CT Radiomics for Predicting Thoracic Vertebral Compression Fractures After Radiotherapy in Esophageal Squamous Cell Carcinoma: A Two-Center Retrospective Study

Resumen Técnico: Radiómica de TC para la predicción de fracturas por compresión vertebral torácica en el carcinoma de células escamosas de esófago

Planteamiento del problema
Las fracturas por compresión vertebral (FCV) son una complicación esquelética significativa tras la radioterapia para el carcinoma de células escamosas de esófago (CCEE). Estas fracturas pueden provocar dolor persistente, deterioro de la movilidad y un aumento de la mortalidad. Aunque la absorciometría de rayos X de energía dual (DEXA) es el estándar para evaluar la densidad mineral ósea (DMO), no se realiza de forma rutinaria en pacientes con CCEE. Por el contrario, las tomografías computarizadas (TC) de tórax son estándares para la evaluación del CCEE, lo que ofrece una oportunidad para la evaluación ósea "oportunista". Sin embargo, la atenuación convencional de la vértebra en la TC de tórax (media de unidades Hounsfield) refleja principalmente la densidad promedio y puede no capturar la heterogeneidad intravertebral, la textura trabecular o los cambios microarquitectónicos asociados con la fragilidad. El estudio aborda la necesidad de determinar si la radiómica de la TC puede predecir las FCV torácicas post-radioterapia en pacientes con CCEE y proporcionar un valor incremental para la estratificación de riesgo individualizada más allá de los factores clínicos y de imagen convencionales.

Metodología
Se trató de un estudio retrospectivo de dos centros que incluyó a 551 pacientes con CCEE confirmados patológicamente que se sometieron a radioterapia entre enero de 2016 y abril de 2025.

• Cohortes: Los pacientes de la Institución 1 se dividieron en una cohorte de entrenamiento ($n=321$) y una cohorte de validación interna ($n=138$). Los pacientes de la Institución 2 sirvieron como cohorte de validación externa ($n=92$).
• Resultado: El desenlace primario fue la primera aparición de una FCV torácica recién desarrollada dentro del campo de irradiación, definida como una reducción $\ge$20% en la altura del cuerpo vertebral o una reducción $\ge$10% en el área en imágenes de TC sagitales.
• Extracción de datos:
  • Atenuación de la TC: Se midieron las unidades Hounsfield (HU) medias en el hueso esponjoso de una única vértebra índice por paciente.
  • Radiómica: El hueso esponjoso se segmentó manualmente mediante 3D Slicer. Se extrajeron características (de primer orden, forma, textura) de imágenes originales, de Laplaciano de Gauss (LoG) y de transformadas de wavelet mediante PyRadiomics.
  • Selección de características: La reproducibilidad se evaluó mediante coeficientes de correlación intraclase (ICC $\ge$ 0.70). Se utilizó la regresión LASSO-Cox para seleccionar las características radiómicas y calcular un "Radscore".
• Desarrollo del modelo: Se construyeron y compararon seis modelos de predicción utilizando la cohorte de entrenamiento:
  1. Solo atenuación de la vértebra por TC.
  2. Solo Radscore.
  3. Solo dosis total de radioterapia.
  4. Modelo clínico-radioterapia (Edad, consumo de alcohol, Dosis total).
  5. Modelo clínico-radioterapia-atenuación de la TC (Modelo 4 + atenuación de la TC).
  6. Modelo integrado de radiómica (Modelo 5 + Radscore).
• Evaluación: El rendimiento se evaluó mediante el Índice de Concordancia (C-index), el Área Bajo la Curva (AUC) dependiente del tiempo a los 12, 24 y 36 meses, curvas de calibración, Análisis de la Curva de Decisión (DCA) e Mejora de la Reclasificación Neta (NRI) y Mejora de la Discriminación Integrada (IDI).

Contribuciones clave

• Firma radiómica: El estudio identificó una firma radiómica específica compuesta por cuatro características: tres características de primer orden (percentil 10, media y mediana de intensidad tras el filtrado LoG) y una característica de textura (Énfasis de Nivel de Gris de Carrera Larga Baja [Long Run Low Gray Level Emphasis] de la Matriz de Carrera de Niveles de Gris tras la transformación de wavelet).
• Integración multifactorial: El estudio desarrolló un modelo integral que combina variables demográficas (edad, antecedentes de alcohol), factores de tratamiento (dosis total de radioterapia), imagen convencional (atenuación de la TC) y radiómica cuantitativa (Radscore).
• Valor incremental: La investigación cuantificó la contribución específica de la radiómica comparando el modelo integrado de radiómica frente a los modelos que carecían de radiómica, demostrando que la radiómica captura información complementaria sobre la vulnerabilidad vertebral que no se refleja únicamente en la densidad media.

Resultados

• Incidencia: Durante una mediana de seguimiento de 0.92 años, 77 pacientes (14.0%) desarrollaron FCV torácicas post-radioterapia.
• Predictores: Los análisis univariables y multivariables retuvieron la edad, el consumo de alcohol, la dosis total de radioterapia, la atenuación de la TC vertebral y el Radscore como predictores significativos.
• Rendimiento del modelo:
  • El modelo integrado de radiómica (Modelo 6) demostró el mejor rendimiento general en todas las cohortes.
  • Cohorte de entrenamiento: C-index = 0.878; AUC a 24 meses = 0.895.
  • Validación interna: C-index = 0.825; AUC a 24 meses = 0.724.
  • Validación externa: C-index = 0.759; AUC a 24 meses = 0.802.
• Análisis comparativo: El modelo integrado de radiómica mejoró significativamente la reclasificación de riesgo y la discriminación sobre el modelo clínico-radioterapia en la cohorte de entrenamiento (NRI = 1.074, $p < 0.001$; IDI = 0.221, $p < 0.001$). Aunque las tendencias de NRI e IDI fueron positivas en las cohortes de validación, no alcanzaron la significación estadística, probablemente debido al tamaño de la muestra y la distribución de eventos.
• Calibración y utilidad: Las curvas de calibración mostraron un buen acuerdo entre los riesgos predichos y observados, y el Análisis de la Curva de Decisión indicó un potencial beneficio neto clínico.

Significación y afirmaciones
El artículo afirma que la radiómica de la TC demuestra un rendimiento predictivo favorable para las FCV post-radioterapia en pacientes con CCEE. La principal significación radica en el hallazgo de que la radiómica proporciona valor adicional para la estratificación de riesgo individualizada más allá de la atenuación de la TC convencional y la dosis de radioterapia.

Los autores sostienen que el modelo integrado de radiómica puede ayudar a identificar a pacientes de alto riesgo que requieren una vigilancia por imagen más estrecha y un manejo preventivo. Sin embargo, el artículo mantiene un tono modesto respecto a la implementación clínica:

• Enfatiza que el modelo debe verse como una herramienta de estratificación de riesgo en lugar de un instrumento definitivo de toma de decisiones clínicas hasta que estudios prospectivos confirmen que el manejo guiado por el modelo reduce la morbilidad.
• Reconoce que el beneficio incremental de la radiómica, aunque estadísticamente significativo en el conjunto de entrenamiento, mostró tendencias no significativas en la validación, lo que sugiere la necesidad de cohortes independientes más grandes para confirmar el valor añadido.
• El estudio concluye que la radiómica debe complementar, no reemplazar, las evaluaciones clínicas establecidas y los enfoques de salud ósea.

Los autores declaran explícitamente que se requieren más estudios prospectivos multicéntricos con protocolos de imagen estandarizados y dosimetría específica de la vértebra para validar la utilidad clínica de este modelo.