Comprehensive analysis of MRI protocol for detection of liver metastases from melanoma

Abstract

Objectives: This study provides a comprehensive analysis of magnetic resonance imaging (MRI) protocols for the detection of liver metastases from melanoma. Methods: 1. Gadoxetic acid-enhanced MRI for detection of melanoma This retrospective study included 67 patients with melanoma liver metastasis who underwent gadoxetic acid-enhanced MRI. Two abdominal radiologists independently evaluated signal characteristics of liver metastases on morphologic imaging (precontrast T1- and T2-weighted imaging), diffusion-weighted imaging (DWI), dynamic imaging, and hepatobiliary phase (HBP). Imaging findings were compared according to detection on HBP and the primary site of melanoma. Detection sensitivity for metastases was compared among different MR imaging sets using logistic regression with the generalized estimating equation. 2. Non-contrast liver MRI as an alternative to gadoxetic acid-enhanced MRI for detection of uveal melanoma liver metastasis This retrospective study included 27 uveal melanoma patients who underwent gadoxetic acid-enhanced MRI for suspected liver metastasis. Two independent readers reviewed three MR imaging sets: NC-MRI (T1-weighted, T2-weighted, and diffusion-weighted imaging), dynamic-MRI (NC-MRI and dynamic phases), and full-MRI (dynamic-MRI and HBP) to detect hepatic metastases. Overall diagnostic performance for detecting metastases was evaluated using alternative free-response receiver operating characteristic curve analysis. The sensitivity, and positive predictive value (PPV) were compared among imaging sets by using logistic regression with generalized estimating equations. Results: 1. Gadoxetic acid-enhanced MRI for detection of melanoma A total of 67 patients with 254 liver metastases were included (44 women; mean age ± standard deviation, 65.6 ± 13.0 years). On HBP, 76.0% (193/254) of metastases were detected, and 55.5% (141/254) showed hypointensity. Most of the metastases that were not detected on HBP originated from uveal melanomas (98.4%, 60/61), ≤1 cm (90.2%, 55/61), and showed T1 hyperintensity (98.4%, 60/61). Metastases from non-uveal melanomas more frequently showed T1 hypointensity, T2 hyperintensity, diffusion restriction, arterial enhancement, and HBP hypointensity than those from uveal melanomas (Ps ≤ 0.019). The detection sensitivity of HBP (76.0%) was significantly higher than DWI (65.7%, P = 0.006), but lower than morphologic imaging (98.8%, P < 0.001) and dynamic imaging (97.6%, P < 0.001). 2. Non-contrast liver MRI as an alternative to gadoxetic acid-enhanced MRI for detection of uveal melanoma liver metastasis Of 27 patients, 23 patients had 80 hepatic metastases. Overall diagnostic performance for detecting metastases was not significantly different among three MRI sets (P = 0.327). The reader-averaged area under the curve (AUC) was 0.951 (95% CI, 0.911¬¬–0.991) for NC-MRI, 0.967 (0.937¬¬–0.998) for dynamic-MRI, and 0.963 (0.930¬¬–0.995) for full-MRI, without significant difference between NC-MRI and full-MRI (P = 0.597), and between dynamic-MRI and full-MRI (P > 0.999). The sensitivity to detect liver metastasis was 86.9% (78.1–95.7) for NC-MRI, and 91.9% (86.8–97.0) for both dynamic-MRI and full-MRI, without significant difference among them (P = 0.166). The PPV was 94.6% (90.0–99.1) for NC-MRI, 94.8% (90.4–99.2) for dynamic-MRI, and 93.6 (89.1–98.2) for full-MRI without significant difference among them (P = 0.282). Conclusions: The detection sensitivity of HBP for melanoma liver metastasis was 76.0%, which was lower than that of morphologic or dynamic imaging. HBP of gadoxetic acid-enhanced MRI has little advantage in detecting melanoma liver metastases. In fact, NC-MRI is highly accurate for diagnosis of uveal melanoma liver metastasis, compared to full-protocol gadoxetic acid-enhanced MRI. NC-MRI can be an alternative to gadoxetic acid-enhanced MRI for detecting uveal melanoma liver metastases.

