Quantitative Assessment of Interstitial Lung Abnormalities using Artificial Intelligence-based Computed Tomography Analysis: Impact on Prognosis Following Lung Cancer Surgery = 인공지능 기반 컴퓨터 단층 촬영 분석을 통한 간질성 폐 이상의 양적 측정: 폐암 수술 후 예후에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 폐암 환자에서 간질성 폐 이상의 정도를 정량적으로 평가하여, 그 임상적 특성을 규명하고, 간질성 폐 이상의 유무 및 그 정도가 수술 후 환자의 예후에 미치는 영향을 심층적으로 분석하였다. 병리학적 병기 I기의 비소세포폐암으로 진단 받은 환자 중 구역절제술 또는 폐엽절제술을 시행 받은 환자를 대상으로 후향적 분석을 시행하였다. 연구에 포함된 모든 환자에서 딥러닝 기반 텍스쳐 분석 소프트웨어를 이용하여 수술 전 흉부 컴퓨터단층촬영 영상을 분석하였고, 간질성 폐 이상의 범위와 섬유화 정도를 정량화하였다. 간질성 폐 이상의 유무, 그리고 섬유화 정도에 따라 5년 전체 생존율을 분석하고, 비교하였으며, 폐암 관련 사망과 비 폐암 사망에 대한 경쟁위험분석을 추가로 수행하였다.
총 1,711명의 환자 중 263명(15.4%)이 간질성 폐 이상 환자 군으로 분류되었다. 간질성 폐 이상 환자 군은 정상 환자 군보다 평균 연령이 높고, 흡연자 비율과 병리학적 IB기 환자의 비율이 유의하게 높았다(P<0.001). 간질성 폐 이상 환자 군의 5년 생존율은 정상 환자 군과 비교하여 낮았으며 (82.5% 대 93.4%, P<0.001), 수술 관련 주요 위험 요인들을 교정한2:1 성향 점수 매칭 후에도 동일한 경향을 보였다 (85.8% 대 91.1%, P=0.025). 다변량 콕스 회귀 분석 결과, 간질성 폐 이상의 존재는 전체 사망과 관련한 유의한 위험 요인 (P=0.025)이었다. 공변량을 보정한 스플라인 회귀분석에서는 섬유화 정도의 비율이 증가함에 따라 비선형적으로 사망 위험이 상승하는 양상이 관찰되었다. 경쟁위험 분석에서는 폐암 관련 사망률은 두 군 간 유의한 차이를 보이지 않았으나(2.9% 대 4.2%, P=0.3), 비폐암 사망률은 간질성 폐 이상 환자 군에서 현저히 높았다(13.0% 대 3.7%, P<0.001).
본 연구 결과는 간질성 폐 이상의 유무 및 정량적 평가가 병기 I기 비소세포폐암 환자의 수술 후 예후를 예측하는 독립적인 인자로 활용될 수 있음을 시사한다. 특히 섬유화성 변화를 동반한 간질성 폐 이상은 장기 생존에 부정적인 영향을 미치는 경향이 뚜렷하므로, 수술 전 흉부 컴퓨터단층촬영을 이용한 간질성 폐 이상 평가가 환자의 위험도 분류와 수술 후 추적 관리 계획 수립에 있어 중요한 임상적 근거로 작용할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 다기관 공동연구를 통해 인공지능 기반 정량분석 기술을 고도화하고, 간질성 폐 이상의 형태학적 특성과 예후 간의 연관성을 보다 정밀하게 규명함으로써 폐암 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: This study evaluated the prognostic significance of quantitatively assessed interstitial lung abnormalities (ILAs) after lung cancer surgery.

Patients and methods: The study population consisted of patients with pathologic stage I non–small cell lung cancer (NSCLC) who underwent segmentectomy or lobectomy. ILAs were quantified using deep-learning texture analysis software. Five-year overall survival (OS) was compared between groups before and after propensity score matching. Competing risks for lung cancer and non-cancer mortality were also evaluated.

Results: Among the 1,711 patients, 263 (15.4%) comprised the ILAs group. The ILAs group was older and had a higher proportion of smokers and pathologic stage IB cases (all P<0.001). The median follow-up period was 48.0 months. Before matching, 5-year OS was significantly worse in the ILAs group than in the non-ILAs group (82.5% vs. 93.4%, P<0.001). After 2:1 matching (N = 697), 5-year OS remained lower in the ILAs group (85.8% vs. 91.1%, P=0.025). Multivariable Cox regression analysis showed that the presence of ILAs was associated with increased risk of all-cause mortality (HR 1.52, 95% CI 1.05–2.18, P=0.025). Restricted cubic spline analysis revealed a nonlinear increase in mortality risk with greater fibrotic ILAs burden. In competing risk analysis, death from lung cancer was similar between groups (2.9% vs. 4.2%, P=0.3), whereas death from other causes was significantly higher in the ILAs group (13.0% vs. 3.7%, P<0.001).

Conclusion: Quantitative assessment of ILAs may provide prognostic value in resected stage I NSCLC, particularly in patients with fibrotic changes.

목차 (Table of Contents)

• Abstract i
• Contents iv
• List of tables v
• List of figures vi
• List of Abbreviations viii
• Text
• 1. Introduction 1
• 2. Patients and Methods 3
• 3. Results 9
• 4. Discussion 13
• 5. References 19
• Tables 24
• Figures 33
• 국문초록 40