title: Staging of rectal carcinoma with diffusion weighted imaging - Preliminary results of the StaRdusT-study
title: Staging des Rektumkarzinoms mit Hilfe diffusionsgewichteter MRT-Sequenzen - Erste Ergebnisse der StaRdusT-Studie
Creators: name: Funk, Annika Barbara
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: rectal carcinoma
Kernspintomographie
Mastdarmkrebs
Rektumkarzinom
MRT
DWI
Dickdarmkrebs
diffusion
colorectal carcinoma
Medizin, Gesundheit
Diffusion
diffusion weighted imaging
Kolorektales Karzinom
MRI

description: This study shows primary results
      from the StaRdust-Study – Staging Rectal cancer with
      diffusion weighted MRI. The aim of this study was to evaluate
      the performance of diffusion weighted MRI (DWI) for the
      staging of rectal cancer, especially the detection and
      differentiation between benign and malignant lymph nodes in
      patients with primary rectal cancer. Seventeen patients
      underwent 1.5T MRI (± neoadjuvant therapy) followed by
      surgery and histological examination of the resected
      specimen. Imaging con-sisted of T1- and T2- weighted MRI
      according to the MERCURY study protocol and additional DWI
      (b0, 500, 800). Two independent readers analyzed the sig-nal
      intensity of the primary tumor and each lymph node on DWI.
      The mean ap-parent diffusion coefficient (ADC) on the
      corresponding ADC-Map was meas-ured. The mean ADC values were
      compared between the subgroups based on the status on
      neoadjuvant therapy (+/- neoadjuvant therapy), MRI parameters
      (T-/N-/M-stage) and histological parameters
      (positive/negative lymph node sta-tus, differentiation
      grade). Mean tumor ADCs differ significantly between the
      subgroups with negative and positive lymph node status (1.134
      ± 0.2 x 10-3 mm2/s vs 1.241 ± 0.2 x 10-3 mm2/s; p = 0.001).
      There were no significantly different ADCs between sub-groups
      based on T-stage, M-stage, +/- neoadjuvant therapy and
      histological differentiation grade, although lower ADCs were
      associated with a more ag-gressive tumor profile (positive
      lymph node status, T3-4 stage, M1 stage). Mean lymph node
      ADCs differ significantly between groups with and without
      neoadju-vant therapy (0.773 ± 0.4 x 10-3 mm2/s vs 1.292 ± 0.5
      x 10-3 mm2/s; p = 0.025). The group without neoadjuvant
      therapy showed significantly higher ADCs for metastases than
      benign lymph nodes (0.958 ± 0.4 x 10-3 mm2/s vs 0.786 ± 0.3 x
      10-3 mm2/s; p = 0.017). In the group with neoadjuvant
      therapy, metastases showed significantly lower ADCs than
      benign lymph nodes (0.731 ± 0.3 x 10-3 mm2/s vs 1.067 ± 0.4 x
      10-3 mm2/s; p = 0.004). With an ADC cut off value of 1.3 x
      10-3 mm2/s and 0.5 x 10-3 mm2/s the DWI showed a
      sensitivi-ty/specificity/PPV/NPV of 100%/75%/75%/100% and
      100%/75%/50%/100% respectively in the subgroups without and
      with neoadjuvant therapy for the de-tection of malignant
      lymph nodes. Using only the signal intensity the DWI achieved
      a sensitivity/specificity/PPV/NPV of 100%/0%/29%/0%
      respectively for the whole study population. There was no
      significant difference in mean lymph node ADCs based on
      T-stage, M-stage or histological differentiation grade. In
      conclusion, a lower mean tumor ADC seems to be related to a
      more aggres-sive tumor profile. For patients without
      neoadjuvant therapy, high ADCs in met-astatic lymph nodes
      seem to be related to necrosis. After neoadjuvant therapy,
      low ADCs could reflect cell swelling, fibrosis or viable
      tumor growth depending on the timing of MRI after therapy
      onset. Benign lymph nodes can reach high ADCs and a big
      diameter as well. This seems to reflect unspecific reactive
      changes like interstitial edema. ADC measurement improves
      diagnostic preci-sion for the detection of lymph node
      metastases with DWI compared to signal intensity alone.
      Because of significant overlap in the ADC values between
      be-nign and malignant lymph nodes, DWI should be combined
      with T2w-MRI for lymph node staging.
description: Die vorliegende Studie beschreibt
      erste Ergebnisse aus der Studie „StaRdusT - Staging des
      Rektumkarzinoms in der MRT mit Hilfe von
      diffusionsgewichteten MRT-Sequenzen“. Das Ziel dieser ist das
      Staging des primären Rektumkarzi-noms mittels
      diffusionsgewichteter MRT (DWI-MRT) und dabei insbesondere
      die Darstellung und Beurteilung von Lymphknoten. Dazu wurden
      17 Patienten mittels 1.5T-MRT (± neoadjuvante Therapie)
      unter-sucht, operiert und die Operationsresektate
      histologisch untersucht. Die Bildge-bung erfolgte mittels T1-
      und T2-gewichteter MRT analog zum MERCURY-Protokoll und
      zusätzlicher diffusionsgewichteter Sequenzen (b 0, 500, 800).
