Возможен ли расчет пятилетней выживаемости при остеосаркоме с помощью алгоритмов и КТ-диагностики

Обзор статьи: Wu Y, Xu L, Yang P, et al. Survival Prediction in High-grade Osteosarcoma Using Radiomics of Diagnostic Computed Tomography. EBioMedicine. 2018;34:27‐34. doi:10.1016/j.ebiom.2018.07.006

Вступление

Математические и статистические расчеты усложняют работу врача и в целом восприятие информации. С развитием новых технологий в медицине появляется необходимость перевода полученной в виде изображений визуальной информации в статистические данные (цифры), что требует тесного взаимодействия с другими науками.  Так возникла радиомика (radiomics) — развивающаяся медицинская технология. Она позволяет узнать гораздо больше из КТ-сканирования (компьютерная томография, computed tomography), МРТ-сканирования (магнитно-резонансная томография, magnetic resonance imaging) или ПЭТ-сканирования (позитронно-эмиссионная томография, positron emission tomography) –  не просто провести визуальный анализ, а извлечь количественные признаки из изображений и понять биологические характеристики опухоли. Предыдущие радиомические исследования показали, что объективные и количественные радиомические характеристики могут служить биомаркерами для прогностической визуализации. Сможет ли радиомика спрогнозировать пятилетнюю выживаемость, например, при остеосаркоме с высокой степенью дифференцировки опухоли?

Как известно, по данным на 1 января 2020 года заболеваемость злокачественными новообразованиями костей и суставов в Украине составляет 0,8 чел. на 100 тыс. населения.1 В структуре нозологических форм злокачественных новообразований кости остеосаркома занимает первое место, а по гистологической градации более 90% остеосарком классифицируются высокой степенью дифференцировки на момент постановки диагноза.  И это является одним из критериев прогноза течения заболевания. По результатам исследования из Турции за последние 30 лет общая выживаемость в течение 5-ти лет (5-year overall survival) существенно не увеличилась и колеблется в районе 45%-75%.2 Агрессивное лечение, включающее в себя адъювантную химиотерапию и мультициклическое лечение (multi-cycle treatment), подходило не для всех пациентов с высокодифференцированной остеосаркомой. Внедрение персонализированных (индивидуальных) планов лечения может изменить прогностический показатель общей выживаемости в течение 5-ти лет у пациентов с высокодифференцированной остеосаркомой. Для качественного расчета этого показателя была построена надежная прогностическая модель – номограмма на основе радиомических характеристик и клинических факторов. 

Методы/ Результаты

Это исследование группы авторов из Китая было направлено на разработку и проверку номограммы прогнозирования выживаемости, которая включает в себя как радиомическую сигнатуру, так и клинические факторы риска во время диагностики для индивидуального прогнозирования выживаемости у пациентов с высокодифференцированной остеосаркомой на основе КТ-изображений. Кроме того, китайские исследователи сравнили эффективность прогнозирования номограммой и моделью, построенной только на основе клинических факторов. 

Ретроспективное исследование группы авторов проводилось среди 150 пациентов, у которых была диагностирована остеосаркома высокой степени дифференцировки в период с января 2008 года по декабрь 2012. Пациентов включали в исследование по следующим критериям: пациентам был поставлен диагноз остеосаркома высокой степени дифференцировки, которая была подтверждена биопсией проведенной под КТ- наведением и оценена патологоанатомами. Также обязательно должны были быть проведены КТ-исследования для диагностики с сопутствующими клиническими проявлениями. Далее пациентов делили на две выборки: тренировочную выборку (training cohort) и независимую валидационную выборку (independent validation cohort). Тренировочная выборка была использована для построения модели прогнозирования и  включала 102 пациента (49 мужчин и 53 женщины в возрастном диапазоне от 8 до 54 лет), которым был поставлен диагноз в период с января 2008 года по март 2011 года. Независимая валидационная выборка (independent validation cohort) состояла из 48 пациентов (25 мужчин и 23 женщины в возрастном диапазоне от 8 до 47 лет), которым был поставлен диагноз в период с апреля 2011 года по апрель 2012 года; эта выборка использовалась для проверки прогностической модели.  Радиомические признаки (features) были получены из КТ-изображений, сделанных до начала лечения в период диагностики. Радиомическая сигнатура была построена с помощью алгоритма LASSO (least absolute shrinkage and selection operator). Затем рассчитывались радиомические баллы для отражения прогноза выживаемости с использованием радиомической сигнатуры индивидуально для каждого пациента. Радиомическая номограмма была разработана с учетом результатов радиомических исследований и клинических факторов. Клиническая модель была построена с использованием только клинических факторов. Клинические характеристики включали возраст, пол, локализацию опухоли, стадию и наличие патологического перелома. Модели были проверены на основе независимой выборки, включающей 48 пациентов. Эффективность номограммы оценивали с точки зрения ее калибровки, дискриминации и клинической полезности. Также проводился анализ выживаемости Каплана – Мейера.

Схематическое изображение этого исследования отражено на рисунке 1. 

Номограмма радиомики показала лучшее калибровочное согласие между прогнозируемой вероятностью выживания и реальной выживаемостью, чем клиническая модель: 0,86 против 0,79 для тренировочной выборки и 0,84 против 0,73 для контрольной выборки.

Обсуждение

Разработанная китайскими авторами, модель прогнозирования 5-тилетней выживаемости при остеосаркоме с высокой степенью дифференцировки - действенный метод (инструмент), который можно использовать с целью индивидуального подхода к лечению и диагностике пациента. Но все же он не совершенен. Стоит учитывать тот фактор, что размер выборки пациентов был небольшим и данные были получены из одного лечебного центра. Также, нужно учитывать критерии оценивания локализации и размера опухолей. Объем опухолей значительно различался в выборке с 5-летней выживаемостью и без нее, вне зависимости от тренировочной или контрольной группы. У авторов исследования, есть предположение, что этот параметр может отражать неоднородность структуры остеосаркомы.

Неоспоримое преимущество данного метода прогнозирования 5-летней выживаемости при остеосаркоме с высокой степенью дифференцировки состоит в том, что он строится на основе как радиомических показателей, так и клинических факторов, и этот метод является неинвазивным. Также авторы рекомендуют разработать дальнейший протокол наблюдения с разумным интервалом между исследованиями. Это будет способствовать сохранению медицинских ресурсов и сокращению затрат.

Возможно в недалеком будущем наступит момент, когда в диагностике пациентов врач-радиолог будет принимать опосредованное участие, а основная диагностика будет проходить при помощи алгоритмов искусственного интеллекта.

Литература

1. National Cancer Registry of Ukraine: short description of the database as of January, 2020    

2. Durnali A, Alkis N, Cangur S, et al. Prognostic factors for teenage and adult patients with high-grade osteosarcoma: an analysis of 240 patients. Med Oncol. 2013;30(3):624. doi:10.1007/s12032-013-0624-6

Рис. 1. Схема радиомики для данного исследования

Данные статьи:  Wu Y, Xu L, Yang P, et al. Survival Prediction in High-grade Osteosarcoma Using Radiomics of Diagnostic Computed Tomography. EBioMedicine. 2018;34:27‐34. doi:10.1016/j.ebiom.2018.07.006