Computer-Aided Evaluation of Breast MRI for the Residual Tumor Extent and Response Monitoring in Breast Cancer Patients Receiving Neoadjuvant Chemotherapy

Abstract

Purpose: To evaluate the accuracy of computer-aided evaluation program (CAE) of breast MRI for the assessment of residual tumor extent and response monitoring in breast cancer patients receiving neoadjuvant chemotherapy. Materials and Methods: Fifty-seven patients with breast cancers who underwent neoadjuvant chemotherapy, dynamic contrast enhanced MRI before and after chemotherapy and subsequent surgery were included. For the assessment of residual tumor extent after completion of chemotherapy, the agreement between the measurement by radiologist and histopathological size or the measurement by CAE and histopathological size were assessed using Bland-Altman method. For the chemotherapy monitoring, we evaluated tumor response through the change of unidimensional (1D) diameter by radiologist and CAE and three-dimensional (3D) volumetric change by CAE. Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) by those methods were compared using weighted kappa (κ) statistics. Results: For the assessment of residual tumor extent, the mean difference between 1D measurement by radiologist and histopathology was 0.6 cm (95% confidence interval: -3.0, 4.3) and that by CAE and histopathology was 0.4 cm (95% confidence interval: -3.9, 4.7). Ninety three percent (53 of 57) of measurements by radiologist and 91% (52 of 57) of measurements by CAE had a difference within 95% confidence interval, respectively. For the monitoring of response to chemotherapy, 1D measurement by radiologist and by CAE showed fair agreement (κ = 0.358), 1D measurement by radiologist and 3D measurement by CAE showed poor agreement (κ = 0.106). Conclusion: CAE for breast MRI is sufficiently accurate for the assessment of residual tumor extent in breast cancer patients receiving neoadjuvant chemotherapy. For the monitoring of chemotherapeutic response, 1D measurement by radiologist and by CAE showed fair agreement, but 1D measurement by radiologist and 3D volumetry by CAE showed poor agreement. The volumetric criteria of responsiveness should be further investigated.;본 연구에서 저자는 신보조항암요법을 받은 유방암 환자의 자기공명영상에서 잔류 종양 크기 측정과 항암요법에 대한 반응 정도 평가에서 컴퓨터 보조 진단 프로그램의 유용성을 판단하고자 하였다. 신보조항암요법을 받은 유방암 환자 중, 항암요법 전후로 자기공명영상을 촬영한 57명의 환자가 대상에 포함되었다. 항암요법이 완료된 후 잔류 종양 크기의 평가에 대하여, 영상의학 전문의에 의해 수동적으로 측정된 종양의 장경과 컴퓨터 보조 진단 프로그램에 의해 자동으로 측정된 장경, 조직병리학 보고서에 기록된 장경의 일치도를 각각 Bland-Altman 방법을 통해 알아보았다. 항암요법에 대한 반응 정도를 평가하는 항목에 대해서는, 영상의학 전문의에 의해 측정된 종양 장경의 변화를 척도로 구한 것과, 컴퓨터 보조 진단 프로그램에 의해 측정된 종양 부피의 변화를 척도로 구한 것을 weighted kappa (κ) statistics를 이용하여 비교하였으며, 각각의 케이스는 Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST)를 기준으로 반응군과 비반응군으로 분류하였다. 잔류 종양의 장경 측정에서, 영상의학 전문의가 측정한 값과 조직병리학적 크기의 평균 차이는 0.6 cm (95% confidence interval: -3.0, 4.3) 였고, 컴퓨터 보조 진단 프로그램에 의해 측정된 값과의 평균 차이는 0.4 cm (95% confidence interval: -3.9, 4.7)로 큰 차이를 보이지 않았다. 항암요법에 대한 반응 정도 측정에서는, 영상의학 전문의가 측정한 장경 변화를 척도로 나눈 반응, 비반응군이 컴퓨터 보조 진단 프로그램에 의해 측정된 부피 변화를 척도로 나눈 그룹과 비교했을 때 κ = 0.106로 낮은 일치도를 보였다. 결론적으로, 유방 자기공명영상에서 컴퓨터 보조 진단 프로그램은 잔류 종양의 크기 측정에서 비교적 정확한 결과를 보였으며 기존의 수동적 측정방법을 대체할 수 있을 것으로 보인다. 그러나 부피 변화를 척도로 한 항암요법 반응 측정에 대해서는 새로운 기준이 필요하며 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.