Läßt sich das sonomorphologische Lymphknotenstaging bei Kopf-Hals-Karzinomen automatisieren?

Zusammenfassung

Studienziel: Bei Kopf-Hals-Karzinomen stellt die B-Scan-Sonographie eine obligate Untersuchung von hoher klinischer Relevanz dar. Die Durchführung ist aber an einen erfahrenen Arzt gebunden, so dass der Personalaufwand im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren relativ groß ist. Zusätzlich hat die subjektive sonomorphologische Auswertung mögliche Defizite bezüglich Reliabilität und Objektivität. Etablierte sonomorphologische Kriterien (Echokontur, Echodichte, Echostruktur, Begrenzung) sollten deshalb durch computergestützte Sonomorphometrie nachvollzogen werden. Methode: 200 Sonogramme der Halsregion von Mundhöhlenkarzinom-Patienten wurden mit Hilfe eines Video-Bildanalysesystems (Quantimet 500, Fa. Leica) halb- und vollautomatisiert sowie durch interaktive Messungen ausgewertet. Die Ergebnisse des Bildanalyse-Systems wurden statistisch ausgewertet und mit Befunden eines erfahrenen und eines unerfahrenen Ultraschalldiagnostikers verglichen. Ergebnisse: Eine vollautomatische Sonomorphometrie gelang nicht, da das Bildanalyse-System ohne interaktive Unterstützung einen Lymphknoten nicht korrekt identifizierte. Die Qualität der halbautomatischen oder interaktiven Bildanalyse hing entscheidend von der Einzeichnung der Lymphknotengrenzen ab. In dieser Leistung konnte das Bildanalyse-Gerät die Defizite eines unerfahrenen Untersuchers nicht ausgleichen! Schlussfolgerung: Aus diesem Grund erscheint eine Delegation der Sonographie-Auswertung an nachgeordnete Mitarbeiter, insbesondere bei fehlender Kenntnis der dreidimensionalen Bildinformation aus der Real time Untersuchung, auch unter dem Einsatz eines Bildanalyse-Systems nicht empfehlenswert.

Automatisation of Sono-Morphologic Staging of Cervical Lymphnodes in Head and Neck Cancer, a Possible Alternative

Objectives: B-scan ultrasound imaging is an obligatory examination of great clinical relevance in patients with head and neck cancer. The procedure, however, is dependent on an experienced examiner and thus requires higher personal ressources than other examination techniques. In addition, its subjective character leads to possible deficits in reliability and objectivity. Established sonomorphologic criteria (echo-contour, echo-density, echo-structure, boundary) should therefore be matched to the findings of computer aided sonomorphometry. Method: 200 sonographic images of the cervical region of patients with oral carcinoma were analysed semi- and fully automatically as well as interactively by standard image analysis software (Quantimed 500, Leica, Germany). The results were evaluated statistically and correlated to the findings of both an experienced and inexperienced examiner. Results: Fully automatic image analysis was impossible, as the software did not correctly identify the lymph nodes without interactive support. Quality of the semiautomatic and interactive image analysis mainly depended on the correct manual identification of the boundaries of the lymph node. Regarding this criterion the image analysis software was not able to compensate for the deficits of an inexperienced examiner. Conclusion: Delegation of the sonographic analysis to inexperienced, less qualified personnel, even with the help of image analysis software, seems to be inadvisable. This is especially the case if three-dimensional information from the real time analysis is not available.

Schlüsselwörter:

B-Scan-Sonographie - Lymphknoten-Staging - Bildanalyse-System - Sonomorphometrie

Key words:

B-scan-sonography - Lymphnode staging - Image analysis software - Sonomorphometry

