumetriju, uz održavanje jednako dobre predikcije PFS ova dva sistema. Rezultati istraživanja pokazali su da izgled ivica lezija i odnos lezije prema okolnim anatomskim strukturama imaju srednji uticaj na varijabilnost rezultata volumetrijskih merenja. Zaključak: Primena volumetrijskog merenja kao novog aspekta morfološke procene odgovora karcinoma pluća na primenjenu terapiju može unaprediti donošenje terapijskih odluka kako u lečenju individualnih bolesnika tako i u vođenju kliničkih istraživanja.

Lung cancer is the leading cause of mortality among all malignancies, and despite advances in diagnostics and therapy over the past 30 years, there has been no significant improvement in the extremely low overall rate of a five-year survival with these patients. At the time of the diagnosis, more than a third of all newly discovered cases are at the IV stage of the disease. Precise and adequate monitoring of the response of the tumor to therapeutic treatment with lung cancer patients in IV stage, as well as the early detection of progression of the disease or inefficiency of therapy in this group of patients is of great importance as chemotherapy is the only therapeutic option for these patients. The existing conventional methods of one-dimensional measurement and assessment of tumor response to therapeutic treatment according to RECIST criteria do not use all the advantages of CT diagnostics and rely on the subjectivity of manual measurements. Advanced radiological techniques, such as volumetry, can contribute to the development of the image monitoring of the therapeutic response of tumors in patients with lung cancer. The aim of this study is to evaluate the application of one-dimensional and volumetric measurement in the assessment of the therapeutic response to lung cancer with multslice computerized tomography. Methodology: A study per type of prospective study included 100 patients with lung cancer at the IV stage of the disease at the time of detection, which were tested in the period between 2013 and 2016 at the Institute of Pulmonary Diseases of Vojvodina in Sremska Kamenica and met the criteria for entering the study. With all patients involved in the study, two radiologists independently assessed all CT chest exams, performed one-dimensional manual and volumetric measurements of selected target lesions, which enabled the determination of intraobserver and interobserver variability and the agreement of the target lesion measurement results using the test method. Based on the results of the performed measurements, the categorization of the therapeutic response of the tumor with conventional RECIST criteria, as well as the application of a modified categorization system for volumetric assessment of the therapeutic response with modified optimal limit values for classification (progression of the disease and positive response to the therapy) was performed, calculated on the basis of the tested sample. Comparison of manual and volumetric estimates of the therapeutic response was made using various classification systems with the determination of the degree of difference in classification and analysis of survival of patients until the progression of the disease. The influence of morphological characteristics of target lesions on the results of volumetric measurement was determined by the analysis of the deviation of the measured tumor volume relative to the arithmetic mean between the groups of lesions of the examined morphological characteristics. Results: The application of volumetric measurements on the test sample leads to a lower rate of variability in the results of measuring the dimensions of the target lesions compared to the conventional manual measurement method, and in the case of interobserver variability (0.9% versus 6.5%) and in terms of intraobserver variability (4.9% to 0.9%). The volumetric assessment of the therapeutic response of the tumor using modified boundary categorization values (3Dindividual model) results in a significantly different classification of the therapeutic response in relation to the use of conventional RECIST criteria. In the case of volumetric assessment of the therapeutic response, the classification of patients using the new “3D-individual” categorization system leads to a misclassification in 22.2% of cases compared to RECIST equivalent to volumetric criteria, reflecting the equally good predictability of PFS in these two systems. The results of the study showed that the appearance of the lesion margins and relation to the surrounding anatomical structures influenced the variability of the results of volumetric measurements. Conclusion: The application of volumetric measurements as a new aspect of the morphological evaluation of lung cancer response to applied therapies can help in making therapeutic decisions both in the treatment of individual patients and in the conduct of clinical trials.