Purpose: Accurate prostate cancer (PCa) detection is essential for planning focal external beam radiotherapy (EBRT). While biparametric MRI (bpMRI) including T2-weighted (T2w) and diffusion-weighted images (DWI) is an accurate tool to localize PCa, its value is less clear in the case of additional androgen deprivation therapy (ADT). The aim of this study was to investigate the value of a textural feature (TF) approach on bpMRI analysis in prostate cancer patients with and without neoadjuvant ADT with respect to future dose-painting applications.
Methods: 28 PCa patients (54-80 years) with (n = 14) and without (n = 14) ADT who underwent bpMRI with T2w and DWI were analyzed retrospectively. Lesions, central gland (CG), and peripheral zone (PZ) were delineated by an experienced urogenital radiologist based on localized pre-therapeutic histopathology. Histogram parameters and 20 Haralick TF were calculated. Regional differences (i. e., tumor vs. PZ, tumor vs. CG) were analyzed for all imaging parameters. Receiver-operating characteristic (ROC) analysis was performed to measure diagnostic performance to distinguish PCa from benign prostate tissue and to identify the features with best discriminative power in both patient groups.
Results: The obtained sensitivities were equivalent or superior when utilizing the TF in the no-ADT group, while specificity was higher for the histogram parameters. However, in the ADT group, TF outperformed the conventional histogram parameters in both specificity and sensitivity. Rule-in and rule-out criteria for ADT patients could exclusively be defined with the aid of TF.
Conclusions: The TF approach has the potential for quantitative image-assisted boost volume delineation in PCa patients even if they are undergoing neoadjuvant ADT.
Zielsetzung: Eine exakte Lokalisation des Prostatakarzinoms (PCa) ist für die Bestrahlungsplanung von externer Photonentherapie mit integriertem Boost essenziell. Während die biparametrische Magnetresonanztomographie (bpMRT) mit T2-gewichteter (T2w) und Diffusionsbildgebung (DWI) als genaue Methode zur PCa-Lokalisierung gilt, ist deren Bedeutung bei zusätzlicher Hormontherapie („androgen deprivation therapy“, ADT) unklar. Ziel der Studie ist die Evaluierung des Nutzens eines texturanalysebasierten Ansatzes bei bpMRT von Prostatakarzinompatienten mit und ohne ADT im Hinblick auf zukünftige Dose-Painting-Anwendungen.
Methoden: Die bpMRT-Daten (T2w und DWI) von 28 Prostatakarzinompatienten (54–80 Jahre; 14 mit ADT) wurden retrospektiv analysiert. Läsionen, zentrales Drüsengewebe (CG) und periphere Zone (PZ) wurden von einem erfahrenen Radiologen unter Berücksichtigung der lokalisierten prätherapeutischen Histopathologie deliniert. Histogrammparameter und 20 Haralick-TF wurden berechnet. Für alle Bildgebungsparameter wurden die regionalen Unterschiede (z. B. Läsion vs. PZ, Läsion vs. CG) analysiert. Mit der ROC(„Receiver-operating characteristic“)-Analyse wurde die Leistung hinsichtlich Differenzierbarkeit von PCa und gesundem Gewebe gemessen und Parameter mit der besten Unterscheidungskraft in beiden Patientengruppen identifiziert.
Ergebnisse: In der Gruppe ohne ADT waren die resultierenden Sensitivitäten äquivalent oder höher für die TF, während die Histogrammparameter eine höhere Spezifität aufwiesen. In der ADT-Gruppe übertraf die Genauigkeit der TF jedoch die der herkömmlichen Histogrammparameter sowohl hinsichtlich Sensitivität als auch Spezifität. Einschluss- und Ausschlusskriterien konnten für die ADT-Patienten nur mit Hilfe von TF definiert werden.
Schlussfolgerung: Der TF-Ansatz hat das Potenzial zur quantitativen Definition des Boost-Volumens in PCa-Patienten, unabhängig von einer neoadjuvanten ADT.
Keywords: ADC; Boost volume; Quantitative imaging; Radiomics; Tissue characterization.