Characteristics of multiparametric magnetic resonance imaging in prostate cancer diagnostics and active surveillance

Abstract

Prostate cancer (PCa) is the most common non-cutaneous male malignancy in the world. The diagnosis is challenging. Too many clinically insignificant, but not all clinically significant PCas are found. Active surveillance (AS) is an approach to monitor clinically insignificant PCas and, when needed, offer curative treatment to patients in a timely manner. Multiparametric magnetic resonance imaging (mpMRI) with its structured imaging reporting system (PI-RADS), and biomarker analysis of histopathology may aid diagnosing the clinically significant PCas. In Study I, we focused on depicting the performance of repeated mpMRIs in an AS cohort. During AS, patients underwent multiple prostate biopsies (Bx) to obtain histopathological specimens for detecting the possible development of PCa. Bx sampling may cause Bx-related side effects, such as discomfort and even re-hospitalization for patients. In Study II, we compared patient experience in two groups receiving either systematically targeted prostate biopsies (SBx) or mpMRI/ultrasound fusion targeted Bxs (FBx). We assessed the accuracy of mpMRI further in Study III by comparing mpMRI visible (true positive) and mpMRI invisible (false-negative) tumor lesions when we matched their locations with the histopathological analysis of radical prostatectomy (RP) specimens. We also assessed the risks for biochemical recurrence (BCR) and analyzed PTEN and ERG biomarker expressions and their roles in mpMRI visibility. In Study IV, we addressed the benefits of mpMRI as an addition to Partin tables, Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSKCC) nomogram and Cancer of the Prostate Risk Assessment Score (CAPRA) risk score, i.e. traditional risk stratification tools in PCa. Main results: I: PCa progression was seen in 69% of patients using mpMRI. High-risk PI-RADS scores of 4-5 associated with treatment change (TC) from AS to active treatment. Tumor progression on repeated mpMRIs associated with TC.

II: Patients in the FBx vs SBx groups received a median of three vs 12 Bx cores. The FBx group reported significantly less pain and hematuria at 30 days after Bx. Patients who were willing to undergo rebiopsy reported lower pain and discomfort scores and less fever than unwilling patients.

III: Patients with mpMRI invisible lesions had higher BCR-free survival time and fewer adverse findings (extraprostatic extension, seminal vesicle invasion and lymph node metastasis) than mpMRI visible lesions. Loss of PTEN biomarker staining was more common in mpMRI visible lesions.

IV: Models with mpMRI outperformed the models with only clinical data, MSKCC nomogram and Partin tables for the prediction of adverse findings in RP. Survival analysis for BCR revealed that mpMRI separated the curves significantly in CAPRA and MSKCC risk nomograms. Conclusions: mpMRI depicts changes in PCa during AS and seems beneficial in patient diagnosing and monitoring. During AS, where multiple Bxs are needed over years, FBx causes less harm for the patient than routine SBx. mpMRI invisible lesions appear less aggressive than mpMRI visible lesions as indicated by aggressive cancer growth beyond the prostate. PTEN loss is associated with aggressive types of PCa, and was more often seen in mpMRI visible than mpMRI invisible tumor lesions. Finally, adding mpMRI to traditional risk stratification models with clinical data is beneficial in the detection of aggressive types of PCa.

