Pulmoner nodül malignite tahmin modellerinin etkinliklerinin opere nodüller üzerinden karşılaştırılması
Comparison of the effectiveness of pulmonary nodule malignancy prediction models via operated nodules
Yazar: HAKAN NOMENOĞLU
Danışman: PROF. DR. GÖKTÜRK FINDIK
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Ankara Atatürk Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Göğüs Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2020
Konu: Göğüs Kalp ve Damar Cerrahisi = Thoracic and Cardiovascular Surgery
Dizin: Akciğer hastalıkları = Lung diseases ; Akciğer neoplazmları = Lung neoplasms ; Bilgisayarlı tomografi = Computed tomography ; Cerrahi-akciğer = Surgery-lung ; Karsinoma-küçük hücreli olmayan-akciğer = Carcinoma-non small cell-lung ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Pozitron emisyon tomografi = Positron-emission tomography ; Soliter pulmoner nodül = Solitary pulmonary nodule ; Ölçekler = Scales

Özet:
Akciğer kanseri dünyada en sık görülen kanserdir. Kansere bağlı ölümlerde
erkeklerde en sık neden, kadınlarda meme ve kolorektal kanserlerin ardından en sık
üçüncü nedendir. Bu nedenle akciğer kanseri tüm dünya da olduğu gibi Türkiye'de de
sağlık sistemi için ciddi bir sorun teşkil etmektedir.
Akciğer kanserinde küratif tedavi için bilinen en iyi yöntem erken evrede
anatomik cerrahi rezeksiyon ve sistematik lenf nodu disseksiyonudur. İleri evre
akciğer kanserlerinde genelde cerrahi tedavi bir seçenek olmadığından akciğer
kanserinin erken evrede yakalanması önemlidir. Bu nedenle pulmoner nodüllerin olası
malignite açısından değerlendirilmesi erken evre akciğer kanserlerinin saptanması için
hayati önem arz etmektedir.
Bilgisayarlı tomografinin (BT) kullanımının artmasıyla, saptanan pulmoner
nodül sayısında artış yaşanmıştır. Saptanan nodüllerin benign-malign ayrımlarının
yapılması ve buna uygun takip veya tedavi yönteminin belirlenmesi klinisyen ve
radyologlar için zorlu bir iş olmakla birlikte bu yükün hafifletilmesi amacıyla çeşitli
pulmoner nodül yönetim kılavuzları ve pulmoner nodül malignite risk hesaplama
modelleri geliştirilmiştir. Geliştirilen risk hesaplama modelleri hastanın klinik ve
demografik, nodülün radyolojik belirli özellikleri kullanarak değerlendirilen nodüle
bir malignite olasılık oranı atfetmektedir. Bu modeller geliştirilirken çalışmaya alınan
toplumların klinik ve demografik özelliklerine göre kalibre edilmekte ve valide
edilmektedir. Bu nedenle farklı toplumlar üzerinde kullanıldığında etkinlikleri belirli
düzeylerde değişebilmektedir. Literatürde bu modellerin geliştirildikleri toplumlardan
başka popülasyonlarda validasyonunu amaçlayan çalışmalar mevcuttur.
Biz bu çalışmada, hastaların klinik, demografik ve BT'lerden elde edilen
radyolojik özellikleri üzerinden pulmoner nodülün malignite riskini hesaplayan Brock
Üniversitesi ve Mayo Klinik modelleriyle birlikte hastaların klinik, demografik ve
BT'den elde edilen radyolojik özellikleriyle birlikte pozitron emisyon
tomografisi/bilgisayarlı tomografiden (PET-BT) elde edilen özelliklerini de kullanan
Herder modelinin toplumumuzdaki uygulanabilirliklerini ve etkinliklerinin
karşılaştırılmasını amaçladık.xi
Yöntem ve Gereçler
T.C. Sağlık Bilimleri Üniversitesi, Ankara Atatürk Göğüs Hastalıkları ve
Göğüs Cerrahisi Sağlık Uygulama ve Araştırma Merkezi'nde Ocak 2014 ile Aralık
2019 tarihleri arasında pulmoner nodül nedeniyle 478 hasta opere edildi. Çalışmaya
bilgilerine tam olarak ulaşılamayan 37 hasta dahil edilmedi. Nodülün saptanmasından
önceki 5 yıl içerisinde ekstratorasik malignite öyküsü olan, daha önceden akciğer
kanseri öyküsü olan, nodülün postoperatif histopatolojik sonucu metastaz olarak gelen
ve nodülün endobronşial komponenti olan hastalar çalışmadan çıkarılmıştır.
