Evaluation of PulmonaryNodules

Adam Guttentag M.D.

All photos retain the copyrights of their original authors

© Adam Guttentag, MD

Solitary Pulmonary Nodule

Focal mass lessthan 3 cm indiameter

Solitary Pulmonary Nodule

Long differential diagnosis.

About half of nodules seen on CXR will beneoplasm.

Primary lung cancer

Carcinoid

Metastasis

Malignant rate of those seen by CT issmaller due to their smaller size.

Pulmonary Nodule

First…you must see it.

Missed Nodules

Failure of search

nodule never scanned by viewer’s eye

“Tunnel vision” (looking for something else)

Satisfaction of search (“instant happiness” syndrome)

Failure of perception

area of nodule scanned but no nodule is recognized

most common cause of a true miss

failure to compare with old films

Errors of interpretation

nodule noted but interpreted as something else

Common locations ofmissed nodules

Quick– do you see a nodule?

How about now?

Low density nodule ishard to see if hidingunder a rib

Beware of tunnel vision!

 Critical Questions

Is it new or growing?

GET OLD FILMS!

Even if it’s from another facility.

Stability for more than two years implies benignity.

Avoid the entire worry and workup!

 Is it in the lung?

Beware of calcified rib ends, skin tags, pleural plaques, boneislands, nipples, etc.!

What does it look like?

Techniques for NoduleEvaluation

Start simple if you can!

Oblique or lordotic views

Low kVp films (rib technique)

CT

(MRI)

Nipple shadows

?

Apical lordotic view

Old film

Standard technique

Rib technique

CT — what to evaluate

Size

Borders

Internal characteristics

Enhancement

Location/bronchial relations

Needle vs. bronchoscopic bx

ARE THERE ANY OTHER NODULES?

Changes differential diagnosis

Does Size Matter?

Masses >3 cm : >80% are malignant.

Nodules <2cm: 80% are benign.

But: 42% of cancers are <2 cm and 15%are <1 cm

These will increase as more cancers are foundincidentally or by screening

Borders

Malignant

Lobulated

Spiculated

Irregular

Borders

Benign

Smooth

(but 21% of malignantnodules are smooth,esp. metastases)

Calcification

Benign

Only 38-63% ofbenign nodules

Laminated

Dense central(“popcorn”)

Entire nodule

Malignant

Ca++ seen in up to 6% ofcases

Stippled

Granular

Eccentric

Especially common incarcinoid tumor, adenoCa

Hamartoma:“Popcorn”Ca++

Granuloma:laminatedCa++

Squamous cellCa: “stippled”Ca++

Patterns ofcalcification

Other benign characteristics

Fat in nodule

Density -40 HU to -120 HU

Seen in 50% of hamartomas

Smooth cavity wall, <4mm thick

Wall >16mm is usually malignant

Hamartoma with fat

The Indeterminate Nodule

Unfortunately, this includes most nodules.

No benign features:

Fat

Benign calcification

Stability of size

Sometimes it’s easy…

Evaluation of indeterminatenodules

Growth rate

Need old study to compare

Doubling time <30  or >730 days almostalways means benign

REMEMBER: doubling in volume means only a4 → 5 mm diameter growth.

So very subtle growth in diameter can mean adoubling in volume

Tiny nodules are hard to measure consistently

Need thin sections for measurement

Evaluation of indeterminatenodules

Risk assessment using Bayesian analysis

Uses nodule and patient characteristics

E.g.: age, smoker, size, location,growth rate

Determine probability of malignancy (Pca)using likelihood ratios (LR)

Likelihood ratios for individualcharacteristics

Spiculated margin5.54

>3 cm5.23

>70 y.o. 4.16

Malignant growth rate3.40

Smoker2.27

Upper lobe1.22

<1 cm0.52

Smooth margins0.30

30-39  y.o. 0.24

Never smoked0.19

20-29 y.o. 0.05

Benign calcification0.01

Benign growth rate0.01

Bayesian analysis

Example: smooth 8 mm SPN

35 y.o. nonsmoker   Pca = 0.01

70 y.o.  smoker   Pca = 0.50

Observe 1st patient, biopsy 2nd

CT nodule enhancement

“Poor man’s PET”

CT enhancement

Give bolus of IV contrast, scan repeatedlythrough nodule over ~5 minutes

Need good technique, thin slices, nomotion or other artifact

Need nodule at least 6-8 mm

CT nodule enhancement

Increase in nodule density more than 15 HU:

High sensitivity for dx of cancer (98%)

Few false negatives

Fair specificity (58%)

Some benign lesions enhance.

Raising threshold to 20 HU increases specificity

Very good as negative test.

19 HU

54 HU

Positron Emission Tomography(PET)

Uptake of FDG is related to glucosemetabolism of tissue

Low uptake usually = benign

Very few malignant nodules >1 cm arecalled benign

High sensitivity for malignancy

Some benign nodules have uptake

Lower specificity for malignancy

(See CT enhancement)

PET

For benign nodules:

Sensitivity = 96%

Specificity = 88%

Accuracy = 94%

Negative result in SPN >1 cm allowsradiographic follow up.

