Neuronale Netze zur Prädiktion der Metastasenentstehung mittels funktioneller und metabolischer Bildgebung bei experimentellen Skelettmetastasen des Mammakarzinoms

Zielsetzung:

Ziel der Studie war es, funktionelle und metabolische Prozesse des Knochenmarks mittels MRT und PET zu detektieren, bevor es zu CT- und MR-morphologisch erfassbaren Skelettmetastasen kommt. Hierzu sollten Parameter der Vaskularisierung (DCE-MRT) und des Glukosemetabolismus (FDG-PET) im Knochenmark herangezogen werden, um unter Verwendung neuronaler Netze (NN) prädiktive Aussagen zur Entstehungen experimenteller Knochenmetastasen des Mammakarzinoms zu treffen.

Material und Methoden:

Bei 28 Ratten wurden MDA-MB-231 Brustkrebszellen in die rechte A. epigastica superficialis injiziert, um ein ortsspezifisches Metastasenwachstum in der proximalen Tibia zu induzieren. Am Tag der Tumorzellinjektion, sowie an den Tagen 10, 20 und 30 post injectionem (p.i.) wurden 18F-FDG-PET/CT und MRT Untersuchungen des Hinterbeins mittels morphologischer (T2w MRT, CT), funktioneller (DCE-MRT) und metabolischer (FDG-PET) Techniken durchgeführt. Die Parameter SUV (FDG-PET), peak enhancement (PE, DCE-MRT) und area-under-the-curve (AUC, DCE-MRT) wurden im Knochenmark der proximalen Tibia an Tag 10 p.i. akquiriert und ein NN erstellt, um vorherzusagen, ob sich im weiteren Verlauf an dieser Lokalisation Metastasen entwickeln würden.

Ergebnisse:

17 der 28 Ratten (60,7%) entwickelten Metastasen der proximalen Tibia, die durch Osteolysen (CT) und T2-Signalanhebungen (MRT) ab Tag 20 p.i. detektierbar waren. Die an Tag 10 p.i. in der proximalen Tibia bestimmten Parameter SUV, PE und AUC fanden Eingang in ein NN, dessen Training mittels Leave-One-Out-Crossvalidation validiert wurde. Das NN zeigte hierbei mit einer Genauigkeit von 85,7% (Sensitivität 83,3%, Spezifität 90,0%) an, ob eine Ratte ab Tag 20 p.i. eine CT- und/oder MR-morphologisch erfassbare Skelettmetastase entwickelte.

Schlussfolgerungen:

NN funktioneller und metabolischer Knochenmarksveränderungen der DCE-MRT und FDG-PET erlauben die frühe und akkurate Prognose einer Entstehung von Knochenmetastasen im Rattenmodell, noch bevor diese mittels CT oder MR morphologisch detektierbar sind.

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.