Malignitätsrisiko-Score für den solitären Lungenrundherd (SPN) (Mayo-Clinic-Modell)

Klinischer Hintergrund

Wird ein solitärer Lungenrundherd im CT entdeckt, muss die behandelnde Ärztin oder der behandelnde Arzt abwägen zwischen dem Risiko, ein frühes Lungenkarzinom zu übersehen, und dem Risiko, die Patientin oder den Patienten einer unnötigen Biopsie oder Resektion auszusetzen. Die Rundherdgröße allein ist ein grober Risikomarker: Ein 8 mm großer Rundherd kann ein Granulom sein und ein 15 mm großer ein Adenokarzinom in situ. Der Malignitätsrisiko-Score für den solitären Lungenrundherd (Mayo-Clinic-Modell) wurde entwickelt, um die Malignitätswahrscheinlichkeit anhand klinischer und radiologischer Variablen zu quantifizieren, die ohnehin erhoben werden, und so die Wahl zwischen Verlaufskontrolle, PET-CT, Biopsie und Resektion zu unterstützen. Der Score ist ein Pretest-Instrument: Er soll vor einer invasiven Abklärung eingesetzt werden und die speziellen Rundherd-Leitlinien wie die der Fleischner Society ergänzen, nicht ersetzen.

Berechnung des Malignitätsrisiko-Scores

Die Malignitätswahrscheinlichkeit wird mit einer logistischen Regression berechnet:

$$p = \frac{e^x}{1 + e^x}$$

wobei

$$x = -6{,}8272 + 0{,}0391 \times \text{Alter} + 0{,}7917 \times [\text{Raucher}] + 1{,}3388 \times [\text{frühere extrathorakale Krebserkrankung}] + 0{,}1274 \times \text{Durchmesser in mm} + 1{,}0407 \times [\text{spikulierter Rand}] + 0{,}7838 \times [\text{Oberlappenlage}]$$

Die eckigen Klammern kennzeichnen binäre Indikatoren (1, wenn die Variable vorliegt, sonst 0). Die Variable Rauchen umfasst jeglichen Zigarettenkonsum in der Anamnese. Eine frühere extrathorakale Krebserkrankung zählt nur, wenn sie mehr als 5 Jahre vor der Entdeckung des Rundherds diagnostiziert wurde; Patienten mit einer Krebserkrankung innerhalb von 5 Jahren wurden aus der Herleitungskohorte ausgeschlossen, da Metastasen dann eine wahrscheinliche Erklärung sind. Der Durchmesser wird in Millimetern angegeben. Ein spikulierter Rand wird im CT beurteilt. Die Lagevariable bezieht sich darauf, ob der Rundherd im Oberlappen liegt oder nicht.

Das Modell wurde von Swensen und Mitarbeitern an der Mayo Clinic in Rochester, Minnesota, hergeleitet [1]. Die Kohorte bestand aus 629 Patienten (320 Männer, 309 Frauen) mit neu entdeckten, radiologisch unklaren solitären Lungenrundherden von 4 bis 30 mm, die zwischen Januar 1984 und Mai 1986 im konventionellen Röntgenbild identifiziert wurden. Patienten mit einer Krebsdiagnose innerhalb von 5 Jahren wurden ausgeschlossen. Von den Rundherden waren 65 % benigne, 23 % maligne und 12 % blieben unbestimmt. Das Modell wurde an zwei Dritteln der Kohorte trainiert und am verbleibenden Drittel getestet. Die AUC in der Testkohorte betrug 0,83. Dies geschah, bevor das CT Standard war und bevor das PET-CT zur Verfügung stand; die Rundherde wurden primär im konventionellen Röntgenbild beurteilt, auch wenn das CT ergänzend eingesetzt wurde.

