Tumor Heterogeneity of Pancreas Head Cancer Assessed by CT Texture Analysis: Association with Survival Outcomes After Curative Resection

Abstract

Purpose: To evaluate the association of texture features of preoperative CT images assessed by texture analysis based on histogram and grey level co-occurrence matrix with survival outcomes in patients with pancreas head cancer who underwent curative resection.

Materials and Methods: From January 2006 to December 2014, a total of 88 patients with pancreas head cancer who underwent preoperative CT and curative resection were included. The clinical and pathologic data were collected from hospital database. Texture features (average, standard deviation, kurtosis, skewness, angular second moment, contrast, correlation, and entropy) were obtained from preoperative CT images by using in-house software for texture analysis without filtration and with various filter values (fine = 1.0, medium = 1.5 or 2.0, and coarse = 2.5). After dichotomizing patients into recurred and non-recurred groups, clinical, pathological and texture features from different filters were compared. Based on the optimal cut-off values from ROC analysis, univariate Kaplan-Meier method and multivariate Cox regression analysis were used for the prediction of disease free survival (DFS).

Results: The presence of nodal metastasis, texture features of average, contrast, correlation, and standard deviation without filtration and with fine and medium filter values, and texture features of average and contrast with coarse filter value showed the significant difference between recurred (n=70, 79.5%) and non-recurred group (n=18, 20.5%). In univariate Kaplan Meier analysis, average in all filter values, contrast, correlation, and standard deviation without filtration and with fine and medium filter values, and the presence of lymph node metastasis showed significant differences of DFS. In multivariate Cox regression analysis, along with presence of lymph node metastasis, lower average values with homogeneous texture features (lower standard deviation and contrast, and higher correlation) were significantly associated with poorer DFS.

Conclusions: In conclusion, lower average and standard deviation values in CT texture analysis are associated with poorer patient outcome after curative resection in patients with pancreas head cancer. Texture features from routinely performed pre-operative CT may serve as an independent imaging prognostic marker in patients with pancreatic head cancer patients.

목적: 췌장두부암 환자의 전산화 단층 영상에서 시행한 질감 특징 분석과 수술 후 무병 생존 기간과 연관성을 밝히고자 한다.

대상 및 방법: 2006 년 1 월부터 2014 년 12월까지 췌장 두부 종양으로 술 전 전산단층촬영을 시행하고 절제 수술을 시행 받은 88 명의 환자를 대상으로 한다. 질감 분석 (평균, 표준 편차, 첨도, 비대칭도, 엔트로피, 대비, 연관)은 술 전 영상에서 소프트웨어를 통해서 필터를 적용하지 않거나 적용을 한 뒤 (각각 적용 값; 미세한 1, 중간 1.5-2, 거친 2.5) 질감 분석을 시행했다. 이후 환자를 재발하거나 하지 않은 군으로 나눈 뒤 임상, 병리, 영상 질감 분석 결과를 비교하였다. 최고 면적 값으로 구한 최적의 분류 값을 기반으로 단일 인자 카플란 마이어 분석 및 다인자 콕스 회기 분석을 무병 생존 기간의 예측을 하는데 사용하였다.

결과: 림프절 전이 여부, 질감 분석 중에 평균, 대비, 연관 그리고 표준편차 값이 필터가 없거나 미세한, 중간 필터에서 그리고 평균, 대비가 거친 필터에서 재발한 군(n=70, 79.5%)과 그렇지 않은 군(n=18, 20.5%)에서 의미 있게 차이가 났다. 단일 인자 카플란 분석에서는 평균이 필터 값과 상관 없이, 대비, 연관 그리고 림프절 전이가 표준 편차가 필터 없거나 미세 중간 필터에서 무병 생존 기간과 관련이 있었다. 다인자 콕스 회기 분석에서 림프절 전이, 낮은 평균 값 그리고 균질한 질감 분석 인자들 (낮은 표준 편차, 대비 그리고 높은 연관)이 좋지 않은 무병 생존 기관과 관련이 있었다.

결론: 전산단층촬영 질감 분석에서 낮은 평균 값 낮은 표준 편차가 췌장두부암 환자에서 좋지 않은 결과와 관련이 있었다. 수술 전 기본적으로 촬영되는 전산화 단층 촬영 영상으로 얻은 질감 분석 값들은 췌장두부암 환자에서 독립적인 영상 예후 인자로 사용 될 수 있다.