Angiogenesis of cancer of the cervix. Contrast-enhanced dynamic MRT, histological quantification of capillary density and lymph system infiltration

Purpose: It was the aim of this project to examine (i) the relationships between contrast-enhanced dynamic MR imaging derived characteristics and histologic microvessel density counts – a recognized surrogate of tumor angiogenesis – from tumors in patients with primary or recurrent cancer of the uterine cervix, and (ii) to correlate these parameters with lymphatic involvement (i. e. lymphatic channels) to assess tumorbiological aggressiveness in terms of lymphatic spread.

Materials and methods: Pharmacokinetic MR imaging parameters (amplitude A, exchange rate constant k ₂₁) were derived from contrast-enhanced dynamic MR imaging in thirty-three patients with biopsy proven cancer of the uterine cervix. The pharmacokinetic MR imaging characteristics were correlated to histologic capillary density counts obtained from whole mount specimen. In addition, these data were correlated to the angiogenic activity as a marker for lymphatic system involvement.

Results: Pharmacokinetic MR imaging derived parameters (A, k ₂₁) showed a weak but signifikant (p < 0.05) correlation with microvessel density counts. Lymphatic involvement was more comprehensibly assessed by the pharmacokinetic parameter k ₂₁ compared with histologic microvessel density, resulting in a significantly (p < 0.05) higher overall accuracy (85 % vs. 64 %), sensitivity (83 % vs. 54 %), and comparable specificity (89 % vs. 89 %), respectively.

Conclusion: Our first results show that the signal-time curves measured by contrast-enhanced MR imaging are only in part influenced by microvessel density. In addition, MR imaging derived characteristics may assess tumorbiological aggressiveness in terms of lymphatic spread (i. e. lymphatic channels) more comprehensively than histologic microvessel density in patients with primary or recurrent cancer of the uterine cervix.

Zusammenfassung

In dieser Studie wurde untersucht, ob es signifikante Zusammenhänge zwischen der histologischen Kapillardichte – einem anerkannten Marker der Tumorangiogenese – und der kontrastverstärkten, dynamischen MRT beim Zervixkarzinom gibt. Darüber hinaus gingen wir der Frage nach, ob mit Hilfe der dynamischen oder der histologischen Kapillardichte eine Lymphsysteminfiltration (insbesondere eine Lymphangiose) abgeschätzt werden kann. An 33 Patienten mit einem primären (n = 26) oder rezidivierenden (n = 7) Zervixkarzinom wurde das Tumorstadium, die Tumorgröße, die Beteiligung des lymphatischen Systems (Lymphspalten, Lymphknoten) und die histologische Tumorkapillardichte bestimmt. Präoperativ wurden kontrastverstärkte dynamische MR-Messungen an allen Patienten durchgeführt und diese Daten mittels eines pharmakokinetischen Modells (Amplitude A, Austauschkonstante k ₂₁) parametrisiert. Alle histopathologischen Parameter wurden an mediansagittalen oder axialen Großflächenschnitten, die kongruent zu der MRT-Meßebene plaziert wurden, bestimmt und miteinander korreliert. Es zeigte sich eine schwache, aber signifikante (p < 0,05) Korrelation zwischen der histologischen Bestimmung der Kapillardichte und den Parametern Amplitude A und k ₂₁. Die angiogenetische Aktivität als Prädiktor eines Befalls des lymphatischen Systems konnte besser durch den pharmakokinetischen Parameter k ₂₁ als durch die histologische Kapillardichte charakterisiert werden, resultierend in einer signifikant (p < 0,05) höheren Treffsicherheit (85 % vs. 64 %), Sensitivität (83 % vs. 54 %) bei identischer Spezifität (89 %). Aus den ersten Resultaten dieser fortlaufenden Studie ergibt sich, daß die im dynamischen MRT gemessene Signal-Zeit-Kurve nur bedingt durch die histologische Gefäßdichte beeinflußt wird. Darüber hinaus zeigt sich, daß der pharmakokinetische Parameter k ₂₁ die tumorbiologische Aggressivität im Sinne einer Lymphsysteminfiltration (insbesondere einer Lymphspalteninfiltration) detallierter als die reine Quantifizierung der histologischen Tumorkapillardichte beschreibt.