Individualized threshold for tumor segmentation in 18F-FDG PET/CT imaging: The key for response evaluation of neoadjuvant chemoradiation therapy in patients with rectal cancer? / Individualização na segmentação tumoral de imagens de 18F-FDG PET/CT: a chave para avaliação de resposta terapêutica neoadjuvante em pacientes com câncer retal?

ABSTRACT

Summary Introduction: The standard treatment for locally advanced rectal cancer (RC) consists of neoadjuvant chemoradiation followed by radical surgery. Regardless the extensive use of SUVmax in 18F-FDG PET tumor uptake as representation of tumor glycolytic consumption, there is a trend to apply metabolic volume instead. Thus, the aim of the present study was to evaluate a noninvasive method for tumor segmentation using the 18F-FDG PET imaging in order to predict response to neoadjuvant chemoradiation therapy in patients with rectal cancer. Method: The sample consisted of stage II and III rectal cancer patients undergoing 18F-FDG PET/CT examination before and eight weeks after neoadjuvant therapy. An individualized tumor segmentation methodology was applied to generate tumor volumes (SUV2SD) and compare with standard SUVmax and fixed threshold (SUV40%, SUV50% and SUV60%) pre- and post-therapy. Therapeutic response was assessed in the resected specimens using Dworak's protocol recommendations. Several variables were generated and compared with the histopathological results. Results: Seventeen (17) patients were included and analyzed. Significant differences were observed between responders (Dworak 3 and 4) and non-responders for SUVmax-2 (p<0.01), SUV2SD-2 (p<0.05), SUV40%-2 (p<0.05), SUV50%-2 (p<0.05) and SUV60%-2 (p<0.05). ROC analyses showed significant areas under the curve (p<0.01) for the proposed methodology with sensitivity and specificity varying from 60% to 83% and 73% to 82%, respectively. Conclusion: The present study confirmed the predictive power of the variables using a noninvasive individualized methodology for tumor segmentation based on 18F-FDG PET/CT imaging for response evaluation in patients with rectal cancer after neoadjuvant chemoradiation therapy.

RESUMO

Resumo Introdução: O câncer retal (RC) é uma doença de importância global, e o tratamento padrão para o câncer retal localmente avançado compreende quimiorradiação neoadjuvante seguida de cirurgia radical. Independentemente do uso extensivo da captação tumoral mais intensa do 18F-FDG (conhecida como SUVmax) como representativo do consumo glicolítico do tumor nas imagens de PET, há uma tendência para aplicar volume metabólico. Dessa forma, o objetivo do presente estudo foi avaliar um método não invasivo de segmentação tumoral utilizando a 18F-FDG PET para predizer a resposta à quimiorradioterapia neoadjuvante em pacientes com câncer de reto. Método: A amostra consistiu em pacientes com câncer retal em estádios II e III submetidos ao exame de 18F-FDG PET/CT antes e oito semanas após a terapia neoadjuvante. Foi aplicada uma metodologia de segmentação tumoral individualizada para gerar volumes tumorais (SUV2SD). A resposta terapêutica foi avaliada nos espécimes ressecados utilizando as recomendações do protocolo de Dworak. Várias variáveis foram geradas e comparadas com os resultados histopatológicos. Resultados: Dezessete (17) pacientes foram incluídos e analisados. Foram observadas diferenças significativas entre os respondedores (Dworak 3 e 4) e não respondedores para SUVmax-2 (p<0,01), SUV2SD-2 (p<0,05), SUV40%-2 (p<0,05), SUV50%-2 (p<0,05) e SUV60%-2 (p< 0,05). As análises ROC mostraram áreas significativas sob a curva (p<0,01) para a metodologia proposta, com sensibilidade e especificidade variando de 60% a 83% e 73% a 82%, respectivamente. Conclusão: O presente estudo confirmou o poder preditivo das variáveis utilizando uma metodologia não invasiva individualizada para segmentação tumoral baseada em imagens 18F-FDG PET/CT para avaliação da resposta em pacientes com câncer retal após tratamento com quimiorradiação neoadjuvante.