Neoadjuvan kemoradyoterapi alan rektum kanserli hastalarda tedaviye yanıtın mrg ile yapılan morfolojik, volümetrik, fonksiyonel ölçümler ve tekstüre analizi ile değerlendirilmesi
Evaluation of response to treatment in patients with rectal cancer receiving neoadjuvant chemoradiotherapy with morphological, volumetric, functional measurements and texture analysis performed by MRİ
Yazar: AHMET BOZER
Danışman: DOÇ. DR. ZEHRA HİLAL ADIBELLİ
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / İzmir Bozyaka Eğt. ve Arş. Hast. / Radyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Difüzyon katsayısı = Diffusion coefficient ; Difüzyon manyetik rezonans görüntüleme = Diffusion magnetic resonance imaging ; Kemoterapi-adjüvant = Chemotherapy-adjuvant ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Rektal hastalıklar = Rectal diseases ; Rektal neoplazmlar = Rectal neoplasms

Özet:
Amaç: Bu çalışmada neoadjuvan kemoradyoterapi (KRT) alan lokal ileri evre rektum kanserli olgularda, morfolojik, volümetrik ve fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) parametrelerinin ve MRG tekstüre analizinin,  tedaviye yanıtı öngörmede ve preoperatif dönemde tedaviye yanıtı değerlendirmede katkısını göstermeyi amaçladık.
Gereç ve Yöntemler: Retrospektif çalışmamıza, Aralık 2017-Aralık 2020 tarihleri arasında neoadjuvan öncesi ve sonrası MRG uygulanan 32 hasta (21 erkek, 11 kadın; ortalama yaş 61,88±12,64) dahil edildi. Neoadjuvan tedaviye yanıt, tam yanıt ve kısmi yanıt olarak iki gruba ayrıldı. Pre-post KRT T2A, ADC ve kontrastlı T1A sekanslarla morfolojik, volümetrik ve fonksiyonel kantitatif analizler, MRG tekstüre parametreleri kaydedildi. İki grup arasındaki karşılaştırmalarda Mann Whitney U istatistiksel analizi kullanıldı. Değişkenler arasındaki uyum Kappa ve Kendal's Tau b uyum analizleri ile ROC analizleri kullanılarak değerlendirildi.
Bulgular: Çalışmamıza dahil edilen 32 hastanın beşinde (%15,6) tam yanıt izlendi. Tam yanıt ile kısmi yanıt grupları arasında, pre-KRT MRG morfolojik ve volümetrik parametrelerden istatistiksel fark saptanmadı. Pre-KRT MRG'de yalnızca fonksiyonel parametre olan ADC ortalama değeri tam yanıt ile kısmi yanıt grupları arasında anlamlı bulundu (p: 0,048). Tam yanıt gösteren grupta ortalama ADC değeri daha yüksek olup tam yanıt ile kısmi yanıtı ayırmada pre-KRT ADC cut-off değeri 953,7x10-6 mm2/sn alındığında duyarlılık %66, özgüllük %84 olarak hesaplandı. 
Post-KRT morfolojik parametrelerden en uzun çap (p: 0,001) ve bidirectional ölçüm (p: 0,042), volümetrik parametrelerden hem T2A hem de DAG volüm tam tanıt ve kısmi yanıt grupları arasında istatistiksel olarak anlamlı bulundu (p değeri sırasıyla; 0,005; 0,008). Volümetrik parametrelerden T2A volüm regresyonu belirlemede DAG volüme göre üstün bulundu (T2A volüm AUC: 0,869 ve DAG volüm AUC: 0,853). Tam yanıt ile kısmı yanıtı ayırmada post-KRT ADC cut-off değeri 1084,2x10-6 mm2/sn alındığında duyarlılık %100, özgüllük %53 olarak hesaplandı.
Pre-post KRT MRG'de tekstüre parametrelerinden yalnızca T2A sekansta kurtosis değişimi anlamlı bulundu (p<00,5). Regresyona göre tekstüre parametrelerinin ortalama dağılımı ve değişim oranları bakıldığında istatistiksel olarak anlamlı parametre bulunmadı. 
Sonuç: Neoadjuvan KRT alan rektum kanserli hastalarda tedavi yanıtı öngörmede kullanılabilecek pre-KRT MRG morfolojik, volümetrik ve fonksiyonel parametrelerde yalnızca fonksiyonel bir parametre olan pre-KRT ADC ortalama değeri istatistiksel olarak anlamlı bulundu. Böylece yüksek ADC değeri ile KRT sonrası tam yanıt ilişkilendirildi. Ayrıca çalışmamızda KRT sonrası ortalama ADC değerinde artış saptandı.
Preoperatif dönemde post-KRT MRG ile tam yanıtı değerlendirmede; morfolojik parametrelerden en uzun çap ve bidirectional ölçüm, volümetrik ölçümlerden T2A volüm ve DAG volüm ve fonksiyonel bir parametre olan ADC değeri regresyona göre istatistiksel olarak anlamlı bulundu. Sonuç olarak çalışmamızda morfolojik parametrelerin de yanıt değerlendirilmesinde kullanılabileceği ve volümetrik parametrelerden T2A volümün daha değerli olduğu gösterildi.
Ayrıca çalışmamızda tedaviye yanıtı değerlendirme ve öngörmede kullanılabilecek tekstüre analizi parametresi bulunamadı.

