Charakterystyka kohorty aplikacyjnej
Spośród początkowo kwalifikujących się pacjentów wykluczono 12 pacjentów z resekcją R1, a przypadków resekcji R2 nie zidentyfikowano. W konsekwencji końcowa kohorta składała się ze 103 pacjentów, u których wykonano resekcję R0. Zaproponowany protokół radiomiczny zastosowano w kohorcie 103 pacjentów z leczonym chirurgicznie niedrobnokomórkowym rakiem płuca (NSCLC) w stopniu T3–T4 (60,6 ± 8,6 lat; 82,5% mężczyzn), w tym 33 z pooperacyjnym nawrotem miejscowym i 70 z przerzutami odległymi. Wśród 33 pacjentów z nawrotem miejscowym 17 (51,5%) miało potwierdzenie patomorfologiczne, natomiast u pozostałych 16 (48,5%) rozpoznanie postawiono na podstawie sekwencyjnych wyników tomografii komputerowej (CT) w badaniach kontrolnych oraz konsensusu klinicznego. Żaden przypadek nawrotu miejscowego nie został potwierdzony wyłącznie za pomocą PET/CT. Sześćdziesięciu jeden pacjentów (59,2%) miało chorobę w stopniu patologicznym T3, a 42 (40,8%) w stopniu T4. Żadna z klinicznych lub patomorfologicznych zmiennych przedstawionych w Tabeli 1 nie różniła się istotnie między grupą z nawrotem miejscowym a grupą z przerzutami odległymi (wszystkie p ≥ 0,064).
Ocena obrazowania semantycznego i zmiennych związanych z leczeniem
Płat guza, lokalizacja centralna w przeciwieństwie do obwodowej, zajęcie głównego oskrzela oraz zajęcie dużych naczyń nie różniły się istotnie pomiędzy grupą z nawrotem miejscowym a grupą z przerzutami odległymi (wszystkie p ≥ 0.272; Tabela 2). Rozkład terapii neoadjuwantowej, immunoterapii i radioterapii był podobny w obu grupach wzorców progresji R0 (wszystkie p ≥ 0.742; Tabela 3). Terapia celowana występowała rzadziej w grupie z nawrotem miejscowym niż w grupie z przerzutami odległymi (2/33 [6.1%] w porównaniu do 15/70 [21.4%]; surowe p = 0.0499). Ponieważ leczenie pooperacyjne może wpływać na wzorzec nawrotu, tę dysproporcję należy traktować jako potencjalny czynnik zakłócający, a nie jako dowód na efekt przyczynowy.
Wzorce obserwacji i rozkład punktów końcowych
Wśród 103 pacjentów z ujemnym marginesem resekcyjnym u 33 wystąpił nawrót miejscowy (średni czas przeżycia wolnego od progresji (PFS) wyniósł 16,36 ± 14,741 miesiąca), a u 70 wystąpiły przerzuty odległe (średni PFS wyniósł 11,39 ± 11,388 miesiąca). Nie stwierdzono statystycznie istotnej różnicy między grupą z nawrotem miejscowym a grupą z przerzutami odległymi (p = 0,131). Choć nie zaobserwowano istotnej różnicy w czasie przeżycia wolnego od progresji między tymi dwoma wzorcami nawrotów, celem zastosowania obecnego podejścia jest zbadanie, czy obrazowanie przedoperacyjne pozwala rozróżnić anatomiczny wzorzec pierwszej progresji choroby po resekcji R0. Taka przedoperacyjna stratyfikacja ryzyka może ułatwić odpowiednie zastosowanie leczenia miejscowego u pacjentów z wysokim ryzykiem nawrotu miejscowego i potencjalnie poprawić ich wyniki; jednak użyteczność kliniczna tej metody wymaga dalszej walidacji w badaniach prospektywnych.
Charakterystyka cech radiomicznych guza i obszaru okoguza
Powtarzalność oceniono w podgrupie 25 pacjentów. Po filtrowaniu w oparciu o współczynnik korelacji wewnątrzklasowej (ICC) do dalszej analizy zachowano 1820 z 2207 cech radiomicznych wewnątrzguzowych oraz 1856 z 2211 cech radiomicznych okołoguzowych z obszaru 3 mm. Filtrowanie wariancji usunęło 124 cechy wewnątrzguzowe i 120 cech okołoguzowych 3 mm. Następnie filtrowanie korelacji parowej z progiem 0,90 usunęło 1357 z pozostałych cech wewnątrzguzowych i 1395 z pozostałych cech okołoguzowych, pozostawiając odpowiednio 339 i 341 cech do selekcji cech z regularyzacją L1. Procedura L1 ostatecznie wybrała 9 cech wewnątrzguzowych i 12 cech okołoguzowych do konstrukcji modelu. Cechy radiomiczne wyekstrahowane z guza, obszaru okołoguzowego i regionów połączonych wykazały odmienne zachowania prognostyczne. W kohorcie walidacyjnej modele dla guza, obszaru okołoguzowego 3 mm i modelu połączonego osiągnęły wartości AUC odpowiednio 0,71 (95% CI, 0,61–0,81), 0,75 (95% CI, 0,65–0,85) i 0,80 (95% CI, 0,71–0,89) (Tabela 4 i Rycina 2A). W analizie wrażliwości odległości okołoguzowej modele dla 1, 3 i 5 mm osiągnęły jawne wartości AUC odpowiednio 0,62, 0,75 i 0,59. W porównaniu z modelem 3 mm różnica AUC nie była istotna statystycznie dla 1 mm (ΔAUC = −0,13, p = 0,078), ale była istotna dla 5 mm (ΔAUC = −0,16, p = 0,040) (Tabela uzupełniająca 1).