      Zwei unabhängige Untersucher beurteilten die Signalintensität
      der Tumore und der einzelnen Lymphknoten und maßen die
      Apparent Diffusion Coeffizienten (ADC-Wert) in der
      korrespondieren ADC-Map. Die mittleren ADC-Werte der Tumoren
      und Lymphknoten wurden auf Unterschiede in Abhängigkeit von
      der Durchführung einer neoadjuvanten Therapie (+/-
      neoadjuvante Therapie), MRT-Parametern (T-, N-, M-Stadium)
      und histologischen Parametern (positi-ver/negativer
      Lymphknotenstatus, histologischer Differenzierungsgrad)
      unter-sucht. Es zeigten sich signifikante Unterschiede
      zwischen den mittleren Tumor-ADC-Werten der Gruppen mit
      negativem und positivem Lymphknotenstatus (1.134 ± 0.2 x 10-3
      mm2/s vs. 1.241 ± 0.2 x 10-3 mm2/s; p = 0.001). Es konnten
      keine sig-nifikanten mittleren ADC-Wert-Unterschiede der
      Tumore in Abhängigkeit von T-Stadium, M-Stadium, +/-
      neoadjuvanter Therapie oder histologischen
      Differen-zierungsgrad beobachtet werden. Niedrigere ADC-Werte
      waren allerdings mit einem aggressiveren Tumorprofil
      (positiver Lymphknotenstatus, T3-4-Stadium M1-Stadium)
      assoziiert. Die mittleren Lymphknoten-ADC-Werte unterschieden
      sich signifikant zwischen den Gruppen mit und ohne
      neoadjuvanter Therapie (0.773 ± 0.4 x 10-3 mm2/s vs. 1.292 ±
      0.5 x 10-3 mm2/s; p = 0.025). Innerhalb der Gruppe ohne
      neoadjuvante Therapie zeigten Metastasen höhere ADC-Werte als
      benigne Lymphknoten (0.958 ± 0.4 x 10-3 mm2/s vs. 0.786 ± 0.3
      x 10-3 mm2/s; p = 0.017). Nach neoadjuvanter Therapie zeigten
      Metastasen signifikant niedrigere ADC-Werte im Vergleich zu
      benignen Lymphknoten (0.731 ± 0.3 x 10-3 mm2/s vs. 1.067 ±
      0.4 x 10-3 mm2/s; p = 0.004). Mit einem ADC-Cut-off-Wert von
      1.3 x 10-3 mm2/s bzw. 0.5 x 10-3 mm2/s zeigte die DWI für die
      Diffe-renzierung von Lymphknotenmetastasen eine
      Sensitivität/Spezifität/PPW/NPW von entsprechend
      100%/75%/75%/100% und 100%/75%/50%/100% in den Gruppen ohne
      und mit neoadjuvanter Therapie. Wurde nur die
      Signalintensität in der DWI berücksichtigt, so erreichte die
      DWI über die gesamte Studienpopu-lation hinweg eine
      Sensitivität/Spezifität/PPW/NPW von entsprechend
      100%/0%/29%/0%. Es konnten keinen signifikanten Unterschiede
      in den mittle-ren Lymphknoten-ADC-Werten in Abhängigkeit vom
      T-Stadium, M-Stadium o-der histologischem
      Differenzierungsgrad beobachtet werden. Ein niedriger
      ADC-Wert eines Tumors scheint demnach mit einem aggressiven
      Tumorprofil assoziiert. Bei Patienten ohne Vorbehandlung
      spiegeln hohe ADC-Werte Nekroseherde innerhalb der
      Lymphknoten wider. Nach neoadjuvanter Therapie kann ein
      niedriger ADC-Wert –je nach Durchführungszeitpunkt der MRT
      nach Therapiebeginn- mit einer Zellschwellung, Fibrose oder
      vitalem Tu-morwachstum assoziiert sein. Auch benigne
      Lymphknoten können hohe ADC-Werte und einen großen
      Durchmesser erreichen. Dies scheint unspezifische zelluläre
      Reaktionen, wie z.B. ein Ödem, zu reflektieren. Die
      Hinzunahme von ADC-Werten zur Beurteilung der Lymphknoten in
      der DWI verbessert die diag-nostische Genauigkeit dieser
      Bildgebung im Vergleich zur Beurteilung mittels
      Signalintensität alleine. Da sich die ADC-Werte benigner und
      maligner Lymph-knoten stark überschneiden, sollte für die
      Lymphknotenbeurteilung beim Rek-tumkarzinom die DWI mit der
      T2w-MRT kombiniert werden.