Interpretation in der Praxis

Der Score liefert eine kontinuierliche Wahrscheinlichkeit, wurde in der klinischen Praxis aber in drei Handlungsbereiche übersetzt. Das American College of Chest Physicians (ACCP) schlägt die Schwellen <5 %, 5 bis 65 % und >65 % vor [2], während die British Thoracic Society (BTS) <10 %, 10 bis 70 % und >70 % verwendet [2]. Beide Systeme haben dieselbe Struktur:

Die unbestimmte Zone ist breit, und gerade hier ist der Score am nützlichsten: Er überführt Patienten von einem unspezifischen „unklaren Rundherd“ zu einem quantifizierten Risiko, das gegen das Operationsrisiko und den übrigen Zustand der Patienten abgewogen werden kann. Ein Wert von 3 % bei einem 80-jährigen Raucher mit einem 12 mm großen spikulierten Rundherd im Oberlappen ist anders zu interpretieren als 3 % bei einem 40-jährigen Nichtraucher mit einem glatten 6 mm großen Rundherd im Unterlappen, auch wenn die Zahl dieselbe ist.

Validierung und Leistungsfähigkeit

Mehrere externe Validierungen wurden mit uneinheitlichen Ergebnissen veröffentlicht, und die Streuung ist je nach Merkmalen der Population groß.

In einer britischen Validierung von Al-Ameri und Mitarbeitern mit 244 Patienten mit Rundherden von 4 bis 30 mm (40,6 % maligne) schnitt das Mayo-Modell gut ab, mit einer AUC von 0,895, vergleichbar mit dem Brock-Modell (AUC 0,902) und besser als das VA-Modell (AUC 0,735) [3]. Für Rundherde unter einem Zentimeter war die AUC etwas niedriger (0,788). Wurde das Herder-Modell, eine Erweiterung des Mayo-Modells um die FDG-Avidität im PET-CT, bei Patienten angewendet, die ein PET-CT erhalten hatten, stieg die AUC auf 0,924 [3]. Dies deutet darauf hin, dass das Mayo-Modell in westlichen Populationen mit niedriger Prävalenz granulomatöser Erkrankungen eine gute Diskrimination beibehält und dass die Ergänzung durch PET-Information sie weiter verbessern kann.

In einer koreanischen Studie eines Tertiärzentrums in einem Tuberkulose-Endemiegebiet sank die Leistung dagegen deutlich [2]. Von 242 Patienten mit pathologisch bestätigten Rundherden waren 77 % maligne, und unter den benignen Rundherden waren Tuberkulosegranulome der häufigste Typ. Das Mayo-Modell erreichte eine AUC von 0,615, vergleichbar mit dem VA-Modell (0,604), aber niedriger als das Brock-Modell (0,682). Das Herder-Modell schnitt am schlechtesten ab (AUC 0,557), wahrscheinlich weil granulomatöse Rundherde eine hohe FDG-Avidität zeigen und damit falsch positive PET-Befunde liefern. Die Studie verdeutlicht eine wichtige Einschränkung: Die Leistung der Modelle ist populationsabhängig, und in Gebieten mit hoher Prävalenz entzündlicher Rundherde können sowohl das Mayo- als auch das Herder-Modell das Malignitätsrisiko überschätzen.

In einer amerikanischen Kohorte von 317 Personen mit CT-detektierten soliden Rundherden (80 maligne, 237 benigne) aus den Studien COPDGene und INHALE erreichte das Mayo-Modell eine AUC von 0,63 und das Brock-Modell eine AUC von 0,61 [4]. Das VA-Modell schnitt nicht besser ab als der Zufall (AUC 0,51). Die Kalibrierung der Schwellen auf die lokale Kohorte verbesserte die Leistung aller Modelle außer des Brock-Modells, dessen empfohlene Schwelle bereits gut kalibriert war. Mit den ursprünglichen Schwellen des Mayo-Modells wären alle benignen Rundherde im Größenbereich von 8 bis 15 mm einer Biopsie oder Operation zugeführt worden, was veranschaulicht, dass die Schwellen des Modells für Populationen mit niedriger Malignitätsprävalenz schlecht kalibriert sein können.

