Untersuchung zur Klassifikation von benignen und malignen Larynxepithelläsionen mit Hilfe eines Multiparameteratypieindex

Abstract

Über 95 % aller primären Larynxkarzinome sind Plattenepithelkarzinome. Diese entstehen meist aus laryngealen Dysplasien, d.h. präkanzerösen Epithelläsionen. Eine verlässliche Dignitätsbestimmung laryngealer Epithelläsionen an Schnittpräparaten kann aufgrund geringer Biopsiegröße problematisch sein. In kleinen Biopsien kann entweder Stroma fehlen oder zu klein sein um infiltratives Wachstum auszuschließen oder aber der Tumor ist möglicherweise noch auf das Epithel beschränkt. Besonders hochdifferenzierte Carcinomata in situ können allein aufgrund subjektiver zytomorphologischer Befunde als leichtergradige Dysplasien fehlklassifiziert werden. Um eine bessere Unterscheidung zwischen benignen und prämalignen bzw. malignen Läsionen zu erreichen, wurden zellkernmorphologische Parameter mit den Ergebnissen einer optischen Dichtemessung kombiniert. Dazu wurde aus den Parametern Ploidie-Status, Kernfläche und Kernflächenschwankung mit Hilfe der Diskriminanzanalyse der Multiparameteratypieindex (MAI) entwickelt. Ziel dieser Arbeit ist es, die Klassifikationsgenauigkeit des entwickelten Parameters zu überprüfen, um damit zu einer verlässlicheren Klassifizierung von Larynxschleimhautläsionen, insbesondere der hoch differenzierten Plattenepithelkarzinome sowie ihrer Vorläuferläsionen, beizutragen. Insgesamt wurden 76 Larynxschleimhautpräparate ausgewertet. Dieses Kollektiv beinhaltete 38 laryngeale Dysplasien und Carcinomata in situ sowie 38 Fälle laryngealer Plattenepithelkarzinome. Die Klassifikation der Dysplasien wurde nach Kleinsasser [1963] in leichte, mittelschwere und schwere Dysplasien/Carcinomata in situ vorgenommen. Die Plattenepithelkarzinome wurden als hoch differenzierte, mittelgradig differenzierte und niedrig differenzierte Karzinome klassifiziert. Die Bestimmung der am Schnitt gemessenen integrierten optischen Zellkerndichte sowie der Parameter Kernfläche und Kernflächenschwankung wurde mit einem interaktiven Bildzytometriesystem (Kontron, Deutschland) durchgeführt. Für die bildanalytischen Messungen wurden Feulgen gefärbte Paraffinschnitte verwendet. Der anhand der integrierten optischen Dichte ermittelte Ploidie-Status wurde als qualitatives Merkmal einer Läsion, euploid oder aneuploid, ausgedrückt. Durch den MAI wurden von den 38 ausgewerteten Dysplasien 21 (55,3 %) ihrer Dignität entsprechend als benigne und 17 (44,7 %) als maligne klassifiziert. Von den 17 als maligne klassifizierten Dysplasien gehörten 13 zur Gruppe der schweren Dysplasien bzw. Carcinomata in situ. Durch den MAI konnten 36 (94,7 %) der 38 untersuchten Larynxkarzinome zutreffend als maligne klassifiziert werden. Nur zwei Fälle (5,3 %) wurden in die Kategorie benigner Fälle eingestuft. Beide Fälle waren zuvor histologisch als hoch differenzierte Karzinome klassifiziert worden. Mit Hilfe des MAI konnte eine höhere Klassifikationsgenauigkeit (94,7 %) zur Erkennung maligner Läsionen erreicht werden als mittels des Ploidie-Status (86,8 %), der Kernfläche (47,4 %) oder der Kernflächenschwankung (50,0 %) möglich war. Hoch differenzierte Larynxkarzinome sind aufgrund sehr geringer epithelialer Veränderungen schwer zu entdecken. In Bezug auf diese Läsionen verbesserte sich die Klassifikationsgenauigkeit des MAI auf 84,6 % im Vergleich zu 61,5 % für den Ploidie-Status und jeweils 46,2 % für Kernfläche und Kernflächenschwankung. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass der MAI eine präzisere Unterscheidung von benignen und prämalignen/malignen Larynxepithelveränderungen an Schnittpräparaten ermöglicht als die untersuchten zytometrischen Einzelparameter.

About 95 % of laryngeal carcinomas are squamous cell carcinomas. Dysplasias are their precursor lesions. Due to the small size of samples in laryngeal epithelial biopsies, proper classification of epithelial lesions and detection of early precancerous stages can be a problem. Often stroma is lacking or very small so that infiltrative growth can not be excluded. Moreover, the tumor might still be limited to the epithelium. Highly differentiated carcinomata in situ might be mistakenly classified as mild dysplasia by using subjective cytomorphological parameters. For better distinction of benign, premalignant, and malignant lesions nuclear morphologic parameters and measurement of optical density have been combined. Utilizing a multivariate discriminant function analysis a multiparameter atypia index (MAI) has been developed from the parameters ploidy status, nuclear area, and variation of nuclear area. The objective of this study is to evaluate the precision of classification for better distinction of highly differentiated squamous cell carcinomas and their precursor lesions. Seventysix specimens of laryngeal mucosa have been investigated, including 38 laryngeal dysplasias/carcinomata in situ and 38 cases of laryngeal carcinomas. Dysplasias have been graded into mild, moderate, and severe dysplasias/carcinomata in situ using the classification system of Kleinsasser [1963]. Squamous cell carcinomas have been graded in their degree of differentiation as high, moderate, and low. Measurement of integrated optical density, nuclear area and variation of nuclear area have been conducted with an interactive image analysing system (IBAS, Kontron, Germany). Feulgen stained paraffin sections have been used. Ploidy status has been determined by integrated optical density and established as qualitative parameter (euploid/aneuploid) of a lesion. Twentyone (55.3 %) out of 38 dysplasias have been classified correctly by MAI. Thirteen out of 17 dysplasias classified as maligne by MAI were severe dysplasias/carcinomata in situ. MAI was able to classify 36 (94.7 %) out of 38 laryngeal carcinomas correctly as malign lesions. Only two cases (5.3 %) have been classified benign. Both were highly differentiated squamous cell carcinomas. MAI was able to classify malign lesions more precisely (94.7 %) than ploidy status (86.8 %) nuclear area (47.4 %) and variation of nuclear area (50.0 %). Because of very mild epithelial changes in highly differentiated carcinomas detection of this type of lesion is difficult. Precision of classification for highly differentiated carcinomas could be increased by MAI to 84.6 % compared to 61.5 % for ploidy status, 46.2 % for nuclear area, and 46.2 % for variation of nuclear area. This study shows that the MAI is able to distinguish benign from premalign/malign laryngeal epithelial lesions more precisely than single cytometric parameters in paraffin sections.