PET/CT Radiomics em linfomas de Hodgkin

Abstract

O presente trabalho propõe-se a explorar o valor e conceito da radiomics em PET/CT/RT num estudo retrospetivo de 17 casos de Linfomas de Hodgkin pré quimioterapia (QT), após QT e após RT. O trabalho começa por abordar o estado da arte sobre a patologia (do seu diagnóstico e estadiamento ao tratamento e resultados terapêuticos esperados), assim como o emprego da PET/CT (princípios físicos e sua importância nos linfomas) e por fim o workflow radiómico (aquisição, segmentação, características, sua utilidade na clínica, tendências, desafios e limitações). De seguida expõe os materiais e métodos usados para a obtenção do radioma, acabando com a descrição e discussão dos resultados obtidos com a análise de dados e estatística orientada pela clínica. O processo radiómico que aqui se descreve é claramente determinado pelo contexto específico da radioterapia. Verificamos que os resultados obtidos são compatíveis com os resultados clínicos, estando todo o processo pronto para ser escalável a outros doentes. Apesar da dimensão reduzida da base de dados, garantimos consistência do dataset decorrente do estrito cumprimento dos protocolos clínicos e de aquisição de imagem. Relativamente aos descritores radiómicos texturais, verifica-se após QT, na modalidade PET maior homogeneidade nos doentes sem doença bulky e que responderam à QT e nos doentes sem sintomas B verificam-se poucas zonas de tamanho grande com valores altos de SUV. Nos doentes com três ou mais áreas ganglionares envolvidas verifica-se maior uniformidade e homogeneidade, sendo maior no sexo feminino. Na modalidade CT verifica-se maior homogeneidade nos doentes com resposta à QT e nos doentes sem três ou mais áreas ganglionares envolvidas diminuição das zonas de tamanho grande com valores baixos de HU, altos de HU e com textura grosseira Após RT, os descritores radiómicos associados à PET indicam nos doentes sem resposta à QT e na ausência de taxas de sedimentação ≥50mm/h sem sintomas B maior homogeneidade e na modalidade CT nos doentes com resposta à QT maior homogeneidade. Mesmo sem robustez estatística pode-se verificar potencial prognóstico de resposta aos tratamentos das características GLRLM_GLNU, na modalidade PET, e NGLDM_Coarseness, na modalidade CT, que tiveram evolução em todas as fases dos tratamentos. Em geral este trabalho permitiu, de forma exploratória, evidenciar o potencial de prognóstico dos descritores radiómicos multimodais no suporte à terapêutica dos Linfomas de Hodgkin.

The present work proposes to explore the value and the concept of radiomics in a retrospective study of PET/CT/RT in study of pre chemotherapy QT), post QT and post RT in Hodgkin’s Lymphomas with 17 patients. The work begins by overviewing the state of the art about Hodgkin Lymphomas (from its diagnosis and staging to treatment and expected therapeutic results), as well as the use of PET/CT (physical principles and their importance in lymphomas) and finally the radiomics workflow (acquisition, segmentation, characteristics, clinical utility, trends, challenges and limitations). Then it exposes the materials and methods used for execution of radiomics pipeline, ending with the description and discussion of the obtained results with the data analysis and statistics with clinic drivers. The radiomic process described here is clearly determined by the specific context of radiotherapy. We found that the obtained quantitative results are compatible with the clinical results, being all the process ready to be scalable to other patients. Despite the small size of the database, we guarantee dataset consistency due to the strict fulfillment to clinical and image acquisition protocols. Regarding the textural radiomic descriptors, there is greater homogeneity after QT in the PET modality in patients without bulky disease and who responded to QT and in the patients without symptoms B there are few large areas with high SUV values. Patients with three or more involved ganglion areas present grater uniformity and homogeneity, being higher in females. In CT modality, there is a greater homogeneity in patients with QT response and in patients without three or more ganglion areas involved decrease of large size zones with low HU values, high HU values and coarse texture. After RT, PET associated radiomic descriptors indicate in patients without QT response and in the absence of sedimentation rates ≥50 mm/h without symptoms B greater homogeneity and in CT modality in patients with QT response greater homogeneity. Even without statistical robustness, it is possible to verify the potential prognosis of the characteristics GLRLM_GLNU, in PET modality, and NGLDM_coarseness, in the CT modality, which had evolution in all treatment phases. In general, in this work, we assessed, in an exploratory way, the prognostic potential of multimodal radiomic descriptors within the context of Hodgkin’s Lymphoma therapy.