Zusammenfassend: In Populationen, die der Herleitungskohorte ähneln (westlich, niedrige Prävalenz granulomatöser Erkrankungen, im konventionellen Röntgenbild oder CT entdeckte Rundherde), schneidet das Mayo-Modell mit einer AUC von etwa 0,83 bis 0,90 gut ab. In Populationen mit hohem Anteil entzündlicher Rundherde oder sehr niedriger Malignitätsprävalenz sinkt die Diskrimination deutlich.

Einschränkungen

Das Modell gilt für solitäre Rundherde von 4 bis 30 mm. Multiple Rundherde, subsolide Rundherde oder reine Milchglasherde sind von der Herleitung nicht erfasst. Rundherde, die im Rahmen eines Lungenkrebs-Screeningprogramms entdeckt werden, unterscheiden sich von der Herleitungskohorte, die aus symptomatischen Patienten oder Patienten mit Zufallsbefund aus der Mitte der 1980er Jahre bestand.

Patienten mit einer Krebsdiagnose innerhalb von 5 Jahren wurden ausgeschlossen, und das Modell sollte nicht bei Patienten mit bekannter aktiver Malignität angewendet werden, bei denen eine Metastase als Ursache des Rundherds in Betracht kommt. Die Variable „frühere extrathorakale Krebserkrankung“ bezieht sich konkret auf eine Krebserkrankung, die mehr als 5 Jahre zuvor diagnostiziert wurde, und der Score wird leicht überinterpretiert, wenn er bei Patienten mit kürzlich behandelter Krebserkrankung angewendet wird.

Dem Modell fehlen Variablen für das Rundherdwachstum und die CT-Morphologie im Detail (z. B. Dichte, Kavitation, Verkalkung), die in den Fleischner-Leitlinien zentral sind. Es sollte daher nie allein für die Entscheidung über Biopsie oder Resektion verwendet werden, sondern immer zusammen mit einer strukturierten radiologischen Beurteilung.

In Populationen mit hoher Prävalenz granulomatöser Erkrankungen wie Tuberkulose oder Histoplasmose überschätzt das Modell das Malignitätsrisiko, insbesondere in Kombination mit dem PET-CT über das Herder-Modell [2]. Ärztinnen und Ärzte in solchen Gebieten sollten zurückhaltend sein und einen hohen Risikowert nicht ohne histopathologische Bestätigung zur Grundlage einer invasiven Abklärung machen.

Schließlich wurde das Modell hergeleitet, bevor das CT eine Standarduntersuchung war und bevor das PET-CT zur Verfügung stand. Das Herder-Modell (2005) erweitert das Mayo-Modell um die FDG-Avidität und kann eine bessere Diskrimination liefern, wenn ein PET-CT vorliegt, schneidet aber in granulomatösen Populationen schlechter ab [2, 3].

Quellen

1. Swensen SJ, Silverstein MD, Ilstrup DM, et al. The probability of malignancy in solitary pulmonary nodules. Application to small radiologically indeterminate nodules. Arch Intern Med. 1997;157(8):849-855. PMID: 9129544
2. Yang B, Jhun BW, Shin SH, et al. Comparison of four models predicting the malignancy of pulmonary nodules: A single-center study of Korean adults. PLoS One. 2018;13(7):e0201242. PMID: 30063725
3. Al-Ameri A, Malhotra P, Thygesen H, et al. Risk of malignancy in pulmonary nodules: A validation study of four prediction models. Lung Cancer. 2015;89(1):27-30. PMID: 25864782
4. Uthoff J, Koehn N, Larson J, et al. Post-imaging pulmonary nodule mathematical prediction models: are they clinically relevant? Eur Radiol. 2019;29(10):5367-5377. PMID: 30937590