Simplification of prostate MRI protocol and development of a novel MRI technique for prostate cancer detection and characterization

Background e razionale: La risonanza magnetica mutiparametrica (mpMRI) è la modalità diagnostica di scelta per la diagnosi del tumore prostatico. Tuttavia, la mpMRI ha diverse limitazioni, tra cui la limitata accessibilità, l'alta variabilità inter-osservatore, la bassa specificità e il basso valore predittivo positivo. Scopo dello studio: Con particolare riferimento alla possibilità di fare fronte alle correnti limitazioni della mpMRI, lo scopo dello studio è quello di valutare la reale variabilità inter-osservatore della mpMRI, di valutare la fattibilità di una semplificazione dei protocolli di RM prostatica, e di sviluppare una nuova tecnica RM chiamata Luminal Index MRI (LI-MRI). Materiali e Metodi: I) La reale variabilità inter-osservatore è stata valutata in uno studio multi-osservatore progettato per rispecchiare il più possibile la normale pratica quotidiana, su un campione di 200 pazienti. Sette radiologi hanno rivalutato le risonanze secondo i criteri PI-RADS v2.1. Si è valutata la concordanza sulla identificazione della lesione principale (Index Lesion) mediante il coefficiente K di Conger, il coefficiente di agreement 1 (AC1), le percentuali di concordanza e gli indici di concordanza specifici. II) La fattibilità di un protocollo semplificato di RM prostatica è stata testata su 151 pazienti che avessero effettuato mpMRI e mappaggio prostatico mediante biopsie transperineali (TTPM). Tre radiologi esperti hanno rivalutato le immagini utilizzando tre diversi protocolli (risonanza multiparametrica (mpMRI), biparametrica (bpMRI) e biparametrica abbreviata (a-bpMRI)). È stata valutata la performance diagnostica per ogni protocollo e la concordanza inter-osservatore. III) La performance diagnostica della LI-MRI è stata testata su 178 pazienti che avessero fatto una mpMRI e LI-MRI per sospetto tumore prostatico. I risultati ottenuti sono stati validati su una coorte di valutazione, oltre alla riproducibilità della metodica su scansioni ripetute. IV) Gli esami di LI-MRI sono stati rivalutati retrospettivamente in confronto alla mpMRI e a i risultati delle biopsie per sviluppare un sistema di interpretazione ad hoc per LI-MRI. Risultati: I) La concordanza sulla identificazione della Index Lesion è stata sostanziale (AC1 0.738; 95% CI 0.695–0.782), maggiore per i radiologi esperti nei confronti dei meno esperti. II) La sensibilità e la specificità della a-bpMRI è stata di 92% e 48%, rispettivamente, senza significativa differenza nei valori di sensibilità se confrontata con la bpMRI e mpMRI. La concordanza interosservatore per a-bpMRI è però inferiore (AC1 0.58). III) La tecnica LI-MRI che utilizza un protocollo semplificato è fattibile, riproducibile e ottiene ottimi valori di sensibilità e specificità per la identificazione del tumore prostatico (65-78% specificità per 89-90% sensibilità). IV) Uno scoring system dedicato è stato sviluppato per la tecnica LI-MRI e basato sull'interpretazione delle sequenze T2-multieco delle mappe di luminal index. Conclusioni: La variabilità inter-osservatore della risonanza magnetica è inferiore a quanto precedentemente descritto dalla letteratura. I protocolli abbreviati di RM prostatica sono efficaci quanto quelli standard (se interpretati da lettori esperti) e dovrebbero essere presi in considerazione per aumentare l'accessibilità alla RM prostatica. La tecnica LI-MRI ha ottenuto risultati promettenti e potrebbe migliorare la caratterizzazione del tumore prostatico utilizzando la risonanza magnetica.

Background & rationale: Multiparametric MRI (mpMRI) is the imaging modality of choice for the diagnostic workup of men with clinically suspected prostate cancer. However, mpMRI has several limitations, including: limited accessibility in routine clinical practice; high interreader variability; low specificity and positive predictive value. Aim of the work: The aim of the work is to address current limitations of mpMRI with focus on MRI protocol simplification, interreader agreement assessment and development of a novel MRI technique called Luminal Index MRI (LI-MRI). Material & Methods: I) The interreader variability of mpMRI was investigated in a multireader study reflecting the real-world clinical practice in 200 patients. Seven radiologists reviewed and scored the mpMRI scans using PI-RADS v2.1. Agreement on index lesion detection was evaluated with Conger’s k coefficient, agreement coefficient 1 (AC1), percentage of agreement (PA) and indexes of specific agreement. II) The feasibility of MRI protocol simplification was tested on 151 men who underwent mpMRI and transperineal template prostate mapping biopsies. Three experienced radiologists scored MRI scans using three different protocols (mpMRI, bpMRI and abbreviated bp-MRI [a-bpMRI]). The diagnostic performance and interreader agreement of the different protocols was compared. III) LI-MRI diagnostic performance was tested on a total of 178 men who underwent mpMRI for clinically suspected PCa. A validation cohort was then used to validate the results and to test LI-MRI reproducibility. IV) Retrospective analysis on men who underwent LI-MRI (+/-biopsy) was performed to develop a dedicated scoring system for LI-MRI. Results: I) Agreement on index lesion detection among was substantial (AC1 0.738; 95% CI 0.695–0.782); dedicated radiologists had higher agreement compared with non-dedicated readers. II) The sensitivity and specificity of a-bpMRI were 92% and 48%, respectively. There was no significant difference in sensitivity compared to bpMRI and mpMRI. Interreader agreement of a-bpMRI was moderate (AC1 0.58). III) LI-MRI performed using a simplified 8-echo protocol was feasible, repeatable and yielded high specificity for the detection of clinically significant prostate cancer (65-78% specificity for 89-90% sensitivity). IV) A dedicated scoring system was developed for LI-MRI based on both multiecho-T2W and LI-maps. Conclusion: The variability of mpMRI is lower than previously thought. Short MRI protocols may perform as well as mpMRI in expert hands and should be considered to address the limited accessibility of mpMRI. LI-MRI is a promising tool that could improve PCa characterization with MRI.