Текстурный анализ 3D-моделей в прогнозе степени дифференцировки светлоклеточного почечно-клеточного рака почки (пилотное исследование)

Цель исследования: оценить возможности текстурного анализа 3D-моделей патологического процесса в дифференцировке степени ядерной анаплазии светлоклеточного варианта почечно-клеточного рака (ПКР).
Материалы и методы. В ретроспективное исследование включены результаты хирургического лечения 190 пациентов со светлоклеточным вариантом ПКР. Во всех наблюдениях выполнялись органосохраняющие операции (ОСО) из лапароскопического доступа. Из клинических данных учитывались возраст, пол, локализация новообразования (по отношению стороны, поверхности и сегментов), абсолютный объем опухоли, индекс коморбидности Чарлсона, индекс массы тела, индексы нефрометрии (RENAL, PADOVA, C-index). Пациенты разделены на 2 группы: 1-я группа –
119 наблюдений со степенью ядерной анаплазии G1/2, 2-я группа –71 больной со степенью дифференцировки G3/4. Всем больным выполнялось 3D-виртуальное планирование операций посредством программы 3D-моделирования «Amira». На первом этапе двумя опытными врачами лучевой диагностики проведена сегментация 3D-моделей образований паренхимы почки в ручном режиме. На втором этапе проанализирована форма опухолей с математическим расчетом
3 показателей и извлечены более 300 текстурных признаков статистик 1–2-го типов. В дальнейшем осуществлен интеллектуальный анализ. В определении градации по Фурман решалась задача классификации с применением алгоритма машинного обучения Стохастического градиентного спуска и кросс-валидации k=5.
Результаты. Точность классификации для двух групп G1/2 и G3/4 составила 72,2 по метрике F1. Для построения модели были отобраны следующие значимые признаки: абсолютный объем опухоли, индекс коморбидности Чарлсона, «Энергия», первый квартиль и второй дециль распределения яркости пикселей.
Заключение. Использование текстурного анализа 3D-моделей в прогнозе грейда по Фурман светлоклеточного варианта ПКР продемонстрировало удовлетворительное качество моделей для двух групп G1/2 и G3/4 ядерной анаплазии.

Введение. Ежегодно в мире первично диагностируют более 400 тыс. опухолей паренхимы почки, что составляет около 2–3% всех впервые выявленных онкологических заболеваний [1, 2]. Почечно-клеточный рак (ПКР) статистически занимает 10-е место в России среди других онкологических заболеваний [3]. При этом ПКР находится на 13-м месте по причине онкоспецифической смертности во всем мире [1, 2].

Для характеристики степени злокачественности светлоклеточного и папиллярного вариантов ПКР используется система морфологической оценки степени ядерной градации по Фурман. Согласно классификации, ПКР делится на четыре степени – 1-я и 2-я относятся к высокодифференцированным опухолям (high grade) с благоприятным прогнозом, 3-я и 4-я – низкодифференцированные новообразования (low grade), имеющие неблагоприятное течение [4, 5]. Оценка градации по Фурман является независимым прогностическим фактором [6]. Однако эта информация появляется в распоряжении врача-уролога уже после операции и не позволяет заранее определять тактику лечения пациента.

В последние десятилетия отмечается тенденция к увеличению верификации новообразований паренхимы почки размером до 4 см («малая» опухоль почки), что связано с широким использованием лучевых методов визуализации при наличии того или иного заболевания или подозрении на болезни других внутренних органов и систем [7].

В настоящее время приоритетной стратегией терапии локализованных новообразований паренхимы почки является хирургическое лечение, при этом от 10 до 30% от всех прооперированных образований морфологически верифицируются как доброкачественные опухоли [8, 9]. Количество «малых» опухолей почки, ежегодно удаляемых в США, показывало существенный рост среди доброкачественных новообразований с 2080 до 3393, ПКР очень низкого риска прогрессирования (сТ1а G1) с 3352 до 5452 и опухолей низкого риска (сТ1а G2) с 8512 до 13631 в период с 2000 по 2014 г. [10]. По данным ряда мировых исследователей, от 30 до 90% удаленных ПКР имеют низкий потенциал злокачественности [10–15]. Столь высокий уровень выявления доброкачественных и индолентных образований ставит под сомнение уместность хирургического вмешательства при любом подозрительном поражении, учитывая ряд возможных осложнений, связанных с оперативным вмешательством [10, 22].

Использование современных лучевых методов диагностики показывает высокий процент точности специфичности и чувствительности в диагностике новообразований паренхимы почки. Так, магнитно-резонансная томография (МРТ) и мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) с контрастированием имеют приблизительно одинаковый процент точности – 95–100% [16, 17, 19]. Однако необходимо отметить возможности этих методов в верификации гистологического типа опухоли гораздо ниже. Так, при выполнении МРТ с оценкой различных характеристик точность верификации составляет не более 86%, а для МСКТ – лишь 79% [17–19]. Позитронно-эмиссионная компьютерная томография (ПЭТ/КТ) показывает точность до 93,8% с одним радиофармпрепаратом, а при проведении нескольких серий ПЭТ с введением 2–3 радиоизотопов достигает 100% [20–22]. Однако дифференцированная морфологическая верификация ПКР при выполнении ПЭТ/КТ требует использования комбинации нескольких радио-фармпрепаратов. Тем самым затраты, продолжительность исследования и лучевая нагрузка на пациента увеличиваются.

Согласно клиническим рекомендациям, дооперационная морфологическая диагностика новообразований паренхимы почки не является обязательной и выполняется лишь по узким показаниям: пациентам с местнораспространенным ПКР для определения тактики лекарственной терапии, при планировании аблативных методов лечения и больным с множественными злокачественными опухолями для верификации диагноза [21].

При выполнении биопсии опухоли гистологические результаты по сравнению с окончательным морфологическим диагнозом выглядят недостаточно полноценными, чувствительность, специфичность и точность составляют 95,5%; 89,7%; 90,3% соответственно [21, 23, 24].

Достоверность диагностики степени ядерной анаплазии по Фурман варьируется от 46 до 85% [21–24]. Важно отметить, что биопсия дает лишь «точечную» оценку морфологии тканей и не характеризует опухоль целиком, ее результаты в 10–15% ошибочны или малоинформативны ввиду гетерогенности новообразования [21–25]. Кроме того, биопсия не всегда осуществима из-за топографоанатомических особенностей расположения опухоли, а сама процедура является инвазивной и сопровождается осложнениями с частотой от 0,4 до 4,9% [21–25].

В связи с этим превалирует необходимость дооперационного получения достаточно полной и ...

А.В. Конышев, П.В. Глыбочко, Д.В. Бутнару, Ю.Г. Аляев, Е.С. Сирота, М.М. Черненький, И.М. Черненький, Д.Н. Фиев, А.В. Проскура, А.Р. Аджиев, С.А. Амрахов, А.А. Измайлова, И.П. Саркисьян, М.Ю. Алексеева, В.Н. Гридин, П.В. Бочкарёв, И.А. Кузнецов