Bilgilerine ulaşılan ve çalışma kriterlerine uyan 351 hasta çalışmaya alınmıştır.
Hastaların dijital ortamdaki bilgileri ve arşiv dosyaları geriye yönelik olarak
incelenmiş ve hastaların operasyon anındaki yaşı, cinsiyeti, sigara öyküsü, ailede
akciğer kanseri öyküsü, nodülün saptanmasından en az 5 yıl önce ekstratorasik
malignite öyküsü, granülomatöz hastalık öyküsü, nodül çapı, nodül atenüasyon
karakteri, nodülün bulunduğu taraf, nodülün bulunduğu lob, nodülde spikülasyon
varlığı, saptanan toplam nodül sayısı, pulmoner amfizem varlığı, nodülün PETBT'deki FDG tutulumu ve nodülün histopatolojik tiplendirme sonucu olmak üzere
toplamda 15 parametre tespit edilmiştir.
FDG tutulumlarına göre hastalar SUVmax değeri 0-2,5 arasındaki değerler
"düşük düzeyde tutulum", 2,6-10 arasında olan değerler "orta düzeyde tutulum", 10'un
üzerindeki değerler ise "yüksek düzeyde tutulum" ve SUV değeri ölçülemeyecek
kadar düşükse "tutulum yok" olacak şekilde 4 basamaklı bir ölçeklendirme ile
kategorize edilmiştir.
Elde edilen bilgiler ışığında hastaların Brock, Mayo ve Herder modellerine ait
malignite risk skorları hesaplanmıştır. Hem elde edilen parametrelerin malignite ile
ilişkisi hem de çalışmaya alınan üç pulmoner nodül malignite risk hesaplama
modelinin etkinlikleri istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.
Bulgular
Çalışmaya 236 erkek ve 115 kadın olmak üzere toplamda 351 hasta dahil
edilmiştir. Hastaların yaş ortalaması 57,84 ± 10,87 (aralık 14-79) olarak bulunmuştur.
Hastaların 226'sında malign nodül mevcut iken, 125'inde benign nodül olduğu
görülmüştür. Benign hastalarda en sık tanı 46 (%36,8) hasta ile hamartom iken malign
hasta grubunda en sık tanı 139 (%61,5) ile adenokarsinom olarak bulunmuştur.xii
Çalışmada kullanılan parametreler benign ve malign nodüller üzerinden
karşılaştırıldığında yaş, amfizem varlığı, nodül çapı ve spikülasyon literatürle uyumlu
olarak malignite ile ilişkili bulunmuş, buna karşılık sigara öyküsü, ailede akciğer
kanseri öyküsü, ekstrapulmoner malignite öyküsü, nodül sayısı, nodülün atenüasyon
karakteri malign ve benign nodüller arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık
saptanmamıştır. Literatürün aksine bizim çalışmamızda, erkek cinsiyet malignite ile
ilişkili bulunmuştur.
Modellerin performansları incelendiğinde subsantimetrik nodülleri ve
buzlucam nodüller hariç tüm gruplarda üç modelde istatistiksel olarak anlamlı şekilde
benign-malign ayrımı yapabilmiştir. Modellerin performanslarını optimize edebilmek
için kılavuzlarda önerilen malignite risk eşik değerlerinden farklı olarak Brock modeli
için 0,195, Mayo modeli için 0,231 ve Herder modeli için 0,560 malignite risk eşik
değerleri belirlenmiştir. Etkinlik düzeylerinin değerlendirilmesi için oluşturulan ROC
eğrilerinin altında kalan alan hesaplandığında Brock modeli için 0,700, Mayo modeli
için 0,717 ve Herder modeli için 0,786 değerlerine ulaşılmış ve Herder modeli üç
model içinde en etkin performansı göstermiştir. Subsantimetrik nodüllerde hiçbir
model anlamlı benign-malign ayrımı sağlayamamış, buzlucam nodüllerde ise sadece
Brock modeli anlamlı düzeyde ayrım yapabilmiştir. Bu ikisi hariç tüm gruplarda
Herder modeli en etkin benign-malign ayrımını sağlamıştır. Tüm modeller
geliştirildikleri orijinal çalışmalardaki performanslarından düşük performans
sergilemiştir.