Literatur

• 1 Hessling K H, Schmelzeisen R, Reimer P, Milbradt H, Wittekind C. Die Bedeutung sonomorphologischer Kriterien in der Diagnostik von Halslymphknotenmetastasen.  Dtsch Z Mund-Kiefer-GesichtsChir. 1994;  18 42-46
• 2 Mende U, Zoeller J, Dietz A, Wannenmacher M, Born I A, Maier H. Die Sonographie im Primärstaging von Kopf-Hals-Tumoren.  Radiologie. 1996;  36 207-216
• 3 Mende U, Zierhut D, Ewerbeck V, Haas R, Voelcker H E, Zoeller J. Sonographische Kriterien für Staging und Verlaufskontrolle bei malignen Lymphomen.  Radiologie. 1997;  37 19-26
• 4 Houck J R, Medina J E. Management of cervical lymph nodes in squamous carcinomas of the head and neck.  Semin Surg Oncol. 1995;  11 228-239
• 5 Schmidtchen M, Mellmann J R. Die Wertigkeit der Sonographie im Kopf-Hals-Bereich.  Dtsch Z Mund-Kiefer-GesichtsChir. 1992;  16 19-25
• 6 Siegert R. Die nicht-invasive sonographische Diagnostik und ultra-schallgeführte Punktion malignitätsverdächtiger Raumforderungen im Gesichts- und Halsbereich.  Dtsch Z Mund-Kiefer-GesichtsChir. 1989;  13 186-191
• 7 Chandawarkar R Y, Kakegawa T, Fujita H, Yamana H, Hayabuthi N. Comparative analysis of imaging modalities in the preoperative assessment of nodal metastasis in esophageal cancer.  J Surg Oncol. 1996;  61 214-217
• 8 Grötz K A, Kuffner H D, Ekert O, Gutjahr P, Coerdt W, Wagner W. Die Rosai-Dorfman-Lymphadenopathie, eine seltene reaktive lymphoproliferative Erkrankung. Wie valide sind sonomorphologische Dignitätskriterien beim Lymphknotenbefall?.  Ultraschall in Med. 1997;  18 72-79
• 9 Grötz K A, Menstell S, Weber L. Der Einsatz der B-Scan Sonographie in der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde.  Zahnärztl Welt. 1993;  102 460-465
• 10 Woolgar J A. Detailed topography of cervical lymph-node metastases from oral squamous cell carcinoma.  Int J Oral Maxillo-fac Surg. 1997;  26 3-9
• 11 DiNardo L J. Lymphatics of the submandibular space: an anatomic, clinical and pathologic study with applications to floor-of-mouth carcinoma.  Laryngoskope. 1998;  108 206-214
• 12 Doldi S B, Lattuada E, Zappa M A, Cioffi U, Pieri G, Massari M, De Simone M, Peracchia A. Ultrasonographic evaluation of the cervical lymph nodes in preoperative staging of esophageal neoplasms.  Abdominal Imaging. 1998;  23 275-277
• 13 Steinkamp H J, Cornehl M, Hosten N, Pegios W, Vogl T, Felix R. Cervical lymphadenopathy: ratio of long- to short-axis diameter as a predictor of malignancy.  Brit J Radiol. 1995;  68 266-270
• 14 Takashima S, Sone S, Nomura N, Tomiyama N, Kobayashi T, Nakamura H. Nonpalpable lymph nodes of the neck: assessment with US and US-guided fine-needle aspiration biopsy.  J Clin Ultrasound. 1997;  25 283-292
• 15 Toriyabe Y, Nishimura T, Kita S, Saito Y, Miyokawa N. Differentiation between benign and metastatic cervical with ultrasound.  Clin Radiol. 1997;  52 927-932
• 16 Sader R, Zeilhofer H F, Horch H H, Krol Z, Hoffmann K H, Michaelis M, Nuber B, Dettmar P. Diagnostische Möglichkeiten der drei-dimensionalen Darstellung sonographischer Bilddaten in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie.  Biomed Tech Berlin. 1997;  42 211-212
• 17 Hell B, Walter F. Problematik der Beurteilung sonographischer Untersuchungen.  Dtsch Z Mund-Kiefer-GesichtsChir. 1988;  12 423-426
• 18 Sader R, Zeilhofer H F, Deppe H, Horch H H, Nuber B, Hornung B. Neue Möglichkeiten der computergestützten Bildverarbeitung für die Ultraschalldiagnostik in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie.  Bildgebung. 1995;  62 38-43
• 19 Nafe R, Holgado de Colombo S, Choritz H, Georgii A. Morphometrie von Megakaryozyten zur Unterstützung der histologischen Diagnose von chronischen myeloproliferativen Erkrankungen.  Pathologie. 1995;  16 34-40
• 20 Seitz B, Müller E E, Langenbucher A, Kus M M, Naumann G O. Endotheliale Keratopathie bei Pseudoexfoliationssyndrom: Quantitative und qualitative Morphometrie mittels automatisierter Videobildanalyse.  Klin Monatsbl Augenheilk. 1995;  207 167-175
• 21 Kohlhaeufl M, Brand P, Häussinger K, Scheuch G, Schulz H, Heyder J. Pneumologische Diagnostik mit Modellaerosolen - 1. Teil Intrapulmonale Morphometrie. Grundlagen und erste klinische Forschungsergebnisse.  Pneumologie. 1997;  51 40-46
• 22 Krummenauer F, Kalden P, Kreitner K F. Cohen's kappa oder McNemar's Test? Der Vergleich binärer Mehrfachbefunde.  Fortschr Röntgenstr. 1999;  171 226-231
• 23 Kodym R, Seyss R. Darstellung der Texturparameter von B-Mode-Sonogrammen in bildmäßiger Form.  Ultraschall in Med. 1992;  13 116-118
• 24 Borchers J, Klews P M. Digitale Verarbeitung und Auswertung von Ultraschallbildern.  Ultraschall in Med. 1993;  14 214-219
• 25 Zimmer Y, Tepper R, Akselrod S. Computerized quantification of structures within ovarian cysts using ultrasound images.  Ultrasound Med Biol. 1999;  25 189-200
• 26 Glaser F, Layer G, Zuna I, van Kaick G, Schlag P, Herfarth C. Präoperative Beurteilung pararectaler Lymphknoten durch Ultraschall.  Chirurg. 1990;  61 587-591
• 27 Reinert S. Sonographische Klassifikation vergrößerter Halslymphknoten durch rechnergestützte B-Scan-Texturanalyse und Farbdoppler-Bildanalyse. Berlin; Quintessenz 1996
• 28 Neuschaefer-Rube C, Wein B B, Angerstein W, Klajman S, Fischer-Wein G. Sektorbezogene Grauwertanalyse videosonographisch aufgezeichneter Zungenbewegungen beim Schlucken.  HNO. 1997;  45 556-562
• 29 Stallkamp J, Wapler M. Entwicklung eines Ausbildungssystems für medizinische Ultraschalluntersuchungen: Ultra Trainer.  Biomed Tech Berlin. 1998;  43 38-39