Charakterystyka kohorty badawczej
Spośród pacjentów zakwalifikowanych wstępnie do badania wykluczono 12 osób z resekcją R1, a u żadnego pacjenta nie stwierdzono resekcji R2. W konsekwencji końcowa kohorta obejmowała 103 pacjentów, u których przeprowadzono resekcję R0. Zaproponowany protokół radiomiczny zastosowano w grupie 103 pacjentów z operacyjnie leczonym NSCLC w stadium T3–T4 (wiek 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 u 17 (51,5%) potwierdzono go patomorfologicznie, natomiast u pozostałych 16 (48,5%) diagnozę postawiono na podstawie seryjnych badań kontrolnych CT i konsensusu klinicznego. Żaden przypadek nawrotu miejscowego nie został potwierdzony wyłącznie badaniem PET/CT. Sześćdziesięciu jeden pacjentów (59,2%) miało chorobę w stadium pT3, a 42 (40,8%) w stadium pT4. Żadna ze zmiennych klinicznych ani patomorfologicznych przedstawionych w Tabeli 1 nie wykazała istotnych różnic 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 versus obwodowa, 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 wzorca 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%] versus 15/70 [21,4%]; surowe p = 0,0499). Ponieważ leczenie pooperacyjne może wpływać na wzorzec nawrotów, niezrównoważenie to należy traktować jako potencjalny czynnik zakłócający, a nie dowód na związek przyczynowo-skutkowy.
Wzorce obserwacji i rozkład punktów końcowych
Spośród 103 pacjentów z ujemnym marginesem resekcji, 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 istotnej statystycznie różnicy między grupą z nawrotem miejscowym a grupą z przerzutami odległymi (p = 0,131). Chociaż nie zaobserwowano znaczącej różnicy w czasie przeżycia wolnego od progresji pomiędzy dwoma wzorcami nawrotów, celem zastosowania obecnego podejścia jest zbadanie, czy obrazowanie przedoperacyjne pozwala odróżnić 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.
Zachowanie cech radiomicznych guza i otoczenia guza
Powtarzalność oceniono w podgrupie 25 pacjentów. Po filtrowaniu w oparciu o współczynnik ICC, do dalszej analizy zachowano 1 820 z 2 207 intratumoralnych cech radiomicznych oraz 1 856 z 2 211 peritumoralnych cech radiomicznych w strefie 3 mm. Filtrowanie wariancji usunęło 124 cechy intratumoralne i 120 cech peritumoralnych w strefie 3 mm. Następnie filtrowanie korelacji parzystych z progiem 0,90 usunęło 1 357 z pozostałych cech intratumoralnych i 1 395 z pozostałych cech peritumoralnych, pozostawiając odpowiednio 339 i 341 cech do selekcji cech z regularyzacją L1. Procedura L1 ostatecznie wybrała 9 cech intratumoralnych i 12 cech peritumoralnych do budowy modelu. Cechy radiomiczne wyekstrahowane z guza, otoczenia guza i obszarów łączonych wykazały odmienne zachowania prognostyczne. W kohorcie walidacyjnej modele dla guza, otoczenia guza (3 mm) i model łączony osiągnęły odpowiednio wartości AUC wynoszące 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) (Tabela 4 oraz Rycina 2A). W analizie wrażliwości na odległość peritumoralną modele dla 1, 3 i 5 mm osiągnęły pozorne wartości AUC wynoszące 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, w badaniu pozostało 86 pacjentów, w tym 31 z nawrotem miejscowym oraz 55 z progresją wyłącznie w odległych miejscach. Model fuzji osiągnął wartość AUC wynoszącą 0,80 (95% CI, 0,70–0,89), co było spójne z wynikami analizy pierwotnej (AUC, 0,80; ΔAUC, −0,001; 95% CI, −0,034 do 0,033; p = 0,948). Wyniki te sugerują, że skuteczność modelu fuzji nie została w istotny sposób wpłynięta przez terapię celowaną zastosowaną przed progresją choroby.
Ocena porównawcza i użyteczność kliniczna protokołu
Testy DeLonga dla par 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 krzywej decyzyjnej modele guza, okołoguzowy 3 mm oraz łączony wykazały większą korzyść netto niż referencyjne strategie „lecz wszystkich” (treat-all) i „nie lecz nikogo” (treat-none) w zakresach prawdopodobieństwa progowego odpowiednio 0,19–0,51, 0,18–0,56 i 0,17–0,59 (Rycina 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 z progresją i nie stanowią zwalidowanych progów terapeutycznych. Jak pokazano na Rycina 3A–D, dwie zmiany lite w A i B zostały prawidłowo zaklasyfikowane przez model, natomiast zmiany w C i D zostały zaklasyfikowane błędnie. Obie błędnie zaklasyfikowane zmiany zawierały obszary martwicy wewnątrznowotworowej, co mogło zmienić rozkład tłumienia i heterogeniczność tekstury uchwyconą przez cechy radiomiczne, przyczyniając się tym samym do rozbieżnych wyników przewidywań.