Sonuç
Çalışılan parametrelerden maligniteyle ilişkisi literatürle uyumlu olmayanlar
popülasyonlar arası fark ile açıklanabilir. Modellerin performansları
değerlendirildiğinde Herder modeli çalışılan grupları çoğunda en etkin performansı
göstermiştir. Bu da çalışmaya alınan popülasyondaki pulmoner nodüllerin
yönetiminde ve değerlendirilmesinde PET-BT'nin önemini gözler önüne sermektedir.
Buzlucam nodüllerde Brock modelinin etkin bir benign-malign ayrımı yapabilmesi,
sadece Brock modelinde nodül karakteri bir parametre olarak yer aldığından dolayı,
nodül atenüasyon karakterinin pulmoner nodüllerin değerlendirilmesindeki önemini
vurgular nitelikte bir bulgu olarak karşımıza çıkmaktadır. Çalışmada tüm modellerin
orijinal çalışmalarından düşük performanslarda olduğu görülmüştür. Bunun nedeninin
toplumlar arasında değişen demografik ve klinik özellikler olması kuvvetlexiii
muhtemeldir. Bu nedenle batı toplumlarına göre geliştirilen bu üç modelin bizim
toplumumuza uygulanması için daha geniş ve genel topluma yakın bir popülasyonda
valide edilerek çeşitli parametrelerinin optimize edilmesi veya bizim toplumumuza
uygun parametrelerle yeni bir pulmoner nodül malignite risk hesaplama modeli
geliştirilmesi gerekmektedir.
Anahtar kelimeler: Pulmoner nodül, Akciğer kanseri, Malignite risk
hesaplama

Abstract:
Lung cancer is the most common cancer in the world. It is the most common
cause of cancer-related deaths in men and the third most common cause of cancer
related-deaths in women after breast and colorectal cancers. Lung cancer therefore
poses a serious problem for the health care system in Turkey as well as in the world.
The best known method for curative treatment in lung cancer is anatomic
resection and systematic lymph node dissection at an early stage. Since surgical
treatment is not an option in advanced lung cancer, it is important to detect lung cancer
at an early stage. Therefore, evaluation of pulmonary nodules for malignancy is crucial
for the detection of early stage lung cancer.
With the increasing use of computed tomography (CT), the number of detected
pulmonary nodules has increased. Discriminating benign and malignant nodules and
determining the appropriate follow-up or treatment method is a challenge for clinicians
and radiologists, however, various pulmonary nodule management guidelines and
pulmonary nodule malignancy risk calculation models have been developed to
alleviate this burden. The developed pulmonary nodule calculation attribute a
malignancy probability ratio to the nodule evaluated by using specific clinical and
demographic features of the patient and radiological features of the nodule. While
developing these models, they are calibrated and validated according to the clinical
and demographic characteristics of the populations included in the study. Therefore,
when used on different populations, their efficacy may vary at certain levels. In the
literature, there are studies aiming to validate these models in populations other than
those in which they were developed.
In this study, we aimed to compare the applicability and efficacy of the Brock
University and Mayo Clinic models, which calculates the risk of malignancy of the
pulmonary nodule based on the clinical demographic and radiological features
obtained from CT, and Herder model, using the features obtained from positron
emission tomography / computed tomography (PET-CT) together with the clinical,
demographic and radiological features obtained from CT, in our population.xv
Materials and Methods
Between January 2014 and December 2019, 478 patients were operated for
pulmonary nodules at Health Science University Ankara Atatürk Pulmonology and
Thoracic Surgery Training and Research Hospital. Thirty-seven patients whose
information was not fully available were not included in the study. Patients with a
history of extrathoracic malignancy within 5 years prior to the detection of the nodule,
a previous history of lung cancer, the postoperative histopathological result of the
nodule as metastasis, and the endobronchial component of the nodule were excluded
from the study. 351 patients whose information was accessed and who met the study
criteria were included in the study.
