Чи можливий розрахунок п'ятирічної виживаності при остеосаркомі за допомогою алгоритмів і КТ-діагностики

Огляд статті: 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

 Вступ

Математичні й статистичні розрахунки ускладнюють роботу лікаря й в цілому сприйняття інформації.  З розвитком нових технологій в медицині з'являється необхідність перекладу отриманої у вигляді зображень візуальної інформації в статистичні дані (цифри), що вимагає тісної взаємодії з іншими науками.  Так виникла радіоміка (radiomics) –  медична технологія, яка зараз розвивається.  Вона дозволяє дізнатися набагато більше з КТ-сканування (комп'ютерна томографія, computed tomography), МРТ-сканування (магнітно-резонансна томографія, magnetic resonance imaging) або ПЕТ-сканування (позитронно-емісійна томографія, positron emission tomography) – не просто провести візуальний аналіз, а витягти кількісні ознаки з зображень і зрозуміти біологічні характеристики пухлини.  Попередні радіомічні дослідження показали, що об'єктивні й кількісні радіомічні характеристики можуть слугувати біомаркерами для прогностичної візуалізації.  Чи зможе радіоміка спрогнозувати п'ятирічну виживаність, наприклад, при остеосаркомі з високим ступенем диференціювання пухлини?

Як відомо, за даними на 1 січня 2020 року захворюваність на злоякісні новоутворення кісток та суглобів в Україні складає 0,8 чол. на 100 тис. населення1. У структурі нозологічних форм злоякісних новоутворень кістки остеосаркома займає перше місце, а за гістологічною градацією понад 90% остеосарком класифікуються високим ступенем диференціювання на момент встановлення діагнозу. І це є одним з критеріїв прогнозу перебігу захворювання. За результатами дослідження з Туреччини за останні 30 років загальна виживаність протягом 5-ти років (5-year overall survival) істотно не збільшилася й коливається в районі 45%-75%2. Агресивне лікування, включно з ад'ювантною хіміотерапією й мультициклічним лікуванням (multi-cycle treatment), підходило не для всіх пацієнтів з високодиференційованою остеосаркомою. Упровадження персоналізованих (індивідуальних) планів лікування може змінити прогностичний показник загальної виживаності протягом 5-ти років у пацієнтів з високодиференційованою остеосаркомою. Для якісного розрахунку цього показника була побудована надійна прогностична модель – номограма на основі радіомічних характеристик та клінічних чинників. 

Методи/ Результати

Це дослідження групи авторів з Китаю було спрямоване на розробку й перевірку номограми прогнозування виживання, до якого входять як радіомічна сигнатура, так і клінічні фактори ризику під час діагностики для індивідуального прогнозування виживання у пацієнтів з високодиференційованою остеосаркомою на основі КТ-зображень. Крім того, китайські дослідники порівняли ефективність прогнозування номограмою й моделлю, побудованою лише на основі клінічних факторів.

Ретроспективне дослідження групи авторів проводилося серед 150 пацієнтів, у яких була діагностована остеосаркома високого ступеня диференціювання в період з січня 2008 року по грудень 2012. Пацієнти були відібрані для дослідження за наступними критеріями: пацієнтам був поставлений діагноз остеосаркома високого ступеня диференціювання, яка була підтверджена біопсією проведеною під КТ-контролем й оцінена патологоанатомами. Також обов'язково повинні були бути проведені КТ-дослідження для діагностики з супутніми клінічними проявами. Далі пацієнтів ділили на дві вибірки: тренувальну вибірку (training cohort) і незалежну валідаційну вибірку (independent validation cohort). Тренувальна вибірка була використана для побудови моделі прогнозування, до неї входило 102 пацієнти (49 чоловіків та 53 жінки у віковому діапазоні від 8 до 54 років), яким був поставлений діагноз у період з січня 2008 року по березень 2011 року. Незалежна валідаційна вибірка (independent validation cohort) складалася з 48 пацієнтів (25 чоловіків та 23 жінки у віковому діапазоні від 8 до 47 років), яким був поставлений діагноз у період з квітня 2011 року по квітень 2012 року; ця вибірка використовувалася для перевірки прогностичної моделі. Радіомичні ознаки (features) були отримані з КТ-зображень, зроблених до початку лікування в період діагностики. Радіомічна сигнатура була побудована за допомогою алгоритму LASSO (least absolute shrinkage and selection operator). Потім розраховувалися радіомічні бали для відображення прогнозу виживаності з використанням радіомічної сигнатури індивідуально для кожного пацієнта. Радіомічна номограма була розроблена з урахуванням результатів радіомічних досліджень та клінічних чинників. Клінічна модель була побудована з використанням тільки клінічних факторів. Клінічні характеристики містили в собі вік, стать, локалізацію пухлини, стадії та наявність патологічного перелому. Моделі були перевірені на основі незалежної вибірки з 48 пацієнтів. Ефективність номограми оцінювали з точки зору її калібрування, дискримінації та клінічної корисності. Також проводився аналіз виживаності Каплана – Мейєра.

Схематичне зображення цього дослідження відображене на рисунку 1. 

Номограма радіоміки показала найкращу калібрувальну згоду між прогнозованою вірогідністю виживання й реальною здатностю до виживання, ніж клінічна модель: 0,86 проти 0,79 для тренувальної вибірки і 0,84 проти 0,73 для контрольної вибірки.

Обговорення

 Розроблена китайськими авторами, модель прогнозування 5-річної виживаності при остеосаркомі з високим ступенем диференціювання – дієвий метод (інструмент), який можна використовувати з метою індивідуального підходу до лікування та діагностики пацієнта.  Але все ж він не досконалий.  Варто враховувати той фактор, що розмір вибірки пацієнтів був невеликим і дані були отримані з одного лікувального центру.  Також, потрібно враховувати критерії оцінювання локалізації й розміру пухлин.  Обсяг пухлин значно відрізнявся у вибірці з 5-річним виживанням і без нього, незалежно від тренувальної або контрольної групи.  У авторів дослідження є припущення, що цей параметр може відображати неоднорідність структури остеосаркоми.

 Незаперечна перевага такого методу прогнозування 5-річної виживаності при остеосаркомі з високим ступенем диференціювання полягає в тому, що він будується на основі як радіомічних показників, так і клінічних факторів, і цей метод є неінвазивним.  Також автори рекомендують розробити подальший протокол спостереження з розумним інтервалом між дослідженнями. Це сприятиме збереженню медичних ресурсів і скороченню витрат.

 Можливо в недалекому майбутньому настане момент, коли в діагностиці пацієнтів лікар-радіолог буде приймати опосередковану участь, а основна діагностика буде проходити за допомогою алгоритмів штучного інтелекту.

 Література

 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 радіоміки для зазначеного дослідження

Дані статті:  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