Die Asphärizität der Tumoranreicherung von F-18-Fluordesoxyglukose als neuer Prognoseparameter der Positronenemissionstomographie bei Karzinomen des Kopf- Hals-Bereiches

Abstract

Einleitung: Kopf-Hals-Karzinome sind die fünfthäufigste Krebsart in Deutschland. Sie werden aufgrund unspezifischer Symptome bei dem überwiegenden Teil der Patienten erst in einem fortgeschrittenen Krankheitsstadium diagnostiziert. Kommt es zu einem Rezidiv, schränkt dies die Restlebenserwartung stark ein. Einen potentiellen Beitrag zur Identifizierung von Hochrisiko- patienten mit hoher Rezidivgefahr kann die Positronenemissionstomographie (PET) bieten. Bereits in früheren Studien wurde versucht, mittels 18F-FDG-PET Messwerte zu gewinnen, die es ermöglichen das Outcome der Patienten zu prognostizieren. Dabei wurden besonders der Uptake des Tracers in Form des standardized uptake value (SUV) und sein Spitzenwert (SUVmax) sowie das metabolische Tumorvolumen (MTV) untersucht. Die Heterogenität eines Karzinoms als neuer Parameter wurde schon bei anderen Krebsarten erfolgreich zur Vorhersage des Patienten- Outcomes benutzt. Ziel dieser Studie ist es, den neuen und einfach zu bestimmenden Parameter Asphärizität (ASP) als Wert der räumlichen Heterogenität auf seine prädiktiven Fähigkeiten für das Outcome zu überprüfen und mit SUVmax und MTV zu vergleichen. Methodik: Es wurden retrospektiv 57 prätherapeutische PET- Aufnahmen von Patienten mit Kopf-Hals-Karzinomen bezüglich des FDG-Uptakes des Primärtumors bzw. des Rezidives quantitativ mit Hilfe der Software Rover 3D ausgewertet. In die univariate Analyse gingen ein: Geschlecht, Manifestation (Primärmanifestation vs. Rezidiv), Stadium nach UICC, Lokalisation des Primärtumors, Lymphknotenstatus, Vorhandensein von Fernmetastasen, SUVmax, MTV und ASP. Stellte sich ein Wert in der Cox-Regression zur Berechnung der Hazardrate als statistisch signifikant heraus, so wurde dieser anhand von Kaplan-Meier-(KM)-Kurven auf seine prädiktiven Fähigkeiten für das Gesamtüberleben (OAS) und das progressionsfreie Überleben (PFS) untersucht. Als Trennwert eines Parameters diente jeweils der Median. Schließlich wurde eine multivariate Analyse zur Identifizierung signifikanter unabhängiger Parameter durchgeführt. Die KM-Kurven wurden mit Log-rank-Tests verglichen. ROC-Kurven der Werte SUVmax, MTV und ASP wurden zum Vergleich der Sensitivität und Spezifität für Endpunktereignisse von OAS und PFS erstellt. Ergebnisse: Die univariate Regression zeigte, dass das Vorliegen eines Rezidives, ein großes MTV (> 17,2 ml) und eine hohe ASP (> 20,1) signifikante Risikofaktoren für ein schlechtes Outcome darstellen, nicht jedoch SUVmax. Die KM- Kurvenanalyse konnte für ASP und MTV einen prädiktiven Wert für OAS und PFS nachweisen. Der prognostische Wert von ASP steigt bei großem MTV gegenüber einem kleinen MTV. Die Kombination aus ASP und MTV jeweils über dem Median stellt einen hochsignifikanten unabhängigen Risikofaktor dar und ist stark prognostisch relevant für das Outcome, jedoch nur bei Patienten mit Primärmanifestation. Das Vorliegen eines Rezidives ist ein unabhängiger signifikanter Risikofaktor für ein schlechtes Outcome, unabhängig von ASP, MTV oder SUVmax. Schlussfolgerung: Die Asphärizität ermöglicht bei Erstmanifestation von Karzinomen des oberen Aerodigestivtraktes – besonders in der Kombination mit einem großen metabolischen Tumorvolumen – eine gute Vorhersage für das Gesamtüberleben und das progressionsfreie Überleben. Der Kombinationsparamter aus hoher ASP und großem MTV ist ein signifikanter unabhängiger Risikofaktor für ein verkürztes PFS und OAS. SUVmax hat dagegen keine prognostische Relevanz in dem untersuchten Kollektiv.

Objectives: Head-and-neck cancer is the fifth most common cancer type in Germany. Due to mostly unspecific symptoms the tumor is associated with a delayed diagnosis in most patients. In case of a recurrence, the life expectancy is highly limited. Positron emission tomography with the glucose analog F-18-fluorodeoxyglucose could be used to identify patients with a high risk of recurrence and adverse outcome. In recent studies the prognostic significance of standard PET parameters such as standardized uptake value (SUV), maximum SUV (SUVmax) and the metabolic tumor volume (MTV) has been explored. The measurement of heterogeneity is a fairly new concept, but showed promising results in earlier studies in other types of cancer. The aim of this study was to evaluate the new and easy-to-measure parameter asphericity (ASP), a measure of spatial heterogeneity, and its prognostic value concerning the outcome of patients with head-and- neck cancer in comparison to the standard PET parameters SUVmax and MTV. Methods: Pretherapeutic FDG PET/CT images of 57 patients with head-and-neck cancer were retrospectively evaluated. The FDG images of either the primary or recurrent tumor were segmented and quantitatively analyzed using the ROVER 3D software. The following variables were included in an univariate statistical analysis: manifestation (first manifestation of the tumor versus recurrence), tumor stage (UICC), presence of lymph node metastases, presence of distant metastases, localization of the primary tumor, gender, MTV, SUVmax and ASP. Each variable was tested by univariate Cox proportional-hazards regression in order to identify all the variables with a statistically significant prognostic value. These variables were further analyzed by Kaplan- Meier-analysis with respect to both overall- (OAS) and progression free survival (PFS). OAS and PFS curves were separated by the median of the respective parameter and then compared by log- rank test. Finally, multivariate Cox regression was performed for the relevant variables to identify independent risk factors. Additionally, ROC curves of SUVmax, MTV, and ASP were used for direct comparison of sensitivity and specificity for prediction of death and recurrence. Results: Univariate Cox regression showed that a high risk, i.e. short survival, was significantly associated with tumor recurrence (versus first manifestation), large MTV (> 17.2 ml) and high ASP (> 20.1). Kaplan-Meier-analysis revealed a statistically significant relevance with respect for OAS and PFS for both MTV and ASP, and showed that ASP provided incremental prognostic value in addition to MTV particularly in tumors with a large MTV. The incremental prognostic value of ASP was lower in small tumors. Thus, the combination of high MTV with high ASP was associated with a particularly high risk for poor outcome, and the combined parameter proved as an independent prognostic factor by multivariate analysis. However, this combined parameter had a very high prognostic value only in patients with first tumor presentation. Tumor recurrence per se was associated with a poor prognosis independent of the different PET parameters. Conclusion: Tumor asphericity of the pretherapeutic FDG tumor uptake, especially in tumors with a high metabolic tumor volume, provides significant prognostic information with respect to PFS and OAS in patients with primary head-and-neck cancer. In combination with the metabolic tumor volume, asphericity appears to be the strongest independent predictor of tumor progression and shorter overall and progression free survival by multivariate analysis. SUV on the other hand did not show any prognostic relevance in our patient subset.