Caracterização de núcleos celulares no adenocarcinoma primário de reto por análise de imagem digital

Abstract

O câncer colorretal é um tumor maligno freqüente no mundo ocidental. É o terceiro em freqüência e o segundo em mortalidade nos países desenvolvidos. No Brasil está entre as seis neoplasias malignas mais encontradas e a quinta em mortalidade. Dos tumores colorretais, aproximadamente 40% estão localizados no reto. A sobrevida, em cinco anos, dos pacientes operados por câncer do reto varia entre 40% e 50%, estando os principais fatores prognósticos, utilizados na prática clínica corrente, baseados em critérios de avaliação clínico-patológicos. A avaliação das alterações morfométricas e densimétricas nas neoplasias malignas tem, recentemente, sido estudadas e avaliadas através da análise de imagem digital e demonstrado possibilidades de utilização diagnóstica e prognóstica. A assinatura digital é um histograma representativo de conjuntos de características de textura da cromatina do núcleo celular obtida através da imagem computadorizada. O objetivo deste estudo foi a caracterização dos núcleos celulares neoplásicos no adenocarcinoma primário de reto pelo método da assinatura digital e verificar o valor prognóstico das alterações nucleares da textura da cromatina nuclear para esta doença. Foram avaliados, pelo método de análise de imagem digital, 51 casos de pacientes operados no Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA) entre 1988 e 1996 e submetidos à ressecção eletiva do adenocarcinoma primário de reto, com seguimento de cinco anos pós-operatório, ou até o óbito antes deste período determinado pela doença, e 22 casos de biópsias normais de reto obtidas de pacientes submetidos a procedimentos endoscópicos, para controle do método da assinatura digital. A partir dos blocos de parafina dos espécimes estocados no Serviço de Patologia do HCPA, foram realizadas lâminas coradas com hematoxilina e eosina das quais foram selecionados 3.635 núcleos dos adenocarcinomas de reto e 2.366 núcleos dos controles da assinatura digital, totalizando 6.001 núcleos estudados por análise de imagem digital. De cada um destes núcleos foram verificadas 93 características, sendo identificadas 11 características cariométricas com maior poder de discriminação entre as células normais e neoplásicas. Desta forma, através da verificação da textura da cromatina nuclear, foram obtidos os histogramas representativos de cada núcleo ou conjunto de núcleos dos grupos ou subgrupos estudados, também no estadiamento modificado de Dukes, dando origem às assinaturas digitais correspondentes. Foram verificadas as assinaturas nucleares, assinaturas de padrão histológico ou de lesões e a distribuição da Densidade Óptica Total. Houve diferença significativa das características entre o grupo normal e o grupo com câncer, com maior significância para três delas, a Área, a Densidade Óptica Total e a Granularidade nuclear. Os valores das assinaturas médias nucleares foram: no grupo normal 0,0009 e nos estadiamentos; 0,9681 no A, 4,6185 no B, 2,3957 no C e 2,1025 no D e diferiram com significância estatística (P=0,001). A maior diferença do normal ocorreu no subgrupo B de Dukes-Turnbull. As assinaturas nucleares e de padrão histológico mostraram-se distintas no grupo normal e adenocarcinoma, assim como a distribuição da Densidade Óptica Total a qual mostra um afastamento progressivo da normalidade no grupo com câncer. Foi possível a caracterização do adenocarcinoma de reto, que apresentou assinaturas digitais específicas. Em relação ao prognóstico, a Densidade Óptica Total representou a variável que obteve o melhor desempenho, além do estadiamento, como preditor do desfecho.

Colorectal cancer is a frequent malignancy in the western world, being the third cancer in frequency and the second in mortality in developed countries. In Brazil, it is among the six more frequently found neoplasias, being the fifth tumor as cause of death. Of all colorectal tumors, approximately 40% are located in the rectum. The 5-year survival rate for patients with rectal cancer is 40% to 50%. Currently, the main prognostic factors in clinical practice are based on clinicopathologic criteria. Recently, the study of pathologic changes in malignant nuclei, through analysis of digital images, was introduced showing potential use as a diagnostic tool and a prognostic predictor. It is visualized as a “digital signature”, which is displayed as a histogram descriptive of the nuclear chromatin texture obtained through computerized image. The aim of this study was to characterize the nuclear signature in a large series of rectal carcinomas, assessing the prognostic value of nuclear chromatin texture patterns in these type of tumors. Samples were obtained from 51 patients operated on for rectal adenocarcinoma and from endoscopic biopsies of 22 health subjects at the University Training Hospital (Hospital de Clínicas de Porto Alegre, HCPA), Porto Alegre, RS, Brazil, between 1988 and 1996. The sample consisted of 2.366 nuclei from normal controls and 3.635 nuclei from rectal cancer specimens paraffin-embedded, obtained at the Pathology Unit, HCPA. Therefore, a total of 6.001 HE-stained nuclei were included in the study. Ninety-three nuclear features were investigated to each nucleus. Eleven karyometric XVI features were identified as distinctive for rectal tissue. Three of them presented statistically significant differences: nuclear area, total optical density (OD) and clumpness.Likewise, comparison between average nuclear signature values also presented statistical significance, with a higher difference between patients classified as Dukes’ stage B and normal controls. Average values were 0,0009; 0,9681; 4,6185; 2,3957; 2,1025 for controls and Dukes A through D, respectively (p=0,001). Digital signatures and OD showed distinct patterns between cancer and controls, with a progressive deviation from normal values. It was possible to characterize the rectal adenocacinoma, which showed specific digital signatures. Along with cancer staging, OD was the karyometric feature with the highest prognostic value.