The digital data and archive files of the patients were retrospectively reviewed
and the age at the time of operation, gender, smoking history, family history of lung
cancer, extrathoracic malignancy at least 5 years before the nodule was detected,
granulomatous disease history, nodule diameter, nodule attenuation character, side of
the nodule, the lobe that node is located, the presence of spiculation, number of nodules
detected, presence of pulmonary emphysema, FDG involvement in PET-CT and
histopathologic typing results of nodules are determined parameters.
Patients categorized by a scale of four levels according to FDG uptake, if
SUVmax values between 0-2.5 are "low uptake", values between 2.6-10 are "moderate
uptake", values above 10 are "high uptake" and SUV value is too low to be measured
are categorized with" no uptake".
With the information obtained from these parameters, Brock, Mayo and
Herder models malignancy risk scores of the patients were calculated. Both
relationship of the obtained parameters with malignancy and efficacy of the pulmonary
nodule malignancy risk calculation models included in the study were evaluated
statistically.
Results
A total of 351 patients, including 236 men and 115 women, were included in
the study. The mean age of the patients was 57.84 ± 10.87 (range 14 - 79). While 226
of the patients had malignant nodules, it was observed that 125 of them had benign
nodules. While the most common diagnosis in benign patients was hamartoma with 46xvi
(36.8%) patients, the most common diagnosis in the malignant patient group was
adenocarcinoma with 139 (61.5%).
When the parameters used in the study were compared over benign and
malignant; nodules, age, presence of emphysema, nodule diameter and spiculation
were found to be associated with malignancy in accordance with the literature, whereas
smoking history, family history of lung cancer, extrapulmonary malignancy history,
nodule count, nodule attenuation character were found to be no statistically significant.
Contrary to the literature, male gender was found to be associated with malignancy in
our study.
When the performances of the models were evaluated, a statistically significant
difference was found between benign and malignant in all groups, except for
subscentimetric nodules and ground-glass nodules. In order to optimize the
performance of the models, unlike the malignancy risk thresholds recommended in the
guidelines, the malignancy risk threshold values were determined as 0.195 for the
Brock model, 0.231 for the Mayo model and 0.560 for the Herder model. When the
area under the ROC curves created to evaluate the efficiency levels was calculated, the
values of 0.700 for the Brock model, 0.717 for the Mayo model and 0.786 for the
Herder model were obtained, and the Herder model showed the most effective
performance among the three models. In subcentimetric nodules, no model was able
to provide a significant distinction between benign and malignant, and only Brock
model was able to distinguish significantly in ground-glass nodules. In all groups
except these two, Herder model provided the most effective benign-malignant
discrimination. All models underperformed their performance in their original study.
Conclusion
Among the parameters studied, those whose relationship with malignancy are
not compatible with the literature can be explained by the difference between local
populations. When the performances of the models were evaluated, Herder model
showed the most effective performance in most of the groups studied. This reveals the
importance of PET-CT in the management and evaluation of pulmonary nodules in the
study population. The ability of the Brock model to make an effective distinction
between benign and malignant ground-glass nodules, because of it's the only model
that incorporates nodule character as risk factor, is a finding that highlights thexvii
importance of nodule attenuation character in the evaluation of pulmonary nodules. In
the study, it was seen that all models had lower performance than their original studies.
It is highly probable that this is due to the difference of demographic and clinical
characteristics among populations. Therefore, in order to apply these three models,
developed within western populations, to our population, it is necessary to optimize
various parameters by validating them in a larger population close to our overall
population. Or we need to develop new pulmonary nodule malignancy risk calculation
models with parameters suitable for our population.
Keywords: Pulmonary nodule, Lung cancer, Malignancy risk calculation