목적: 본 연구의 목적은 흑색종 간 전이를 진단하기 위한 자기공명영상 프로토콜에 대한 포괄적인 분석을 하는 것이다. 방법: 1. 흑색종 간 전이 진단을 위한 가독세틱산 조영증강 자기공명영상의 유용성 본 후향적 연구는 흑색종 간 전이에 대해 가독세틱산 조영증강 자기공명영상을 실시한 67명의 환자들을 대상으로 하였다. 복부영상 전문의 2명이 간 전이의 신호 특성을 형태학적 영상 (조영 전 T1- 및 T2-강조 영상), 확산 강조 영상, 역동적 조영증강 영상 및 간담도기 영상에서 독립적으로 평가하였다. 또한, 간전이의 영상 소견을 간담도기 영상에서의 감지 여부 및 흑색종의 원발 부위에 따라 비교분석 하였다. 여러 자기공명영상 시퀀스 별 간 전이의 진단에 대한 민감도를 일반화 추정 방정식을 사용한 로지스틱 회귀분석을 통해 비교하였다. 2. 포도막 흑색종 간 전이 진단을 위한 가독세틱산 조영증강 자기공명영상의 대안으로서의 비조영 자기공명영상 본 후향적 연구는 포도막 흑색종 간 전이에 대해 가독세틱산 조영증강 자기공명영상을 실시한 27 명의 환자들을 대상으로 하였다. 복부영상 전문의 2명이 간 전이를 진단하기 위해 비조영-자기공명영상 (조영 전 T1- 및 T2- 강조영상 및 확산 강조 영상), 역동적-자기공명영상 (비조영-자기공명영상 및 역동적 조영증강 영상), 전체-자기공명영상 (역동적-자기공명영상 및 간담도기 영상)의 세 가지 자기공명영상 세트를 검토하였다. 전이 진단을 위한 전반적인 진단 성능은 수신자 조작 특성 곡선을 사용하여 평가하였다. 민감도와 양성 예측 값은 일반화 추정 방적식을 사용한 로지스틱 회귀분석을 통해 비교하였다. 결과: 1. 흑색종 간 전이 진단을 위한 가독세틱산 조영증강 자기공명영상의 유용성 총 67명 환자의 254개의 간 전이가 포함되었으며 (여성 44명; 평균 연령 ± 표준 편차, 65.6 ± 13.0세), 간담도기 영상에서는 전이의 76.0% (193/254)가 진단되었으며, 그 중 55.5% (141/254)가 저신호강도를 나타냈다. 간담도기 영상에서 진단되지 않은 대부분의 전이는 포도막 흑색종 (98.4%, 60/61) 기원이었고, 1cm 이하였으며 (90.2%, 55/61), T1 고신호강도를 보였다 (98.4%, 60/61). 포도막 이외 흑색종에서 유래된 전이는 포도막 흑색종으로부터의 전이보다 T1 저신호강도, T2 고신호강도, 확산 제한, 동맥기 조영증강 및 간담도기 저신호강도를 더 자주 보였다 (P ≤ 0.019). 간 전이 진단에 대한 간담도기 영상의 민감도 (76.0%)는 확산강조영상 (65.7%, P = 0.006)보다 유의하게 높았지만 형태학적 영상 (98.8%, P < 0.001) 및 역동적 조영증강 영상 (97.6%, P < 0.001)보다 낮았다. 2. 포도막 흑색종 간 전이 진단을 위한 가독세틱산 조영증강 자기공명영상의 대안으로서의 비조영 자기공명영상 총 27명 환자 중 23명의 환자에서 80개의 간 전이가 진단되었다. 전이를 진단하기 위한 전반적인 진단 성능은 세 가지 자기공명영상 세트 간에 유의한 차이가 없었다 (P = 0.327). 수신자 조작 특성 곡선 아래 영역은 비조영-자기공명영상의 경우 0.951(95% CI, 0.911–0.991), 역동적-자기공명영상의 경우 0.967(0.937–0.998), 전체-자기공명영상의 경우 0.963(0.930–0.995)으로, 비조영-자기공명영상과 전체-자기공명영상 간에는 유의한 차이가 없었다. (P = 0.597). 그리고 역동적-자기공명영상과 전체-자기공명영상 간에 유의한 차이가 없었다. (P > 0.999). 간 전이를 진단하기 위한 민감도는 비조영-자기공명영상의 경우 86.9%(78.1–95.7), 역동적-자기공명영상과 전체-자기공명영상의 경우 모두 91.9%(86.8–97.0)로, 이들 간에 유의한 차이가 없었다 (P = 0.166). 양성 예측도는 비조영-자기공명영상의 경우 94.6%(90.0–99.1), 역동적-자기공명영상의 경우 94.8%(90.4–99.2), 전체-자기공명영상의 경우 93.6%(89.1–98.2)로, 이들 간에 유의한 차이가 없었다 (P = 0.282). 결론: 간담도기 영상의 흑색종 간 전이 검출에 대한 민감도는 76.0%로, 형태학적 또는 역동적 조영증강영상의 민감도보다 낮았다. 가독세틱산 조영증강 자기공명영상의 간담도기 영상은 흑색종 간 전이를 검출하는 데 거의 이점이 없다고 할 수 있겠다. 비조영-자기공명영상은 전체-가독세틱산 조영증강 자기공명영상과 비교하였을 때 포도막 흑색종 간 전이 진단에 높은 정확도를 보이며, 포도막 흑색종 간 전이를 진단하는 데 있어 가독세틱산 조영증강 자기공명영상의 좋은 대안의 될 수 있겠다.