Diffusionskurtosis-Bildgebung: Korrelationsanalyse quantitativer Modellparameter mit molekularen Merkmalen bei fortgeschrittenem Lungenadenokarzinom
Lungenkrebs bleibt weltweit die häufigste Ursache krebsbedingter Mortalität mit einer 5-Jahre-Gesamtüberlebensrate von nur 15–20 %, unabhängig vom Tumorstadium und der Behandlung. Die Identifizierung spezifischer molekularer Alterationen in bestimmten Lungenkrebssubtypen hat eine maßgeschneiderte Therapie ermöglicht und das Zeitalter der personalisierten Onkologie eingeleitet. Unter den Lungenkarzinomen ist das Lungenadenokarzinom molekular am besten charakterisiert, wobei etwa 60 % der Fälle eine onkogene Treibermutation aufweisen, die häufig das Ansprechen auf Therapien vorhersagt und mit klinisch-pathologischen Merkmalen korreliert.
Die Computertomographie (CT) ist das primäre Bildgebungsverfahren zur Evaluierung und Stadieneinteilung von Lungenadenokarzinomen. Funktionelle Bildgebungstechniken wie die Positronenemissionstomographie-CT (PET-CT) und die thorakale Magnetresonanztomographie (MRT) haben jedoch zunehmend ergänzende Bedeutung erlangt. Die diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI), eine weit verbreitete funktionelle MRT-Technik, zeigt Potenzial für verbesserte Detektion, Aggressivitätsvorhersage und Beurteilung pathologischer Subtypen. Allerdings basiert die DWI auf der Annahme einer Gaußschen Wasserdiffusion, die in mikrostrukturell komplexen Geweben unwahrscheinlich ist. Die Diffusionskurtosis-Bildgebung (DKI), eine nicht-Gaußsche Technik, erfasst die Wasserdiffusion in Geweben mit ultrahohen b-Werten präziser. DKI detektiert Abweichungen von Gaußschen Diffusionsmustern und ermöglicht genauere Aussagen zur mikrostrukturellen Komplexität als konventionelle DWI.
Diese Studie untersuchte die Korrelation zwischen DKI-Parametern und der Expression molekularer Marker – epidermaler Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR), anaplastische Lymphomkinase (ALK) und Ki-67-Protein – bei Patienten mit fortgeschrittenem Lungenadenokarzinom. Zusätzlich wurde DKI mit Standard-DWI verglichen.
Retrospektiv wurden Daten von 96 Patienten mit primärem Lungenadenokarzinom analysiert, die zwischen 2016 und 2019 am Krebskrankenhaus der Chinesischen Akademie der Medizinwissenschaften diagnostiziert wurden. Einschlusskriterien umfassten histopathologisch gesichertes primäres Lungenadenokarzinom, keine Vortherapie oder Operation sowie MRT-Untersuchungen mit DWI- und DKI-Sequenzen. Läsionen mit Milchglastrübungen (GGO) oder einer Größe <2 cm wurden ausgeschlossen. Ausgewertet wurden DKI-Parameter (Kapp und Dapp), ADC-Werte aus der DWI sowie molekulare Marker (EGFR, ALK, Ki-67), die mittels Immunhistochemie und molekularbiologischer Methoden bestimmt wurden.
Die MRT-Untersuchungen erfolgten an einem 3,0-T-Gerät mit 32-Kanal-Spule. Das Protokoll umfasste axiale Propeller-T2-gewichtete Bildgebung mit Fettunterdrückung (T2WI/FS), axiale T1-gewichtete Fast-Spin-Echo-Sequenzen, DWI und DKI. Für DWI wurden atemgetriggerte Single-Shot-Spin-Echo-EPI-Sequenzen mit b-Werten von 0 und 800 s/mm² verwendet. DKI erfolgte mit b-Werten von 0, 500, 1000, 1500 und 2000 s/mm². Parametermaps für ADC, Dapp und Kapp wurden mittels Offline-Workstation generiert. Regionen von Interesse (ROIs) wurden auf T2WI/FS-Bildern platziert und auf die entsprechenden Maps übertragen.
