Ein digitaler Klassifikator zur Unterscheidung des desmoplastischen vom spindelzelligen Melanom anhand der Zellkernrundheit im histologischen Bild

Abstract

Die Unterscheidung von spindelzelligem Melanom (SM) und desmoplastischem Melanom (DM) ist klinisch aufgrund der Unterschiede in der Metastasierungstendenz und Prognose wichtig. Diese Unterscheidung ist allerdings nicht immer problemlos. Die Routinedurchsicht einiger Fälle zeigte interessante unterschiede in der Zellkernform zwischen SM und DM. Primäres Ziel dieser Studie war es herauszufinden, ob die Unterschiede in der Form der Zellkerne als diagnostischer Klassifikator zur Unterscheidung von SM und DM dienen können. Die Form der Zellkerne wurde dazu mittels einer ImageJ-basierten Schwellenwertextraktion gewonnen und analysiert. Die Be-stimmung der Rundheit zeigte sich hierbei den anderen Messwerten als Überle-gen. Die retrospektive Analyse einer bestehenden Patientenkohorte (SM n=9, DM n=9) wurde benutzt, um die Trennschärfe des Algorithmus zu bestimmen. Repräsentative Bildausschnitte (= ROIs; insgesamt n=108; 6 Bilder pro Fall) wur-den aus gescannten, H&E-gefärbten, histologischen Schnitten ausgewählt und die Zellkern-Rundheit unter Einsatz von Open-Source-Programmen (Plugins für ImageJ) computergestützt extrahiert und quantifiziert. Die extrahierten, quantitativen Form-Messwerte wurden durch Mann-Whitney-Test, Kruskal-Wallis-Test und einfache Varianzanalysen verglichen; p-Werte <0,05 wurden als signifikant erachtet. Die Einteilung der Rundheitswerte in vier Formkategorien (spindelig, elongiert, oval und rund) offenbarte signifikante Unterschiede in der spindelförmigen und der runden Kategorie. Erstaunlicherweise enthält DM mehr spindelförmige Zell-kerne als SM (p=0,011) und SM enthält mehr runde Zellkerne als DM (p=0,026). Die Beurteilung der diagnostischen Trennschärfe erfolgte an einer kombinierten Form-Klassifikation der runden und spindelförmigen Zellkernanteile und zeigte eine Genauigkeit von 88,9% und einen Youden-Index von 0,77. SM und DM unterscheiden sich signifikant in ihrer Zellkernmorphologie. Diese Studie zeigt, dass die Quantifizierung der Zellkernrundheit als zusätzliches diag-nostisches Werkzeug zur Unterscheidung von SM und DM genutzt werden kann. Die Unterscheidung von SM und DM ist aufgrund erheblicher Unterschiede in Metastasierungstendenz und Prognose klinisch wichtig. Basierend auf einer his-tologischen Beobachtung konnte ich hier den quantifizierbaren Nachweis er-bringen, dass SM mehr runde und DM mehr spindelförmige Zellkerne enthält. Die angewandten Quantifizierungswerkzeuge sind überwiegend frei verfügbar und erlauben eine diagnostische Unterscheidung der beiden Melanom-Subtypen mit einer belastbaren Trennschärfe.