Prädiktion des motorischen Outcomes und des Resektionsausmaßes in der Gliomchirurgie mit einem nTMS-gestützten vs. klinisch-radiologischen Vorhersagemodell

Abstract

Hintergrund In der Gliomchirurgie ist die Literatur zu Prädiktoren des funktionellen Outcomes im Vergleich zu Prädiktoren des Gesamtüberlebens beschränkt. Die vorliegende Arbeit vergleicht zwei Prädiktionsmodelle zum postoperativen motorischen Outcome bei Gliomen in der Zentralregion: Ein nTMS (navigierte transkranielle Magnetstimulation)-basiertes (nTMS-Modell) vs. ein klinisch-radiologisches prognostisches Summenscore-Modell (PrS-Modell). Methoden Eingeschlossen wurden prospektiv PatientInnen, die eine Gliomresektion in räumlicher Nähe zum Motorkortex (M1)/ Pyramidenbahn zwischen 2008-2020 erhielten. Endpunktparameter waren das Resektionsausmaß (EOR) und das motorische Outcome nach 7 Tagen und 3 Monaten anhand der British Medical Research Council (BMRC) Skala. Erhoben wurden demographische Daten, die PrS-Modell-Parameter (Tumorvolumen, Vorhandensein von peritumoralen Zysten, Kontrastmittelaufnahme, präoperative sensomotorische Defizite, epileptische Anfälle sowie der MRI Index (Maß für Infiltration des Marklagers)) und die nTMS-Modell-Parameter (Tumor-Pyramidenbahn-Abstand (TTD), RMT (resting motor threshold, kortikale Reizschwelle), M1-Infiltration und die fraktionale Anisotropie (FA)). Die Modelle wurden in einer ROC-Analyse, die einzelnen Parameter in einer binär logistischen Regression auf Assoziation mit den Endpunktparametern getestet. Die Parameter wurden für die Sub-gruppe aus Primärtumoren erneut untersucht. Ergebnisse 203 PatientInnen (63% männlich) mit einem medianen Alter von 50 Jahren wurden eingeschlossen. Eine TTD ≤ 8mm war mit einer kleineren EOR (38% vs 12%, p<0,001), einer höheren Wahrscheinlichkeit eines transienten (36% vs. 3%, p<0,001) sowie eines permanenten Defizits (30% vs. 0%, p<0,001) assoziiert. Prog-nostisch ungünstig war zudem eine FA<0,47 vs. ≥0,47 (subtotale Resektionen: 43% vs. 13%; neues Defizit Tag 7: 37% vs. 16%, p=0,002; neues Defizit 3 Monate: 32% vs. 6%: p<0,001). Die PrS-Parameter zeigten keine signifikante Assoziation mit dem mo-torischen Outcome. Peritumorale Zysten, ein MRI Index > 2, ein Tumorvolumen > 80ml sowie präoperativ vorhandene sensomotorische Defizite waren mit einer kleineren EOR korreliert (respektive p=0,009; p=0,007; p=0,042; p=0,026). Das nTMS-Modell zeigte eine gute prognostische Güte in der ROC-Analyse für die EOR (AUC=0,75), ein neues Defizit an Tag 7 (AUC = 0,79) sowie nach 3 Monaten (AUC=0,79). In der Sub-gruppenanalyse (n=149) zeigte sich ebenso bei einer TTD von ≤ 8mm eine kleinere EOR (p = 0,004), und eine höhere Rate an Defiziten an Tag 7 und 3 Monate postoperativ (jeweils p<0,001). Für eine FA<0,47 bestätigte sich dieser Trend erneut (respektive mit p=0,005, p=0,019, p=0,002). Die PrS-Modellparameter waren auch hier nicht mit dem Outcome assoziiert. Schlussfolgerung Das nTMS-Modell war in der Prädiktion postoperativer Defizite dem PrS-Modell überlegen. NTMS- sowie DTI-gestützte Daten sollten in der Gliomchirurgie in die Patientenberatung sowie Operationsplanung einbezogen werden.

Background Resection of motor associated glioma bears the risk of postoperative motor deficits. We compared two models to predict postoperative motor outcome. One model uses navigated transcranial magnetic stimulation (nTMS) as well as DTI (diffusion tensor imaging)- fiber tracking - the other is based on a clinicoradiological prognostic score (PrS) to estimate the neurological outcome. Methods We prospectively included all motor associated glioma cases from 2008-2020 in a single neurosurgical center. The endpoint parameters were extent of resection (EOR) and motor outcome according to the British Medical Research Council (BMRC) scale. Along with demographic data, we assessed the following PrS-model: cysts on tumor boarders, contrast enhancement, preoperative sensorimotor deficits, preoperative seizures and the MRI index (grading white matter infiltration). For the nTMS-model, we assessed the distance from tumor to corticospinal tract (TTD), the RMT (resting motor threshold, measuring cortical excitability), M1-infiltration and the fractional anisotropy (FA). We tested each variable for association with the endpoint parameters in a binary logistic regression and evaluated the models in a ROC analy-sis. We performed a subgroup analysis for primary tumors. Results 203 patients (median age 50, 63% male) were included. A TTD ≤ 8mm was significantly associated with a smaller EOR (38% vs. 12%, p<0.001) and higher rates of new transient (36% vs. 3%, p<0.001) and permanent motor deficits (30% vs. 0%, p<0.001). Also, a FA<0.47 was associated with negative endpoints (subtotal resec-tions: 43% vs. 13%; new deficit at day 7: 37% vs. 16%, p=0.002; new deficit at 3 months: 32% vs. 6%, p<0.001). The PrS-model parameters showed no significant correlation with motor outcome neither at day 7 nor after 3 months. However, some variables showed an association with the EOR: peritumoral cysts, an MRI index > 2, a tumor volume > 80ml as well as preoperative sensorimotor deficits were correlated with a smaller EOR (p=0.009; p=0.007; p=0.042; p=0.026 respectively). ROC analyses for the nTMS-model showed a good discrimination ability for prediction of EOR (AUC=0.75), a new deficit at day 7 (AUC=0.79) as well as after 3 months (AUC = 0.79). In the sub-group analysis (n = 149), a TTD ≤ 8mm and an FA <0.47 showed a smaller EOR (p = 0.004, p=0.005 respectively) and higher rates of motor deterioration at day 7 (p<0.001; p=0.019 respectively) and 3 months postoperatively (p<0.001; p=0.002 respectively).

Conclusion The nTMS model outperformed the PrS model in predicting postoperative motor deficits which underlines the importance on nTMS-derived parameters in the preoperative workup.