Use of magnetic resonance imaging features as radiomic markers in pre-operative evaluation of extra-axial tumor grade

Cover Page

Cite item

Abstract

BACKGROUND: Extra-axial tumors are one of the tumor groups with difficult primary differential diagnostics. Detection and standardization of radiomic markers are one of the main problems of our time.

AIM: To detect radiomic markers for preoperative assessment of extra-axial tumor grade.

MATERIALS AND METHODS: This study retrospective analyzed the magnetic resonance imaging (1.5 T) data of 156 patients with extra-axial tumors. Patients were divided into 2 groups: Group 1 (n=106) with perifocal changes and Group 2 (n=50) with extra-axial tumors without perifocal changes. Diffusion and perfusion sequences were included in the scanning protocol. The areas of interest include (1) the lesion and (2) the area of perifocal changes. Measurements were made from the lesion and the area of perifocal changes on ACD and DSС maps, DCE was analyzed.

RESULTS: The maximum lesion size in Group 1 was 2.2 cm (1.4; 4.3), whereas in 1.2 cm in Group 2 (0.9; 3.5). In Group 1, the diffusion restriction from the lesion was detected in 42 patients (39.6%), whereas 7 (14%) in Group 2. The maximum size of perifocal changes in Group 1 was 2.85 cm (1.5; 4.7). Diffusion restriction was detected in 52 (49.1%) cases. In Group 1, patients with verified meningioma multivariable linear regression analysis showed 3.3-times increase of rCBF of the maximum size of the lesion from the area of perifocal changes (βcoef. 3.3, CI: 1.27; 5.28), p=0.003; however, it demonstrated a 4-time decrease of rCBF (βcoef. 4 CI: -7.46; -0.71), p=0.02.

CONCLUSIONS: Perfusion and diffusion methods combined with anatomical sequences show potential use as radiomic markers for diagnostic assessment and treatment of extra-axial tumors. Further detection of radiomic functional markers from the area of perifocal changes has potential.

About the authors

Tatyana A. Bergen

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: tbergen@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1530-1327
SPIN-code: 5467-7347

MD, Cand. Sci (Med)

Russian Federation, 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055

Ilya A. Soynov

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: i_soynov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3691-2848
SPIN-code: 8973-2982

MD, Cand. Sci (Med)

Russian Federation, 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055

Mariya G. Pustovetova

E. Meshalkin National Medical Research Center

Author for correspondence.
Email: patophisiolog@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2409-8500
SPIN-code: 4694-2576

MD, Dr. Sci. (Med), Professor

Russian Federation, 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055

References

  1. Mahmoud MA, Shihab M, Saad SS, et al. Imaging differentiation of malignant hepatic tumors: radiomics and metabolic features of 18F-FDG PET/CT. REJR. 2021;11(2):165–170. doi: 10.21569/2222-7415-2021-11-1-230-237
  2. Lambin Ph, Rios-Velazquez E, Leijenaar R, et al. Radiomics: extracting more information from medical images using advanced feature analysis. Eur J Cancer. 2012;48(4):441–446. doi: 10.1016/j.ejca.2011.11.036
  3. Singh G, Manjila S, Sakla N, et al. Radiomics and radiogenomics in gliomas: a contemporary update. Br J Cancer. 2021;125(5):641–657. doi: 10.1038/s41416-021-01387-w
  4. Xiaoai K, Qing Z, Lei H, Junlin Z. Differentiating microcystic meningioma from atypical meningioma using diffusion-weighted imaging. Neuroradiology. 2020;62(5):601–607. doi: 10.1007/s00234-020-02374-3
  5. Backer-Grøndahl T, Moen BH, Torp SH. The histopathological spectrum of human meningiomas. Int J Clin Exp Pathol. 2012;5(3):231–242.
  6. Aslan K, Gunbey HP, Tomak L, Incesu L. The diagnostic value of using combined MR diffusion tensor imaging parameters to differentiate between lowand high-grade meningioma. Br J Radiol. 2018;91(1088):20180088. doi: 10.1259/bjr.20180088
  7. Louis D, Perry A, Reifenberger G, et al. The 2016 World Health Organization Classification of Tumors of the Central Nervous System: a summary. Acta Neuropathol. 2016;131(6):803–820. doi: 10.1007/s00401-016-1545-1
  8. Upadhyay N, Waldman A. Conventional MRI evaluation of gliomas. Br J Radiol. 2011;84(2):S107–S111. doi: 10.1259/bjr/65711810
  9. Hale A, Wang L, Strother M, Chambless L. Differentiating meningioma grade by imaging features on magnetic resonance imaging. J Clin Neuroscience. 2018;48:71–75. doi: 10.1016/j.jocn.2017.11.013
  10. Schneider J, Kulason K, White T, et al. Management of tiny meningiomas: to resect or not resect. Cureus. 2017;9(7):е1514. doi: 10.7759/cureus.1514
  11. Heye AK, Culling RD, Hernández MC, et al. Assessment of blood-brain barrier disruption using dynamic contrast-enhanced MRI. A systematic review. Neuroimage Clin. 2014;6:262–274. doi: 10.1016/j.nicl.2014.09.002
  12. Jelescu I, Leppert I, Narayanan S, et al. Dual-temporal resolution dynamic contrast-enhanced MRI protocol for blood-brain barrier permeability measurement in enhancing multiple sclerosis lesions. J Magnetic Resonance Imaging. 2011;33(6):1291–1300. doi: 10.1002/jmri.22565
  13. Essig M, Shiroishi M, Nguyen T, et al. Perfusion MRI: the five most frequently asked technical questions. Am J Roentgenol. 2013;200(1):24–34. doi: 10.2214/ajr.12.9543
  14. Sourbron S, Buckley D. Classic models for dynamic contrast-enhanced MRI. NMR Biomed. 2013;26(8):1004–1027. doi: 10.1002/nbm.2940
  15. Siempis T, Tsakiris C, Alexiou GA, et al. Diagnostic performance of diffusion and perfusion MRI in differentiating high from low-grade meningiomas: A systematic review and meta-analysis. Clin Neurol Neurosurg. 2020;190:105643. doi: 10.1016/j.clineuro.2019.105643

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Linear regression analysis: relation between tumor size and CBF rate

Download (94KB)
3. Fig. 2. Linear regression analysis: relation between tumor size and CBV rate

Download (100KB)
4. Fig. 3. Atypical meningioma: ADC ― apparent diffusion coefficient; CBF ― cerebral blood flow, CBV ― cerebral blood volume, MTT ― mean transit time. Perfusion techniques are not required

Download (175KB)
5. Fig. 4. Algorithm for MR-diagnostics of primarily detected extra-axial tumors.

Download (160KB)

Copyright (c) 2022 Bergen T.A., Soynov I.A., Pustovetova M.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».