Lokal ileri evre rektum tümörlerinde neoadjuvan kemoradyoterapi sonrası tedavi yanıtının multiparametrik manyetik rezonans ile değerlendirilmesi ve manyetik transfer oranının katkısı
Evaluation of treatment response after neoadjuvant chemoradiotherapy by multiparametric magnetic resonance and the contribution of magnetic transfer rate in locally advanced rectum tumors
Yazar: MURAT FİDAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET SELİM NURAL
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Neoadjuvan tedavi = Neoadjuvant therapy ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Rektal hastalıklar = Rectal diseases ; Rektal neoplazmlar = Rectal neoplasms ; İlaç tedavisi = Drug therapy

Özet:
Amaç: Lokal ileri evre rektal tümörlerin neoadjuvan kemoradyoterapi (KRT) sonrası tümör yanıtının belirlenmesinde; multiparametrik MRG incelemesinde uygulanan morfolojik ve fonksiyonel sekanslar ile bu sekanslardan elde edilen hacim değerlerinin tek tek ve birlikte kullanımının etkinliğini araştırmaktır. Bunlara ek olarak henüz rutin kullanıma girmemiş olan manyetik transfer (MT) görüntülemenin tedaviye tam yanıt veren ile vermeyenlerin ayırımında kullanılabilecek ek bir parametre olup olmadığı değerlendirilecektir.
Gereç ve Yöntem: Çalışmaya rektal MRG incelemesinde lokal ileri evre rektum adenokarsinomu saptanan, neoadjuvan KRT sonrası yanıt açısından kontrol rektal MRG incelemesi yapılıp opere edilen toplam 46 olgu dahil edildi. Çalışma için hastanemiz etik kurulundan onay alındı. Tedaviye patolojik yanıt, Mandard skoru ile belirlendi. Mandard skoruna göre olgular tam yanıt veren ve tam yanıt vermeyenler olarak iki gruba ayrıldı. MRG'de, tedaviye tam yanıtın belirlenmesinde tedavi öncesi ve sonrasında alınan göreceli T2A sinyal intensite (gT2A SI) ve ADC (görünüşteki difüzyon katsayısı) değerleri ile tüm tümör hacimleri, dinamik kontrastlı görüntülerde (DKG) tüm tümör hacimleri, semikantitatif kontrastlanma değerleri kullanıldı. Bunlara ek olarak tedavi sonrası manyetik transfer oranı (MTO) değerleri ölçüldü. Ölçülen değerlerin tek başına veya kombine olarak kullanılmasının tam yanıtı belirlemedeki tanısal faydası tek değişkenli ve çok değişkenli analizler ile incelendi.
Bulgular: Patolojik tam yanıt durumuna göre gT2A SI ölçüm sonuçları değerlendirildiğinde; iki gruptan elde edilen Pre ve Post KRT SI değerleri arasında anlamlı fark yoktu (p=0,066). Farklı ROI konumlandırma yöntemleri ile her iki gruptan elde edilen ADC ölçüm sonuçları değerlendirildiğinde; tek kesit ADC ve üç dairesel ROI metodu ile elde edilen ortalama ADC değerleri arasında anlamlı fark saptanamadı. Bununla birlikte, tüm tümör hacmi ADC metodu ile elde edilen post KRT ADC değeri, ADC değeri değişimi (ΔADC) ve ADC değeri yüzde değişimi (%ΔADC) açısından iki grup arasında anlamlı fark saptandı (sırasıyla; p=0,028, p=0,030 ve p=0,045). Her iki gruptaki T2A, ADC ve DKG'den elde edilen hacim ölçümleri değerlendirildiğinde; DKG'de Pre-KRT ve Post-KRT hacim değeri arasında, hacim değişimi (ΔH DKG) ve hacim yüzde değişimi (%ΔH DKG) açısından anlamlı fark varken, ADC'de Pre ve Post KRT hacim değeri ve hacim değişimi (ΔH ADC), T2A'da ise sadece Pre ve Post KRT hacim değeri arasında anlamlı fark vardı. ROC analizi ile tam yanıt veren ile vermeyenlerin belirlenmesinde kullanılacak ADC eşik değeri 1,095x10-3 mm2/sn alındığında, sensitivite %77,8, spesifite %51,4 (AUC 0,697), ΔADC için eşik değer 0,250x10-3 mm2/sn alındığında sensitivite %77,8, spesifite %64,9 (AUC=0,743), %ΔADC için eşik değer %29,552 alındığında sensitivite %77,8 spesifite %62,2 (AUC=0,718) olarak hesaplandı. Tam yanıtın belirlenmesinde kullanılacak ΔH ADC için eşik 4,680 cm3 alındığında sensitivite %88,9, spesifite %70,3 (AUC=0,793) olarak hesaplandı. Post-KRT DKG ile elde edilen hacim için eşik değer 3,595 cm3 alındığında sensitivite %88,9 spesifite %89,2 (AUC=0,922) olarak hesaplandı. Çok değişkenli analizde Post-KRT ortalama ADC değeri ile Post-KRT DKG hacim değerleri bir arada kullanıldığında sensitivite %88,9, spesifite %91,9 (AUC=0,943), ΔADC ile Post-KRT DKG hacim değeri bir arada kullanıldığında sensitivite %88,9, spesifite %94,6 (AUC=0,949) olarak hesaplandı. MT görüntülemede Post-KRT MTO değeri tam yanıt verenlerde %65, tam yanıt vermeyenlerde %58,7 olarak ölçülmüş olup iki grup arasında anlamlı fark vardı (p=0,031). ROC analizi ile tam yanıtın belirlenmesinde kullanılacak eşik değer %61,2 alındığında sensitivite %77,8 spesifite %72,4 (AUC=0,741) olarak hesaplandı.