Die histologische Analyse erfolgte gemäß der WHO-Klassifikation 2015 für Lungentumoren. EGFR-Mutationen wurden durch nested PCR, ALK-Umlagerungen durch Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) oder Reverse-Transkriptase-PCR und Ki-67-Expression durch Immunhistochemie bestimmt. Der Ki-67-Proliferationsindex (PI) wurde als hoch (≥25 %) oder niedrig (<25 %) kategorisiert.
Statistische Analysen umfassten Normalitäts- und Varianzhomogenitätstests, t-Tests für unabhängige Stichproben sowie Spearman-Korrelationstests. ROC-Kurvenanalysen bewerteten die diagnostische Genauigkeit der Bildgebungsparameter.
Die Studie umfasste 96 Läsionen (42 Männer, 54 Frauen; mittleres Alter 66 Jahre). Die Läsionsgrößen betrugen 2,1–7,3 cm. EGFR-Mutationen fanden sich bei 53 Fällen (55,2 %), ALK-Umlagerungen bei 12 (12,5 %) und ein hoher Ki-67-PI bei 83 Fällen (86,5 %). Patienten mit ALK-Umlagerungen waren tendenziell jünger.
Ergebnisse
Kapp-Werte waren signifikant höher bei EGFR-Mutation (0,81 ± 0,12 vs. 0,66 ± 0,10; t = 6,41; p < 0,001), ALK-negativen Fällen (0,76 ± 0,12 vs. 0,60 ± 0,15; t = 4,09; p < 0,001) und hohem Ki-67-PI (0,76 ± 0,12 vs. 0,58 ± 0,13; t = 4,88; p < 0,001). Dapp-Werte waren bei hohem Ki-67-PI (3,19 ± 0,69 vs. 4,20 ± 0,83 mm²/ms; t = 4,80; p < 0,001) und EGFR-Mutation (3,11 ± 0,73 vs. 3,59 ± 0,77 mm²/ms; t = 3,12; p = 0,002) reduziert. ADC-Werte waren bei EGFR-Mutation ([1,19 ± 0,37] × 10⁻³ vs. [1,50 ± 0,53] × 10⁻³ mm²/s; t = 3,38; p = 0,001) und hohem Ki-67-PI ([1,28 ± 0,39] × 10⁻³ vs. [1,67 ± 0,77] × 10⁻³ mm²/s; t = 2,88; p = 0,005) signifikant niedriger.
Spearman-Korrelationen zeigten starke positive Zusammenhänge zwischen Kapp und EGFR-Mutation (r = 0,844; p = 0,008) bzw. Ki-67-PI (r = 0,882; p = 0,001) sowie eine negative Korrelation mit ALK-Umlagerungen (r = -0,772; p = 0,001). Dapp korrelierte moderat negativ mit EGFR-Mutation (r = -0,650; p = 0,024) und Ki-67-PI (r = -0,734; p = 0,012). ADC zeigte eine moderate negative Korrelation mit Ki-67-PI (r = -0,679; p = 0,033). Keine signifikanten Korrelationen bestanden zwischen Dapp und ALK oder ADC und EGFR/ALK.
ROC-Analysen ergaben höhere AUC-Werte für Kapp (0,79–0,88) im Vergleich zu ADC (0,49–0,73) und Dapp (0,60–0,86), jedoch ohne statistisch signifikante Unterschiede.
Diskussion
Die Studie demonstriert, dass DKI-Parameter, insbesondere Kapp, stark mit molekularen Markern bei fortgeschrittenem Lungenadenokarzinom assoziiert sind. Erhöhte Kapp-Werte reflektieren eine größere mikrostrukturelle Komplexität in EGFR-mutierten, ALK-negativen und hochproliferativen Tumoren. Reduzierte Dapp- und ADC-Werte weisen auf eingeschränkte Diffusion hin. Obwohl DKI tendenziell höhere diagnostische Genauigkeit zeigte, waren die Unterschiede zur DWI nicht signifikant.
Die Ergebnisse legen nahe, dass DKI als nicht-invasives Werkzeug zur Beurteilung molekularer Marker dienen könnte. Limitierungen umfassen den Ausschluss kleiner Läsionen und GGO-Herde. Prospektive Studien sind erforderlich, um die klinische Relevanz zu validieren.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001074