Analisi frattale del carcinoma prostatico

3 RIASSUNTO Il termine frattale è stato coniato da Benoit B Mandelbrot nel 1975 per caratterizzare tutti quegli oggetti del mondo naturale con forme irregolari, complesse, di dimensione non intera e dotati della proprietà di autosomiglianza che non possono essere studiati attraverso la classica geometria euclidea, ma che necessitano di una nuova disciplina, la geometria frattale. Nel campo delle scienze della vita questo nuovo concetto acquisisce da subito un forte sviluppo e soprattutto in patologia trova il suo massimo utilizzo: l’analisi frattale permette di quantificare con un numero, la dimensione frattale D, l’irregolarità e la complessità di molte strutture patologiche contribuendo in modo oggettivo alla diagnosi e alla prognosi di malattie vascolari, ossee e neoplastiche. Il nostro lavoro si è concentrato sullo studio morfologico del carcinoma prostatico attraverso l’analisi frattale di immagini istologiche effettuate su campioni raccolti negli archivi dell’Anatomia Patologica dell’Università di Siena (Dipartimento di Biotecnologie Mediche). Abbiamo analizzato 90 casi di adenocarcinoma, suddivisi in otto gruppi in base alla crescente gradazione istologica espressa in Gleason score (da 6 a 9), 25 casi di adenoma e 31 casi da cui abbiamo recuperato aree sane da utilizzare come controlli (702 immagini totali). Dai dati ottenuti dall’analisi frattale di tutti i campioni risulta che la complessità geometrica D0 e l’entropia D1 aumentano al progredire della gravità della lesione. Le aree normali mostrano D0=1.63 ± 0.06, D1=1.59 ± 0.07 (p˂0.001), mentre nei campioni neoplastici D0 è compresa tra 1.78 ± 0.05 e 1.88 ± 0.02 mentre D1 varia tra 1.73 ± 0.07 e 1.87 ± 0.02 crescendo linearmente (D0, r = 0.93, p = 0.007, D1, r = 0.89, p=0.02) dalle lesioni con Gleason 6(3+3) a quelle con Gleason 9 (5+4). Gli adenomi mostrano valori di complessità geometrica ed entropia (D0=1.67 ± 0.07, D1=1.64 ± 0.08) statisticamente differenti dai valori delle aree sane (adenomi vs. tessuto sano p<0.03, p˂0.01) e delle aree carcinomatose (adenomi vs. carcinoma p<0.001 per entrambe le dimensioni frattali), con valori intermedi tra quelli sani e tumorali, in accordo con la loro crescita di tipo benigno. Le analisi con le curve ROC mostrano gli alti livelli di sensibilità e specificità (D0, sensibilità = 0.98 e D0 specificità = 0.96, per tutti i Gleason) degli indici frattali, con maggiore sensibilità e specificità per la complessità geometrica (D0) rispetto all’entropia (D1). Con il nostro studio viene confermata la validità dell’analisi frattale nel quantificare la lesione neoplastica e la sua utilità come supporto al patologo durante la valutazione diagnostica e prognostica.