Tartışma ve Sonuç: DAG'de farklı ROI konumlandırma teknikleri ile elde edilen ölçümlerden tüm tümör hacmi ortalama ADC değeri tedavi yanıtını belirlemede en doğru yöntem olarak görülmektedir. Hacim ölçümleri tam yanıtı değerlendirmede etkili olup bunlar arasında Post-KRT DKG hacim ölçümü tek başına tam yanıtı değerlendirmede en etkin yöntem olarak öne çıkmaktadır. Post-KRT DKG hacim ile tüm tümör hacmi ADC değişim değeri bir arada kullanıldığında en yüksek tanısal değerlere ulaşılmaktadır. Yeni bir teknik olan MT görüntüleme, tümör yanıtının değerlendirilmesinde etkili olup diğer MRG parametreleri ile birlikte kullanılabilecek yararlı bir sekans olarak görülmektedir.
Anahtar Sözcükler: Rektal Tümör, Kemoradyoterapi, Tedavi Yanıtı, Manyetik Rezonans Görüntüleme, Manyetik Transfer Oranı

Abstract:
Aim: To investigate the efficiency of using morphological and functional sequences applied in multiparametric MRI examination and volume values obtained from these sequences solitarily and jointly in determining the tumor response of locally advanced rectal tumors to neoadjuvant chemoradiotherapy (CRT). In addition, we evaluated whether magnetic transfer imaging, that has not entered routine use yet, is an additional parameter that can be use to distinguish between those who showed complete respond to treatment and those who did not.
Materials and Methods: A total of 46 patients who were found to have locally advanced rectal adenocarcinoma on rectal MRI and underwent control rectal MRI for response evaluation after neoadjuvant CRT were included in the study. Ethical approval was obtained from the ethics committee of our hospital. Pathological response to treatment was determined by the Mandard score. By using of Mandard score, the cases were divided into two groups as those with complete response and those with non-complete response. T2W, whole tumor volumes with signal values in ADC, whole tumor volumes in DCE and semi-quantitative enhancement values taken before and after treatment with change and percent change in these values were considered to predict the complete response to treatment. In addition, post-treatment Magnetic Transfer Ratio (MTR) values were measured. The diagnostic values of using the measurements solitarily and jointly in determining the complete response were examined with univariate and multivariate analyzes.
Results: When T2W SI measurement results were evaluated according to pathological complete response, no significant difference observed between Pre and Post CRT SI values obtained from the two groups (p=0.066). Also, ADC measurement results obtained from both groups with different ROI positioning methods were compared. No significant difference was found for ADC values that obtained with the single-slice ADC and three circular ROI methods. However, there was a significant difference between the two groups in terms of the post CRT ADC values, ADC change (ΔADC) values and ADC percentage change (%ΔADC) values that obtained by the whole tumor volume ADC method (respectively; p=0.028, p=0.030 and p=0.045). When the volume measurements obtained from T2W, ADC and DCE in both groups were evaluated; there was a significant difference between the Pre-CRT and Post-CRT volume values in terms of volume change (ΔV DCE) and volume percentage change (%ΔV DCE) in DCE, there was a significant difference only in terms of Pre and Post CRT volumes in T2W and a significant difference in terms of Pre and Post-CRT volume values and volume change (ΔV ADC) in ADC. In determining the complete responders and non-complete responders with ROC analysis, for the ADC cut-off value of 1.095 x10-3 mm2/sec the sensitivity was 77.8% and the specificity was 51.4% (AUC 0.697), for the ΔADC cut-off value of  0.250 x10-3 mm2/sec the sensitivity was 77.8% and the specificity was 64.9% (AUC=0.743) and for the %ΔADC cut-off value of 29.55% the sensitivity was 77.8% and the specificity was 62.2% (AUC=0.718). For the cut-off value of ΔV ADC to be used in determining the complete response was considered as 4.680 cm3, the sensitivity was 88.9% and the specificity was 70.3% (AUC=0.793). Also, when Post-CRT DCE volume considered, the sensitivity was 88.9% and the specificity was 89.2% for the cut-off value of 3.595 cm3 (AUC=0.922). In multivariate analysis, using of Post-CRT ADC and Post-CRT DC volume values together was found to have 88.9% sensitivity and 91.9% specificity (AUC=0.943) and using of ΔADC and Post-CRT DCE volume values together was found to have 88.9% sensitivity and 94.6% specificity in determining the complete response (AUC=0.949). Furthermore, by using Post-KRT DCE volume and chance in the time signal curve type together, 77.8% sensitivity and 93.9% specificity were obtained (AUC=0.953). Post-CRT MTR value in Magnetic Transfer Imaging was measured as 65% in patients with complete response and 58,7% in those who had non-complete respond, and there was a significant difference between two groups (p=0.031). Also, for the cut-off value of 61,2% in determining complete responders and non-complete responders with ROC analysis, 77.8% sensitivity and 72.4% specificity were obtained (AUC=0.741).
Conclusion: Among the measurements obtained with different ROI positioning techniques in DWI, the whole tumor volume ADC value was seen as the most accurate method in determining the complete treatment response. Also, volume measurements were effective for predicting complete response, and among these, Post-CRT DCE volume value stands out as the most effective method. In addition, when Post-CRT DCE volume and ΔADC value of the whole tumor volume were used together, the highest diagnostic value was achieved. A new technique, Magnetic Transfer Imaging was found to be  effective to evaluate complete tumor response, so this method is as a useful sequence that can be used with other MR parameters.
Keywords: Rectal Tumor, Chemoradiotherapy, Treatment Response, Magnetic Resonance Imaging, Magnetic Transfer Rate