Korrelation radiologischer und pathologischer Tumorcharakteristika zur Evaluation der inter- und intratumoralen Heterogenität von Weichgewebesarkomen
Correlation of radiological and pathological tumor characteristics to evaluate the inter- and intratumoral heterogeneity of soft tissue sarcomas
by Madelaine Henny Hettler
Date of Examination:2024-08-27
Date of issue:2024-06-19
Advisor:Prof. Dr. Jens Jakob
Referee:Prof. Dr. Jens Jakob
Referee:Prof. Dr. Stefan Rieken
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10550
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Abstract
English
Background: Treatment and prognosis of soft tissue sarcoma (STS) are primarily based on histo-logical subtype and grading. However, due to tumor size and intratumoral heterogeneity, pretherapeutic biopsies often do not provide reliable tumor characterization. By correlating functional imaging and histopathologic features, pretreatment grading might be improved. Methods: Twelve patients with histologically confirmed STS were included in the prospective pilot study. A diffusion weighted MRI was performed preoperatively. After tumor resection, core needle biopsies (CNBs) from distinct tumor sites from the surgical specimen were collceded and a radiopaque marker was left at each biopsy site. Afterwards a CT of the specimen visualized the markers. To evaluate the imaging features of the exact sampling regions, fusion imaging of pre-operative in situ MRI and postoperative CT was performed (Figure 1). The apparent diffusion coefficient (ADC) on functional MRI and histopathological Grading according to Fédération Na-tionale des Centres de Lutte Contre le Cancer (FNCLCC) criteria were determined for all speci-mens and CNBs. Result: Fusion imaging of pretreatment MRI and postoperative CT of the resected specimen was feasible in 7/12 cases without relevant contour discrepancies. Histological workup resulted in correct grading in 9/11 cases (81,8 %, in n=2: G1 instead of G2). Analysis of multiple tumor biop-sies verified the expected intratumoral heterogeneity. Functional evaluation showed a tenden-cy for high-grade regions (Grade 2/3 (G2/G3)) (median (range) ± standard deviation: 1.13 (0.78–1.70) ± 0.23 × 10−3 mm2/s) to have lower ADC values than low-grade regions (G1; 1.43 (0.64–2.03) ± 0.46 × 10−3 mm2/s). Discussion: Due to the challenging histopathological grading of STS, there are already several attempts to develop a radiological grading. However, these approaches currently do not provide sufficiently reliable results. Therefore, the supplementation of histopathological grading by ADC is suggested to be a useful option to improve the grading of STS. Conclusion: Our pilot study demonstrates the technical feasibility of correlating imaging fea-tures of preoperative in situ MRI and postoperative CT of the specimen by fusion imaging. In this regard, ADC appears to correlate with the FNCLCC grading criteria. Further studies are needed to clarify the potential of functional imaging to supplement histopathologic grading.
Keywords: Soft Tissue Sarcoma; Fusion Imaging; Grading
German
Hintergrund: Die Bestimmung des histologischen Subtyps und des Gradings stellen die Eckpfeiler der Therapieplanung von Weichgewebesarkomen dar. Das prätherapeutische Grading anhand von Biopsien liefert jedoch aufgrund von Tumorgröße und zumeist ausgeprägter intratumoraler Heterogenität von Weichgewebesarkomen häufig nur ein unzuverlässiges Ergebnis. Eine Verbesserung das prätherapeutischen Gradings könnte durch die Kombination von histopathologischen und funktionell-radiologischen Tumorcharakteristika erreicht werden. Material und Methoden: Zwölf Patienten mit histologisch gesichertem Weichgewebesarkom wurden in die prospektive Pilotstudie eingeschlossen. Präoperativ wurde für jeden Patienten eine funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT) mit Apparent diffusion coefficient (ADC) - Sequenz angefertigt. Im Rahmen der Tumorresektion wurden jeweils aus mehreren Regionen der Tumorpräparate Stanzbiopsien in Koaxialtechnik entnommen und mit röntgendichten Markern gekennzeichnet. Anschließend konnten diese Markierungen in einer Computertomographie (CT) des Präparates visualisiert werden. Zur Bewertung der Bildgebungsmerkmale und Bestimmung des ADC der genauen Biopsieregionen, wurde eine Fusionsbildgebung aus präoperativem MRT und postoperativem Präparate-CT erstellt. Außerdem wurde das histopathologische Grading anhand der Kriterien der Fédération Nationale des Centres de Lutte Contre le Cancer (FNCLCC) für alle Biopsien und Gesamtpräparate ermittelt. Ergebnisse: In 9 von 11 Fällen (81,8 %) wurde eine Übereinstimmung des Gradings zwischen Gesamtpräparat und mindestens einer Biopsie erreicht (in n=2 G1 statt G2). In 7 von 12 Fällen war die Fusionsbildgebung ohne relevante Konturabweichung möglich. Die funktionelle Analyse zeigte die Tendenz, dass hochgradige Tumorregionen (G2/G3) niedrigere ADC-Werte aufwiesen (Median (Spannweite) ± Standardabweichung: 1,13 (0,78-1,70) ± 0,23 × 10-3 mm2/s), als niedriggradige Regionen (G1; 1,43 (0,64-2,03) ± 0,46 × 10-3 mm2/s). Darüber hinaus zeigte die Auswertung der FNCLCC-Kriterien mehrerer Tumorbiopsien wie erwartet eine ausgeprägte intratumorale Heterogenität. Zusammenfassung: Die Pilotstudie zeigt die technische Machbarkeit der Fusionsbildgebung aus präoperativem in-situ MRT und postoperativem Präparate-CT. Der ADC scheint ein geeigneter funktioneller Parameter zur Abschätzung des Gradings von Weichgewebesarkomen zu sein. Größere Kohortenstudien müssen prüfen, inwieweit die funktionelle Bildgebung das histopathologische Grading zukünftig ergänzen kann.
Schlagwörter: Weichgewebesarkome; Funktionelle Bildgebung; Grading