Rysunek 1: Przebieg procesu segmentacji guza, wyboru cech radiomicznych i opracowania modelu. (A) Główny guz został poddany segmentacji półautomatycznej. Wewnątrzguzowy obszar zainteresowania zdefiniowano jako tkankę nowotworową, natomiast obszar okołoguzowy wygenerowano 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 poprzez analizę korelacji i selekcję cech z regularyzacją L1. (C) Kwalifikujących się pacjentów losowo podzielono na kohortę treningową (70%) i wewnętrzną kohortę walidacyjną (30%). Opracowano oddzielne modele radiomiczne dla guza i obszaru okołoguzowego, a następnie zintegrowano je w model łączony. Skróty: CT = tomografia komputerowa; L1 = regularyzacja oparta na operatorze najmniejszego absolutnego kurczenia i selekcji. Rysunek 1 został stworzony przez autorów przy użyciu programu Microsoft PowerPoint i nie wymagał zgód dotyczących praw autorskich. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Krzywe charakterystyki operacyjnej odbiornika oraz analiza krzywych decyzyjnych modeli radiomicznych. (A) Krzywe charakterystyki operacyjnej odbiornika dla modeli guza, 3-mm obszaru okoguza oraz modelu łączonego w celu odróżnienia wznowy miejscowej od przerzutów odległych w kohorcie walidacyjnej. Odpowiednie wartości AUC wynosiły 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 krzywych decyzyjnych dla trzech modeli przy prawdopodobieństwach progowych od 0,01 do 0,80. Strategie „lecz wszystkich” (treat-all) oraz „nie lecz nikogo” (treat-none) przedstawiono dla odniesienia. Skróty: AUC = pole powierzchni pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika; CI = przedział ufności; DCA = analiza krzywych decyzyjnych; ROC = charakterystyka operacyjna odbiornika. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Reprezentatywny rysunek przypadków zaklasyfikowanych prawidłowo i błędnie przez połączony model radiomiczny. (A) Prawidłowo zaklasyfikowany nawrót miejscowy u 50-letniego mężczyzny z rakiem плоскоkomórkowym lewego płuca, u którego wystąpił nawrót miejscowy w 4. miesiącu. (B) Prawidłowo zaklasyfikowana progresja wyłącznie odległa u 44-letniej kobiety z gruczolakorakiem dolnego płata lewego, u której w 31. miesiącu rozwinęły się przerzuty do kości bez nawrotu miejscowego. (C) Przykład wyniku fałszywie ujemnego, w którym nawrót miejscowy zaklasyfikowano jako progresję wyłącznie odległą. (D) Przykład wyniku fałszywie dodatniego, w którym progresję wyłącznie odległą zaklasyfikowano jako nawrót miejscowy. Prosimy kliknąć 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 porównywano za pomocą testu t Studenta dla prób niezależnych. Zmienne kategoryczne porównywano 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 = system klasyfikacji guzów, węzłów chłonnych i przerzutów. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 2: Charakterystyka lokalizacji i stopnia zaangażowania 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 porównano za pomocą testu chi-kwadrat Pearsona lub dokładnego testu Fishera, gdy jakakolwiek oczekiwana liczność komórki była <5. Nie odnotowano brakujących danych. *Surowe p < 0,05. Skróty: CT = tomografia komputerowa. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 3: Strategie leczenia okołoperacyjnego 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 (% w kolumnie). Zmienne kategoryczne porównywano za pomocą testu chi-kwadrat Pearsona lub dokładnego testu Fishera, gdy oczekiwana liczebność którejkolwiek komórki była <5. Nie odnotowano brakujących danych. *Surowe p < 0,05. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 4: Wydajność modeli radiomicznych, peritumorowych i łączonych w różnicowaniu wznowy miejscowej od przerzutów odległych.Analiza objęła 103 pacjentów: 33 ze wznową miejscową i 70 z przerzutami odległymi. Przedziały ufności (CI) 95% oszacowano przy użyciu 1000 prób bootstrapowych. Skróty: AUC = pole pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika; CI = przedział ufności. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Rysunek uzupełniający 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 „płuco” oraz „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 leczenia (n = 39), raka zapalnego (n = 4) lub artefaktów CT utrudniających analizę obrazu (n = 2). Ostatecznie wykluczono pacjentów z resekcją R1 (n = 12), utratą kontaktu w ramach obserwacji (n = 43) lub brakiem progresji do końca okresu obserwacji (n = 35), co dało grupę 103 pacjentów do zbiorów 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 dla różnych odległości rozszerzenia okoguźnego. Dyskryminację modelu oceniono w kohorcie walidacyjnej przy użyciu obszarów okoguźnych o szerokości 1, 3 i 5 mm. Model okoguźny 3 mm służył jako punkt odniesienia. 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.