False negatives: Well differentiated cancer(BAC) and carcinoid.

PET

Primary tumor

Mediastinal nodes

Pulmonary mets

PET

Beware the false positive!

Granulomatous diseases and chronic inflammation

Needle biopsy = TB

The Real Problem

You’ve found a nodule!

Now… you must decide what the heck todo about it.

What to do with your patientwith a nodule?

Is it likely to be cancer?

How big is it?

Nodule >1 cm:  plenty of options:

CT follow up

PET

CT enhancement

FNABx

Nodule <1 cm

Difficult to biopsy with needle

PET not reliable as negative test

CT enhancement difficult because of  volume averaging, motion

Bronchoscopy has poor sensitivity

Small pulmonary nodules

High prevalence of indeterminatepulmonary nodules in asymptomatic highrisk patients at CT:

Mayo Clinic (MN): 51%

89% <8mm

22 cancers in 1500 patients screened (1.5%)

ELCAP study (NYC): 23%

27 cancers in 1000 patients screened (2.7%)

Ditzels

We see lots of tiny nodules (“ditzels”) <5mm

More and more as scanners get better and slicewidth gets thinner.

We don’t really know what to do with them.

Tiny nodules are overwhelmingly benign.

But…all cancers start small, don’t they?

Follow up of nodules — how soon?

Say a nodule grows from 4 to 5 mm.

It has doubled in volume.

But is that real? It’s hard to measure nodules that small.

Measurement depends on measurer, phase ofinspiration during scan, windowing of image.

Accurate measurements are critical to follow up.

Early CT follow up:Wasting time?

Average doubling time for smallsolid nodules is about fivemonths.

It’s unlikely that a tiny nodulewill grow more than 1 mm in 3months

If we can’t be sure that a nodulehas grown, it makes no sense tofollow these tiny nodules in 3months.

Ditzels

For nodules <10 mm: does early (< 12 month)follow up allow earlier cancer dx?

Retrospective look at ELCAP (NYC screening) data:

For 378 nodules <5mm, none would have beendiagnosed as cancer based on early repeat CT.

Uncertain or no growth seen on early repeat CT, or noneat 12 month follow up.

For 238 nodules 5-9mm, 13 (5%) would have beendiagnosed as cancer based on early repeat CT.

Argument for earlier follow up of nodules >5mm.

Henschke et al Radiology 2004;231:164-168Henschke et al Radiology 2004;231:164-168

Does it cause harm to follow upnodules that prove malignant?

For cancers <3 cm, there is controversy aboutwhether survival is better with smaller tumorsize.

Highly malignant tumors are likely metastasize whilestill small. Survival for stage 1A tumors only 50-85%

For less aggressive tumors, staging will not change ifbiopsy or surgery is delayed for several months.

So there may be no harm in waiting to be sure asmall nodule is growing before pursuingaggressive dx.

Risk of delayed diagnosis must be balanced byrisks and expense of invasive diagnostic tests ormultiple follow up CT scans.

Fleischner Societyproposed follow up recommendationsfor small solid nodules

Low risk patients

<4mm, no F/U

4-6 mm, F/U in 12  months,stop if no change.

6-8mm, F/U in 6-12 months,then up to 18-24 months if nochange.

>8mm, CT F/U 3, 9, 24 monthsor PET/enhanced CT/bx

High risk patient

<4mm F/U 12 months, stop ifno change

4-6 mm, F/U 6-12 months, then18-24 months if no change

6-8 mm, F/U 3-6 months, then18-24 months if no change

>8 mm, same as for low riskpatients

Review Questions

For a patient whose chest radiograph shows a10mm pulmonary nodule, the appropriate nextstep is:

1.PET scan

2.CT scan

3.Oblique radiographs with nipple markers

4.Search for old chest radiograph

Appropriate diagnostic tests for a new 15mm nodule in a smoker include all except:

1.CT scan

2.PET scan

3.Needle biopsy

4.MRI scan

Appropriate follow up for a 3 mm nodulediscovered incidentally in a 45 year oldsmoker:

1.None

2.6-12 month CT scan without contrast

3.PET scan

4.Wedge resection

5.Pulmonary consultation

Additional reading

Swenson et al: Lung nodule enhancement at CT:multicenter study. Radiology 2000; 214: 73-80.

Henschke et al CT screening for lung cancer:suspiciousness of nodules according to size on baselinescans. Radiology 2004; 231:164-8.

Gupta et al: Mediastinal lymph node sampling followingFDG-PET imaging in lung cancer staging.Chest 2001;120:521-7.

Cummings SR et al  Estimating the probability ofmalignancy in solitary pulmonary nodules. A Bayesianapproach. Am Rev Respir Dis 1986 134(3):449-52.

The End

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