Semiautomatische Volumetrie maligner Gliome mit einem 3D-Livewire-Algorithmus zur Verlaufskontrolle in Therapie und Studien

Ziele: Die computergestützte Volumetrie von Hirntumoren ist den noch häufig eingesetzten Verfahren zur Größenabschätzung anhand von Diametern, z.B. nach den RECIST-Kriterien, überlegen. Weil der Zeitbedarf einer manuellen Segmentierung den Einsatz als Standardverfahren in der Therapiekontrolle und in klinischen Studien verhindert, sollte eine Software zur interaktiven, semiautomatischen Segmentierung entwickelt und getestet werden. Methode: Aufgrundlage eines 3D-Livewire-Algorithmus wurde ein Computerprogramm für die Volumetrie zerebraler Läsionen entwickelt. Im Entwicklungsprozess wurden besonders Probleme bei der Abgrenzung von Läsionen gegenüber normalen Strukturen berücksichtigt. Zum Test verwendeten wir 58 Verlaufskontrollen einer bisher unveröffentlichten Studie zur Therapie des Glioblastoma multiforme. Das Volumen der in T1-Gewichtung Kontrastmittel (KM) anreichernden Tumoranteile wurde von zwei gegenüber dem klinischen Verlauf geblindeten Auswertern mithilfe des neuen Verfahrens und mittels manueller Segmentierung unter Verwendung von Osiris 4.19 bestimmt. Ergebnis: Zur Abgrenzung der Läsionen von physiologisch hyperintensen Strukturen, insbesondere Gefäßen und Fett, erwies sich in der Entwicklung die semiautomatische Aufteilung von Regionen als schnellste und zuverlässigste Methode. Eine Subsegmentierung mit niedrigerem Schwellwert war nur in 12 von 58 Fällen von Nutzen und erhöhte durch Aufteilung in viele Subregionen den Zeitaufwand. Während die manuelle Segmentation in 57 von 58 Fällen (98%) erfolgreich durchgeführt werden konnte, waren es mit der semiautomatischen Methode nur 52 von 58 (90%). Hierfür waren vor allem Fälle verantwortlich, in denen nur aufgrund anatomischen Wissens eine Abgrenzung vorgenommen werden konnte, z.B. bei breitflächigem Kontakt der Läsion zu einem venösen Sinus. Der Zeitaufwand konnte mit 5.8 +/- 2.3 gegenüber 11.3 +/- 3.7min deutlich reduziert werden. Der Intraklassenkorrelationskoeffizient betrug für die semiautomatische Methode 0.981, für die manuelle 0.995. Schlussfolgerung: Durch die semiautomatische Volumetrie unter Verwendung eines 3D-Livewire-Algorithmus kann in 90% der Untersuchungen eine schnelle und zuverlässige Bestimmung des Tumorvolumens erreicht werden. Läsionen, die ausschließlich aufgrund anatomischen Wissens abgegrenzt werden können, müssen manuell segmentiert werden. Die segmentierten Volumina können zur Auswertung funktioneller Parameter in andere Programme importiert werden.

Korrespondierender Autor: Gerigk L

Universitätsklinikum Mannheim, Neuroradiologie, Theodor-Kutzer-Ufer 1–3, 68167 Mannheim

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