Po wykluczeniu 17 pacjentów, którzy otrzymali terapię celowaną przed pierwszą progresją choroby, pozostało 86 pacjentów, w tym 31 z nawrotem miejscowym i 55 z progresją wyłącznie w odległych miejscach. Model fuzji osiągnął wartość AUC wynoszącą 0,80 (95% CI, 0,70–0,89), co było zgodne z wynikiem w analizie pierwotnej (AUC, 0,80; ΔAUC, −0,001; 95% CI, −0,034 do 0,033; p = 0,948). Wyniki te sugerują, że wydajność modelu fuzji nie została w sposób istotny wpłynięta przez terapię celowaną podaną przed progresją choroby.
Ocena porównawcza i użyteczność kliniczna protokołu
Testy DeLonga przeprowadzone parami nie wykazały statystycznie istotnych różnic między modelem guza a modelem okołoguzowym 3 mm (p = 0.533), modelem guza a modelem łączonym (p = 0.168) ani modelem okołoguzowym 3 mm a modelem łączonym (p = 0.439). W analizie krzywych decyzyjnych model guza, model okołoguzowy 3 mm oraz model łączony przyniosły większą korzyść netto niż strategie referencyjne „lecz wszystkich” oraz „nie lecz nikogo” w zakresach prawdopodobieństw progowych odpowiednio 0,19–0,51, 0,18–0,56 i 0,17–0,59 (Rysunek 2B). Przy progu prawdopodobieństwa przewidywanego wynoszącym 0,20 model łączony osiągnął czułość 66,7% i swoistość 77,1%. Zakresy te opisują pozorną użyteczność w wybranej kohorcie progresji i nie stanowią zwalidowanych progów terapeutycznych. Jak pokazano na Rysunku 3A–D, dwie zmiany lite w A i B zostały prawidłowo sklasyfikowane przez model, natomiast zmiany w C i D zostały sklasyfikowane błędnie. Obie błędnie sklasyfikowane zmiany zawierały obszary martwicy wewnątrzguzowej, co mogło zmienić rozkład tłumienia i heterogeniczność tekstury rejestrowaną przez cechy radiomiczne, przyczyniając się tym samym do rozbieżnych wyników prognoz.

Rycina 1: Schemat segmentacji guza, wyboru cech radiomicznych i opracowania modelu. (A) Guz pierwotny został poddany segmentacji półautomatycznej. Wewnątrzguzowy obszar zainteresowania zdefiniowano jako tkankę nowotworową, natomiast obszar okołoguzowy utworzono poprzez rozszerzenie granicy guza na zewnątrz o 3 mm z wyłączeniem samego guza. (B) Wyekstrahowano wewnątrzguzowe i okołoguzowe cechy radiomiczne, oceniono ich powtarzalność wewnątrz- i międzyobserwatorową, a następnie zredukowano je za pomocą analizy korelacji i selekcji cech z regularyzacją L1. (C) Kwalifikujących się pacjentów losowo podzielono na kohortę treningową (70%) i wewnętrzną kohortę walidacyjną (30%). Osobno skonstruowano radiomiczne modele guzowe i okołoguzowe, które następnie zintegrowano w modelu łączonym. Skróty: CT = tomografia komputerowa; L1 = regularyzacja oparta na metodzie least absolute shrinkage and selection operator. Rycina 1 została stworzona przez autorów przy użyciu programu Microsoft PowerPoint i nie wymagała zgód autorskich. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 2: Krzywe charakterystyki operacyjnej odbiornika i analiza krzywej decyzyjnej modeli radiomicznych. (A) Krzywe charakterystyki operacyjnej odbiornika dla modeli guza, 3-mm obszaru okoguza oraz modelu połączonego w celu różnicowania nawrotu miejscowego od przerzutów odległych w kohorcie walidacyjnej. Odpowiednie wartości AUC wyniosły 0.71 (95% CI, 0.61–0.81), 0.75 (95% CI, 0.65–0.85) oraz 0.80 (95% CI, 0.71–0.89); 95% CI oszacowano przy użyciu 1,000 prób bootstrapowych. (B) Analiza krzywej decyzyjnej trzech modeli dla prawdopodobieństw progowych od 0.01 do 0.80. Dla odniesienia przedstawiono strategie „lecz wszystkich” (treat-all) i „nie lecz nikogo” (treat-none). Skróty: AUC = pole pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika; CI = przedział ufności; DCA = analiza krzywej decyzyjnej; ROC = charakterystyka operacyjna odbiornika. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Reprezentatywna postać prawidłowo i błędnie sklasyfikowanych przypadków w zintegrowanym modelu radiomicznym. (A) Prawidłowo sklasyfikowany wznowienie miejscowe u 50-letniego mężczyzny z rakiem płaskonabłonkowym lewego płuca, u którego doszło do wznowienia miejscowego po 4 miesiącach. (B) Prawidłowo sklasyfikowana progresja wyłącznie odległa u 44-letniej kobiety z gruczolakorakiem dolnego płata lewego, u której w 31. miesiącu rozwinęły się przerzuty do kości bez wznowienia miejscowego. (C) Przykład wyniku fałszywie ujemnego, w którym wznowienie miejscowe zostało sklasyfikowane jako progresja wyłącznie odległa. (D) Przykład wyniku fałszywie dodatniego, w którym progresja wyłącznie odległa została sklasyfikowana jako wznowienie miejscowe. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Tabela 1: Charakterystyka kliniczna i patologiczna pacjentów z nawrotem miejscowym i przerzutami odległymi. Analiza objęła 103 pacjentów: 33 z nawrotem miejscowym i 70 z przerzutami odległymi. Dane przedstawiono jako średnia ± odchylenie standardowe lub n (%). Wiek porównano za pomocą testu t Studenta dla prób niezależnych. Zmienne kategoryczne porównano za pomocą testu chi-kwadrat Pearsona lub dokładnego testu Fishera, gdy oczekiwana liczebność którejkolwiek komórki była <5. *Surowe p < 0,05. Skróty: ADC = gruczolakorak; SCC = rakowiak; SD = odchylenie standardowe; TNM = klasyfikacja guz-węzeł-przerzut. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 2: Charakterystyka lokalizacji i zajęcia u pacjentów z nawrotem miejscowym i przerzutami odległymi. Analiza objęła 103 pacjentów: 33 z nawrotem miejscowym i 70 z przerzutami odległymi. Dane przedstawiono jako n (% w kolumnie). Zmienne kategoryczne porównywano za pomocą testu chi-kwadrat Pearsona lub dokładnego testu Fishera, gdy jakakolwiek oczekiwana liczebność komórki wynosiła <5. Brakujące dane nie wystąpiły. *Surowe p < 0.05. Skróty: CT = tomografia komputerowa. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 3: Strategie leczenia okołooperacyjnego i pooperacyjnego u pacjentów z nawrotem miejscowym i przerzutami odległymi. Analiza objęła 103 pacjentów: 33 z nawrotem miejscowym i 70 z przerzutami odległymi. Dane przedstawiono jako n (%). Zmienne kategoryczne porównywano za pomocą testu chi-kwadrat Pearsona lub dokładnego testu Fishera, gdy jakakolwiek oczekiwana liczba w komórce była <5. Brak było brakujących danych. *Surowe p < 0,05. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 4: Skuteczność modeli radiomicznych, peritumorystycznych i łączonych w różnicowaniu wznowy miejscowej od przerzutów odległych. Analiza objęła 103 pacjentów: 33 ze wznową miejscową i 70 z przerzutami odległymi. Przedziały ufności 95% CI zostały oszacowane przy użyciu 1000 prób bootstrapowych. Skróty: AUC = pole pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika; CI = przedział ufności. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Rycina uzupełniająca 1: Schemat blokowy wyboru pacjentów. Przesiewowo wyłoniono pacjentów, u których między 2013 a 2020 rokiem wykonano co najmniej jedno badanie CT klatki piersiowej, a raporty patomorfologiczne zawierały terminy „lung” (płuco) i „cancer” (rak). Po wykluczeniach na podstawie raportów patomorfologicznych i zapisów w szpitalnym systemie informatycznym pozostało 238 pacjentów. Kolejnych 45 pacjentów wykluczono z powodu braku obrazów CT sprzed rozpoczęcia leczenia (n = 39), raka zapalnego (n = 4) lub artefaktów CT utrudniających analizę obrazu (n = 2). Ostatecznie wykluczono pacjentów z resekcją R1 (n = 12), utratę z obserwacji (n = 43) lub brak progresji do końca okresu obserwacji (n = 35), co dało grupę 103 pacjentów do zestawów treningowego i walidacyjnego. CT, tomografia komputerowa; HIS, szpitalny system informatyczny; R1, resekcja z mikroskopowo dodatnim marginesem. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 1: Analiza wrażliwości wydajności modelu w zależności od różnych odległości rozszerzenia okoguźnego. Dyskryminację modelu oceniono w kohorcie walidacyjnej, wykorzystując obszary okoguźne o szerokości 1, 3 i 5 mm. Model okoguźny 3 mm służył jako referencyjny. ΔAUC oznacza różnicę w AUC w stosunku do modelu 3 mm, a wartości p obliczono za pomocą dwustronnego testu DeLonga. AUC, pole pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika; CI, przedział ufności. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.