Ein neuer quantitativer Biomarker aus der prätherapeutischen MRT zur Voraussage des Überlebens nach stereotaktischer Radiotherapie einer singulären Hirnmetastase

Abstract

Hirnmetastasen sind die häufigsten intrakraniellen malignen Raumforderungen. Obwohl sich mehrere Parameter für eine Prognose der Lebenszeiterwartung betroffener Patienten eignen, haben sich noch keine daraus abgeleiteten Indizes im klinischen Alltag etablieren können. Wir untersuchten daher das Potenzial eines neuartigen radiomischen Biomarkers für die Prognose des Überlebens von Patienten mit singulärer Hirnmetastase, die mit stereotaktischer Radiotherapie (SRT) behandelt wurden, indem wir das Kontrastmittelverhalten des Tumors in der prätherapeutischen Magnetresonanztomographie (MRT) analysierten. Die Untersuchung beinhaltete die retrospektive Auswertung der Aufnahmen von 48 SRT-Patienten mit singulären Hirnmetastasen (27 Patienten mit nicht-kleinzelligem Bronchialkarzinom (NSCLC), 21 Patienten mit malignem Melanom). Die dreidimensionale (3D)-Segmentierung des Tumors zur Quantifizierung des Tumorvolumens und seiner Kontrastmittel (KM)-aufnehmenden Anteile wurde anhand von MRT-Bildern des Neurokraniums vorgenommen, die vor Therapiebeginn angefertigt worden waren. Zwei Kohorten wurden anhand eines Schwellenwertes von 68,61 % KM-aufnehmendem Tumorvolumen stratifiziert und die prognostische Aussagekraft der KM-Aufnahme für das Gesamtüberleben und das intrakranielle progressionsfreie Überleben (iPFS) analysiert. Wir konnten einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Kontrastmittelaufnahme des Tumors und dem Gesamtüberleben aufzeigen: Patienten, deren Tumoren in prätherapeutischen MRT-Bildern zu großvolumiger KM-Aufnahme neigen, weisen ein verbessertes Gesamtüberleben und iPFS gegenüber Patienten auf, deren Tumoren weniger kräftig KM anreicherten. Die KM-Aufnahme des Tumors eignet sich unseren Ergebnissen zufolge als radiomischer Biomarker, der objektiv und vergleichsweise einfach erhoben werden kann und als prognostischer Index zur Abschätzung des Gesamtüberlebens bei Patienten mit singulären Hirnmetastasen genutzt werden kann.

Brain metastases (BM) are the most frequent intracranial malignant tumors. Various prognostic factors facilitate the prediction of survival; however, few have become tools for clinical use. The aim of this study is to investigate the role of three-dimensional (3D) quantitative tissue enhancement in pre-treatment cranial magnetic resonance imaging (MRI) as a radiomic biomarker for overall survival (OS) in patients with singular BM treated with stereotactic radiation therapy. In this retrospective study, 48 patients (27 NSCLC and 21 melanoma) with singular BM treated with SRT, were analyzed. Contrast-enhanced MRI scans of the neurocranium were used for quantitative image analyses. Segmentation-based 3D quantification was performed to measure the enhancing tumor volume. A cut-off value of 68.61 % of enhancing volume was used to stratify the cohort into two groups (≤68.61 % and > 68.61 %). Univariable and multivariable cox regressions were used to analyze the prognostic factors of OS and iPFS. The level of enhancing tumor volume achieved statistical significance in univariable and multivariable analysis for OS. Patients with high-level enhancement (>68.61 % enhancing lesion volume) survived significantly longer and showed significantly longer iPFS rates. Patients with lesions that show a higher percentage of enhancement in pre-treatment MRI demonstrated improved iPFS and OS compared to those with mainly hypo-enhancing lesions. Lesion enhancement may be a radiomic marker, useful in prognostic indices for survival prediction, in patients with singular BM.