Anahtar kelime: Rektum kanseri, neoadjuvan kemoradyoterapi, manyetik rezonans görüntüleme, diffüzyon ağırlıklı görüntüleme, ADC (görünür diffüzyon katsayısı), tekstüre analizi

Abstract:
Aim: The aim of this study was to determine the contribution of morphological, volumetric and functional Magnetic Resonance Imaging (MRI) parameters and MRI texture analysis in predicting response to treatment and evaluating post-treatment response to treatment in patients with locally advanced rectal cancer receiving neoadjuvant chemoradiotherapy (CRT).
Material Method: In our retrospective study, 32 patients (21 males, 11 females; mean age 61.88 ± 12.64 years) who underwent MRI, including diffusion-weighted (DW) and contrast-enhanced (CE) sequences, before and after completion of CRT between December 2017-December 2020. Response to neoadjuvant therapy was divided into two groups as complete response and partial response. Morphological, volumetric and functional quantitative analyzes and MRI texture features were recorded with pre-post CRT T2W, ADC and contrast-enhanced T1W sequences. Mann Whitney U statistical analysis was used for comparisons between the two groups. Compliance between the variables was evaluated using Kappa and Kendal's Tau b compliance analyses and ROC Analyses.
Result: Complete response was observed in five (15.6%) of 32 patients included in our study. There was no statistically significant difference between complete response and partial response groups in pre-CRT MRI morphological and volumetric parameters. In pre-CRT MRI, only the mean ADC value, which is a functional parameter, was significant between the complete response and partial response groups (p: 0.048). Pre-CRT, the mean ADC value in the complete response group was significantly higher than that in the patrial response group. The cut-off ADC value for discriminating between the complete response and the partial response before treatment was determined to be 953,7x10-6 mm2/s and the sensitivity, 66%; specificity, 84%; respectively.
In post-CRT MRI, the longest diameter (p: 0.001) and bidirectional measurement (p: 0.042), which are the morphological parameters, both T2A and DWI volume which are the volumetric parameters were found to be statistically significant between the complete response and partial response groups (p; 0.005, 0,008 respectively). For the post-CRT measurements, AUCs were 0.869 for T2W volumetry, 0.853 for DWI volumetry. Post-CRT volumetry on T2W images was significantly more accurate than was post-CRT volumetry on DW images. The cut-off ADC value for discriminating between the complete response and the partial response after treatment was determined to be 1084,2x10-6 mm2/sn and the sensitivity, 100%; specificity, 53%; respectively.
In pre-post CRT MRI, only derived from T2W texture analysis the kurtosis change was found to be significant (p<0,005).  Other texture features were not significant. The mean distribution and change rates of texture features according to treatment response were not found to be significant.
Conclusion: In evaluating the response to treatment with pre-CRT MRI, only the pre-CRT ADC value, which is a functional parameter, was found to be significant. The other morphological and volumetric parameters were not significant. Thus, a high pre-CRT ADC value was associated with a complete response after CRT. In addition, it was found that the average ADC value increased after CRT.
To evaluate the complete response with post-CRT MRI in the pre-operative period; the longest diameter and bidirectional measurement among the morphological parameters, both volumetric parameters (T2W volume and DWI volume) and ADC value which is a functional parameter were found to be statistically significant according to the regression analysis. As a result, it was shown in our study that morphological parameters can also be used in the evaluation of response; moreover, T2W volume is more valuable than DWI volume.
In addition, in our study, no texture analysis features were found to be used to evaluate and predict treatment response significantly.

Keywords: Rectum cancer, neoadjuvant chemoradiotherapy, Magnetic Resonance Imaging, diffusion weighted imaging, Apparent diffusion coefficient, texture analysis