Eturauhassyöpä on miesten yleisin syöpä. Nykyään tunnistetaan liikaa kliinisesti merkityksetöntä syöpää, joka ei vaikuta elinajanodotteeseen. Toisaalta, kaikkia aggressiivisia, kliinisesti merkityksellisiä syöpiä (csPCa) ei pystytä tunnistamaan riittävän ajoissa. Kliinisesti merkityksettömiä syöpiä todetessa potilaita voidaan aktiiviseurata (AS), jolloin pidättäydytään välittömästä hoidosta. AS aikana voidaan edetä hoitoihin, mikäli csPCa:ään viittaavaa ilmenee. Eturauhasen multiparametrinen magneettikuva (mpMRI) raportoituna stukturoidun lausunnon (PI-RADS) mukaisesti sekä biomarkkerianalyysit kudosnäytteistä saattavat auttaa csPCa:n tunnistamisessa. Osatyössä I tutkimme mpMRI:n ominaisuuksia AS:n aikana. Potilailta otettiin useita kertoja koepaloja eturauhasesta, jotta mahdolliset aggressiiviset syöpäpesäkkeet tunnistettaisiin. Koepalojen otto voi aiheuttaa kipua, infektioita ja jopa sairaalahoitoja. Osatyössä II vertailimme potilaiden raportoimaa tyytyväisyyttä ja haittavaikutusten määrää systemaattisen koepalaoton (SBx) tai mpMRI-ultraäänikohdennetun koepalaoton (FBx) jälkeen. Osatyössä III verrattiin mpMRI:ssä näkyviä ja näkymättömiä syöpiä eturauhasen poistoleikkauksen kudosnäytteisiin. PTEN- ja ERG-biomarkkerien ilmaantuvuutta kudosnäytteissä ja leikkauksenjälkeistä laboratoriokokeissa havaittavaa syövän uudelleenaktivaatiota (BCR) vertailtiin mpMRI:n kykyyn tunnistaa syöpäpesäkkeet. Osatyössä IV arvioitiin mpMRI:n hyötyä tavanomaisten syövän riskilaskurien, kuten Partinin taulukoiden, MSKCC-nomogrammin ja CAPRA-riskipisteytyksen, apuna csPCa:n tunnistamisessa. Tulokset: I: mpMRI:ssä näkyi syövän muttuminen aggresiivisemmaksi 69%:lla potilaista. Korkean syöpäriskin PI-RADS-pisteet 4-5 mpMRI:ssä liittyivät potilaan siirtymiseen AS:sta aktiivihoitoon. Syövän muuttuminen aggressivisemmaksi toistetussa mpMRI:ssä liittyi AS:sta aktiivihoitoon siirtymiseen.

II: FBx- ja SBx-ryhmissä potilailta otettiin kolme ja 12 koepalaa (mediaani). FBx-ryhmässä raportoitiin vähemmän verivirtsaisuutta ja kipua 30 vrk kohdalla toimenpiteen jälkeen. Potilaiden halukkuus uusintabiopsiaan toimenpiteen jälkeen liittyi vähäisempään raportoituun kipuun ja epämukavuuteen.

III: mpMRI:ssä näkymättömät syövät liittyivät parempaan ennusteeseen BCR:n ja syövän aggressiivisten muotojen (syövän kasvu eturauhasen kapselin ulkopuolelle, seminaalivesikkeleihin ja imusolmukkeisiin) suhteen verrattuna mpMRI:ssä näkyviin pesäkkeisiin. PTEN-biomarkkerin puutos oli tyypillisempää mpMRI:ssä näkyvissä kuin näkymättömissä syövissä.

IV: MSKCC-nomogrammi ja Partinin taulukot yhdessä mpMRI:n kanssa olivat parempia tunnistamaan syövän aggressiivisia muotoja kuin pelkkä tilanteen arviointi kliinisesti tai riskilaskurit yksinään. mpMRI oli hyödyllinen BCR:n tunnistamisessa verrattuna pelkkään CAPRA-riskilaskurin tai MSKCC-nomogrammin käyttöön. Johtopäätökset: mpMRI tunnistaa syövän muutoksia AS aikana ja näyttää olevan hyödyllinen eturauhassyövän diagnosoinnissa ja seurannassa. AS aikana otetaan useita kertoja koepaloja eturauhasesta ja FBx-koepalat aiheuttavat vähemmän haittavaikutuksia kuin SBx-koepalat. mpMRI:ssä näkymättömät syöpäpesäkkeet ovat vähemmän aggressiivisia kuin näkyvät pesäkkeet. PTEN-biomarkkeripuutos kudosanalyysissä liittyi syövän aggressiivisiin muotoihin ja sitä tavattiin useammin mpMRI:ssä näkyvissä kuin näkymättömissä syövissä. mpMRI:n käyttö perinteisten riskilaskurien lisäksi on hyödyllistä csPCa:n tunnistamisessa.