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. 2024 Nov;64(Suppl 1):54-59.
doi: 10.1007/s00117-023-01254-0. Epub 2024 Jan 26.

Diffusion tensor imaging: survival analysis prediction in breast cancer patients

Devrim Ulaş Urut  1   2 , Derya Karabulut  3 , Savaş Hereklioglu  4 , Gulşah Özdemir  3 , Berkin Anıl Cicin  5 , Bekir Hacıoglu  5 , Necet Süt  6 , Nermin Tunçbilek  3
Affiliations

Diffusion tensor imaging: survival analysis prediction in breast cancer patients

Devrim Ulaş Urut et al. Radiologie (Heidelb). 2024 Nov.

Abstract
in English, German

Purpose: We aimed to explore the performance of diffusion-tensor imaging (DTI) and apparent diffusion coefficient (ADC) parameters in evaluating disease-free survival (DFS) and overall survival (OS) in patients with invasive breast cancer.

Material and methods: A total of 49 women with invasive breast cancer who were diagnosed between 2017 and 2022 were included. All patients underwent breast magnetic resonance imaging (MRI) with DTI and diffusion-weighted imaging (DWI) features, with examiners blinded to the clinical data. Volume anisotropy (VA), fractional anisotropy (FA), and ADC values were measured to assess intratumoral measured heterogeneity. Correlations and differences in diffusion metrics according to OS and DFS status of the cases were analyzed. The discriminative ability of the quantitative findings was assessed by receiver operating characteristic (ROC) curve analyses and validated in the independent cohort.

Results: We evaluated patients with metastases (n = 13, 36.5%) and those without metastases (n = 36, 73.5%). Differences in the ADC, FA, and VA values were observed. The results of Cox regression survival analysis for all the patients included in the survival analysis revealed that DTI metrics contributed to the prediction of overall survival (OS) in the emerging models (p < 0.05). Both FA and VA were associated with OS (p = 0.037 and p = 0.038, respectively). However, ADC was not associated with OS (p = 0.177) or DFS (p = 0.252).

Conclusion: To the best of our knowledge, this is the first study to assess the prognostic value of DTI-MRI in breast cancer with statistical survival analysis techniques. We believe that DTI measurements can be used as a biomarker for OS analysis in breast cancer given the available data.

Zusammenfassung: ZIEL: Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Leistung von Parametern der Diffusions-Tensor-Bildgebung („diffusion-tensor imaging“, DTI) und des scheinbaren Diffusionskoeffizienten („apparent diffusion coefficient“, ADC) bei der Beurteilung des krankheitsfreien Überlebens („disease-free survival“, DFS) und des Gesamtüberlebens („overall survival“, OS) bei Patientinnen mit invasivem Mammakarzinom zu untersuchen.

Material und methoden: In die Studie wurden 49 Frauen mit invasivem Mammakarzinom einbezogen, bei denen die Diagnose zwischen 2017 und 2022 gestellt worden war. Bei allen Patientinnen wurde eine Magnetresonanztomographie (MRT) mit DTI- und diffusionsgewichteten Bildgebungsmerkmalen (DWI) durchgeführt, dabei waren die Untersucher in Bezug auf die klinischen Daten verblindet. Volumenanisotropie (VA), fraktionelle Anisotropie (FA) und ADC-Werte wurden ermittelt, um die intratumoral gemessene Heterogenität zu bestimmen. Korrelationen und Unterschiede bei den Diffusionsmessungen wurden hinsichtlich OS- und DFS-Status der Fälle analysiert. Die diskriminative Leistungsfähigkeit der quantitativen Befunde wurde mittels Receiver-Operating-Characteristic(ROC)-Kurven-Analyse beurteilt und in der unabhängigen Kohorte validiert.

Ergebnisse: Es wurden Patientinnen mit (n = 13; 36,5%) und ohne Metastasen (n = 36; 73,5%) untersucht. Dabei wurden Unterschiede bei den Werten für ADC, FA und VA beobachtet. Die Ergebnisse der Cox-Regressions-Überlebensanalyse für alle Patientinnen, die in die Überlebensanalyse einbezogen wurden, zeigten, dass DTI-Messungen zur Vorhersage des OS in den entstehenden Modellen beitrugen (p < 0,05). Sowohl FA als auch VA waren mit dem OS assoziiert (p = 0,037 bzw. p = 0,038). Der ADC jedoch war nicht mit dem OS (p = 0,177) oder dem DFS (p = 0,252) assoziiert.

Schlussfolgerung: Dies ist nach Wissen der Autoren die erste Studie, in welcher der prognostische Wert der DTI-MRT bei Mammakarzinompatientinnen mit statistischen Überlebensanalyseverfahren untersucht wurde. Nach Ansicht der Autoren können DTI-Messungen als Biomarker für die OS-Analyse bei Mammakarzinom angesichts der verfügbaren Daten eingesetzt werden.

Keywords: ADC; Breast cancer; DTI; Metastasis; Overall survival; Prognosis.

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

Declarations. Conflict of interest: D.U. Urut, D. Karabulut, S. Hereklioglu, G. Özdemir, B.A. Cicin, B. Hacıoglu, N. Süt and N. Tunçbilek declare that they have no competing interests. Ethical approval: Ethics committee approval number “TUTF GOBAEK-2022/456” was received for the article by Trakya University Faculty of Medicine Dean’s Office, Non-invasive Scientific Research Ethics Committee and informed consents from all the patients who took part in this retrospective study were obtained. The supplement containing this article is not sponsored by industry.

References

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