Abstract
Aim To prospectively evaluate histological significance and predictive
value of changes in apparent diffusion coefficient (ADC) and 18 F-FDG
PET/CT parameters in locally advanced rectal cancer (LARC) after neoadjuvant
radiochemotherapy (RCT).
Methods Twenty-one patients with untreated LARC underwent pre-RCT and
post-RCT 18 F-FDG PET/CT and diffusion-weighted magnetic resonance
imaging (DW-MRI), followed by surgery. For both datasets, two readers measured
the tumor SUVmax, SUVmean, MTV, TLG, ADCmin, ADCmean, and respective differences
(∆SUVmax, ∆SUVmean, ∆MTV, ∆TLG, ∆ADCmin, ∆ADCmean) for the whole tumor. Tumor
regression grade according to Mandard (TRGm), percentage of residual tumor cells
and fibrosis were estimated by two pathologists in consensus. Relationship
between parameters was assessed on stepwise multivariate regression analysis and
ROC curve analysis to evaluate their performance and predict the treatment
response.
Results Eighteen LARCs were analyzed. SUVmax and SUVmean decreased from
21.3 ± 8.9 to 9.3 ± 5.5 g/mL, (p = 0.0002) and 12.3 ± 5.1 to 5.4 ± 3.1 g/mL,
(p = 0.0002), respectively, after RCT, whereas ADCmin and ADCmean increased from
396 ± 269 to 573 ± 313×10–6 mm2 /s (p = 0.014) and
1159 ± 212 to 1355 ± 194×10–6 mm2 /s (p = 0.0008),
respectively. TRGm and percentage of residual tumor cells independently
correlated with post-RCT SUVmean (β = 0.73 and β = 0.76, p < 0.001) and
post-RCT SUVmax (β = 0.72 and β = 0.78, p < 0.001), whereas percentage of
fibrosis independently correlated with ∆ADCmean (β = 0.38, p = 0.008). Post-RCT,
SUVmax and SUVmean performed well in predicting TRGm < 3 and residual tumor
cells ≤ 20 %. ΔADCmean predicted fibrosis > 70 % well.
Conclusion Post-RCT SUVmean, SUVmax and ∆ADCmean are complementary
parameters for respectively evaluating residual tumor burden and amount of
fibrosis in LARC. However, only SUV independently correlated with TRGm.
Zusammenfassung
Ziel Prospektive Untersuchung des Änderungseinflusses von apparenten
Diffusionskoeffizienten (ADC) und 18 F-FDG PET/CT Parameter auf
Histologie und Prognose bei lokal fortgeschrittenem und mit neoadjuvanter
Radiochemotherapie (NRC) behandelten Rektumkarzinom (LFRK)
Methoden Einundzwanzig Patienten mit unbehandeltem LFRK wurden vor und
nach NRC mit 18 F-FDG PET/CT und diffusionsgewichteter
Magnetresonanztomographie (DW-MRI) untersucht. Anschliessend wurden sie
operiert. Für beide Datensätze wurden von zwei Beobachtern nach Einschluss des
gesamten Tumors SUVmax, SUVmean, MTV, TLG, ADCmin, ADCmean sowie die jeweiligen
Unterschiede (∆SUVmax, ∆SUVmean, ∆MTV, ∆TLG, ∆ADCmin, ∆ADCmean) gemessen.
Zwei Pathologen ermittelten gemeinsam das Tumorregressionsausmass gemäss Mandard
(TRGm), sowie den residuellen Tumorzellen- und Fibroseprozentsatz. Mit
multivariater Regression und ROC-Kurvenanalyse wurde das Parameterverhältnis
untereinander, und ihre Fähigkeit, den Behandlungserfolg vorherzusagen,
errechnet.
Ergebnisse Achtzehn LFRK wurden analysiert. Nach NRC verringerten sich
SUVmax und SUVmean von 21.3 ± 8.9 auf 9.3 ± 5.5 g/mL (p = 0.0002),
beziehungsweise von 12.3 ± 5.1 auf 5.4 ± 3.1 g/mL (p = 0.0002), während ADCmin
und ADCmean von 396 ± 269 auf 573 ± 313×10–6 mm2 /s
(p = 0.014), beziehungsweise von 1159 ± 212 auf
1355 ± 194×10–6 mm2 /s (p = 0.0008) anstiegen. TRGm und
der residuelle Tumorzellenprozentsatz korrelierten unabhängig mit post-NRC
SUVmean (β = 0.73 und β = 0.76, p < 0.001) und post-NRC SUVmax (β = 0.72 und
β = 0.78, p < 0.001), während der Fibroseprozentsatz unabhängig mit ∆ADCmean
(β = 0.38, p = 0.008) korrelierte.
Post-NRC SUVmax und SUVmeanerlaubten die Vorhersage von TRGm < 3 und von
residuellen Tumorzellen ≤ 20 %, sowie ΔADCmean eine Fibrose > 70 %.
Schlussfolgerung Post-NRC SUVmean, SUVmax und ∆ADCmean sind komplementäre
Parameter, um die residuelle Tumorlast, beziehungsweise den Fibroseanteil von
LFRK zu beurteilen. Jedoch korreliert nur der SUV unabhängig mit TRGm.
Key words Rectal neoplasms - neoadjuvant therapy - chemoradiotherapy - diffusion magnetic resonance imaging - positron emission tomography computed tomography
Schlüsselwörter Rektumtumoren - neoadjuvante Therapie - Radiochemotherapie - diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie - Positronen-Emissions-Computertomographie