Einfluss des Vaskularisationsgrades auf die automatische Segmentierung und Messung von Lebertumoren nach RECIST in einer biphasischen Multi-Slice-CT (MSCT)

Zusammenfassung

Ziel: Beurteilung der Genauigkeit einer automatischen Mess- und Segmentierungssoftware bei der Größenbestimmung fokaler Leberläsionen in Abhängigkeit vom Vaskularisationsgrad der Läsion und der Untersuchungsphase in der Multi-Slice-CT (MSCT). Material und Methoden: Bei 58 Patienten wurde eine MSCT in der arteriellen und portalvenösen Phase durchgeführt (Kollimation 64 × 0,6, Schichtdicke 1 mm, 140 ml Kontrastmittel, Flussrate 5 ml/sec, Care-Bolus). Insgesamt wurden 94 Leberläsionen beurteilt und nach ihrem Vaskularisationsgrad in 3 Gruppen eingeteilt (hypervaskulär: 13 hepatozelluläre Karzinome, 20 Hämangiome; hypovaskulär: 31 Metastasen, 3 Lymphome, 4 Abszesse; liquide: 23 Zysten). Mittels einer automatischen Mess- und Segmentierungssoftware (Syngo CT Oncology, Siemens) wurden der RECIST-Durchmesser sowie Tumorvolumen ermittelt und mit den Messergebnissen von zwei erfahrenen Radiologen (Referenz) verglichen. Die statistische Analyse erfolgte durch den Wilcoxon-Test und den Konkordanz-Korrelationskoeffizienten. Ergebnisse: Die automatischen Messungen zeigten keinen signifikanten Unterschied zwischen der arteriellen und portalvenösen Phase bei hypovaskulären (Mittelwert RECIST-Durchmesser: 31,4 vs. 30,2 mm; p = 0,65; κ = 0,875) und liquiden Läsionen (20,4 vs. 20,1 mm; p = 0,1; κ = 0,996). Hingegen wurden sowohl der RECIST-Durchmesser als auch das Volumen hypervaskulärer Läsionen in der portalvenösen Phase signifikant kleiner bestimmt als in der arteriellen Phase (30,3 vs. 26,9 mm, p = 0,007, κ = 0,834; 10,7 vs. 7,9 ml, p = 0,0045, κ = 0,752). Die automatischen Messungen stimmten mit den Referenzmessungen bei liquiden und hypovaskulären Läsionen in beiden Untersuchungsphasen überein. Bei den hypervaskulären Läsionen ergab sich keine signifikante Differenz in der arteriellen Phase (30,3 vs. 32,2 mm, p = 0,66, κ = 0,754), jedoch konnte in der portalvenösen Phase ein signifikanter Unterschied festgestellt werden (26,9 vs. 32,1 mm; p = 0,041; κ = 0,606). Schlussfolgerung: Die automatische Messung und Segmentierung von Leberherden erlaubt die zuverlässige Bestimmung der RECIST-Durchmesser und Volumen für hypovaskuläre und liquide Läsionen unabhängig von der Kontrastmittelphase. Hypervaskuläre Läsionen werden in der portalvenösen Phase im RECIST-Durchmesser sowie im Volumen signifikant unterschätzt und sollten deshalb bevorzugt in der arteriellen Phase segmentiert werden.

Abstract

Purpose: To assess the accuracy of liver lesion measurement using automated measurement and segmentation software depending on the vascularization level. Materials and Methods: Arterial and portal venous phase multislice CT (MSCT) was performed for 58 patients. 94 liver lesions were evaluated and classified according to vascularity (hypervascular: 13 hepatocellular carcinomas, 20 hemangiomas; hypovascular: 31 metastases, 3 lymphomas, 4 abscesses; liquid: 23 cysts). The RECIST diameter and volume were obtained using automated measurement and segmentation software and compared to corresponding measurements derived visually by two experienced radiologists as a reference standard. Statistical analysis was performed using the Wilcoxon test and concordance correlation coefficients. Results: Automated measurements revealed no significant difference between the arterial and portal venous phase in hypovascular (mean RECIST diameter: 31.4 vs. 30.2 mm; p = 0.65; κ = 0.875) and liquid lesions (20.4 vs. 20.1 mm; p = 0.1; κ = 0.996). The RECIST diameter and volume of hypervascular lesions were significantly underestimated in the portal venous phase as compared to the arterial phase (30.3 vs. 26.9 mm, p = 0.007, κ = 0.834; 10.7 vs. 7.9 ml, p = 0.0045, κ = 0.752). Automated measurements for hypovascular and liquid lesions in the arterial and portal venous phase were concordant to the reference standard. Hypervascular lesion measurements were in line with the reference standard for the arterial phase (30.3 vs. 32.2 mm, p = 0.66, κ = 0.754), but revealed a significant difference for the portal venous phase (26.9 vs. 32.1 mm; p = 0.041; κ = 0.606). Conclusion: Automated measurement and segmentation software provides accurate and reliable determination of the RECIST diameter and volume in hypovascular and liquid liver lesions. Hypervascular lesions are prone to be underestimated with regard to size in the portal venous phase and therefore should preferentially be segmented in the arterial phase.

Key words

CT spiral - RECIST - volumetry - segmentation software - liver lesions

Literatur

• 1 Miller A B, Hogestraeten B, Staquet M. et al . Reporting results of cancer traetment.  Cancer. 1981;  47 207-214
• 2 Therasse P, Arbuck S G, Eisenhauer E A. et al . New guidelines to evaluate the response treatment in solid tumors.  J Natl Cancer Inst. 2000;  92 205-216
• 3 Heußel C P, Meier S, Wittelsberger S. et al . Quantitative CT-Verlaufskontrolle von Lebermalignomen nach RECIST und WHO im Vergleich zur Volumetrie.  Fortschr Röntgenstr. 2007;  179 958-964
• 4 Marten K, Auer F, Schmidt S. et al . Inadequacy of manual measurements compared to automated CT volumetry in assessment of treatment response of pulmonary metastases using RECIST criteria.  Eur Radiol. 2006;  16 781-790
• 5 Graser A, Kolligs F T, Mang T. et al . Computer-aided detection in CT colonography: initial clinical experience using a prototype system.  Eur Radiol. 2007;  17 2608-2615
• 6 Summers R M, Jerebko A K, Franaszek M. et al . Colonic polyps: complemetary role of computer-aided detection in CT colonography.  Radiology. 2002;  225 391-399
• 7 Prasad S R, Saini S, Sumner J E. et al . Radiological measurements of breast cancer metastases to lung and liver: comparison between WHO (bidimensional) and RECIST (unidimensional) guidelines.  J Comput Assist Tomogr. 2003;  27 380-384
• 8 Hoe van L, Cutsem van E, Vergote I. et al . Size quantification of liver metastases in patients undergoing cancer treatment: reproducibility of one-, two-, and three-dimensional measurements determined with spiral CT.  Radiology. 1997;  202 671-675
• 9 Bland A, Altman D. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement.  Lancet. 1986;  1 307-310
• 10 Krix M, Plathow C, Essig M. et al . Monitoring of liver metastases after stereotactic radiotherapy using low-MI contrast-enhanced untrasound-initial results.  Eur Radiol. 2005;  15 677-684
• 11 Kiessling F, Boese J, Corvinus C. et al . Perfusion CT in patients with advanced bronchial carcinomas: a novel chance for characterization and treatment monitoring?.  Eur Radiol. 2004;  14 1226-1233
• 12 Kühl H, Stattaus J, Kühl B. et al . Radiofrewuenzablation von malignen Lebertumoren: Erlaubt ein volumetrischer Nekrose-/Tumor-Quotient eine Vorhersage zur lokalen Tumorkontrolle?.  Fortschr Röntgenstr. 2006;  178 1243-1249
• 13 Park J O, Lee S I, Song S Y. et al . Measuring response in solid tumors: comparison of RECIST and WHO response criteria.  Jpn J Clin Oncol. 2003;  33 533-537
• 14 Hauth E AM, Stattaus J, Forsting M. Vergleich uni- und bidimensionaler Messverfahren zur Beurteilung des Therapieansprechens bei der Behandlung solider Tumoren.  Radiologe. 2007;  47 628, 630-634
• 15 Prasad S R, Jhaveri K S, Saini S. et al . CT tumor measurement for therapeutic response assessment: comparison of unidimensional, bidimensional, and volumetric techniques – initial observations.  Radiology. 2002;  225 416-419
• 16 James K, Eisenhauer E, Christian M. et al . Measuring response in solid tumors: unidimensional versus bidimensional measurement.  J Natl Cancer Inst. 1999;  91 523-528
• 17 Wormanns D, Kohl G, Klotz E. et al . Volumetric measurement of pulmonary nodules at multi-row detector CT: in vivo reproducibility.  Eur Radiol. 2005;  15 203-212
• 18 Tran L N, Brown M S, Goldin J G. et al . Comparison of treatment response classifications between unidimensional, bidimensional und volumetric measurements of metastatic lung lesions on chest computed tomography.  Acad Radiol. 2004;  11 1355-1360
• 19 Garant M, Trudeau M, Reinhold C. et al . Liver metastasis: comparison of 2 methods for reporting of disease in patients receiving chemotherapy.  Can Assoc Radiol J. 1999;  50 13-16