İnterstisyel fibrozis zemininde gelişen akciğer kanserlerinde radiomics çalışması
Radiomics study in lung cancers developing on the basis of interstitial fibrosis
Yazar: CENK HEPDURGUN
Danışman: PROF. DR. RECEP SAVAŞ
Ege Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Radyomikler = Radiomics

Özet:
Amaç: Görüntüleme tekniklerinin gelişmesi, akciğer kanserli hastalarda tanı, evreleme, tedavi planlaması ve yanıt değerlendirmesine yönelik tıbbi görüntüleme verilerinin hızla genişlemesini sağlamıştır. Özellikle akciğer kanserine sahip hastalarda radiomics özelliklerin kullanılmasının soliter pulmoner nodüllerin ayırt edilmesinde, tümör prognozunun değerlendirilmesinde, genomik ile korelasyon kurulmasında ve çok daha fazlasında yararlı olduğu bulunmuştur. Bu araştırmada idiyopatik pulmoner fibrozis zemininde gelişen akciğer kanseri bulunan hastaların 3D Slicer Programında radiomics ölçümlerinin yapılması ve elde edilen sonuçların fibrozis zemininde gelişmeyen akciğer kanserlerinin radiomics parametreleri ile karşılaştırılması amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Araştırma retrospektif olarak Ege Üniversitesi Radyoloji Kliniği'nde Ocak 2013 – Eylül 2023 tarihleri arasında idiyopatik pulmoner fibrozis zemininde gelişen ve fibrozs zemininde gelişmeyen akciğer kanseri bulunan 18 yaş üstü 121 hasta çalışmaya dahil edilmiştir. Çalışmamızda akciğer kanseri bulunan 121 hastaya ait BT görüntülerinde elde edilen 3 boyutlu tümörlere herhangi bir ön işlem uygulaması yapılmadan 107 radyomik özellik elde edilmiştir. Araştırmada fibrozis zemininde gelişen akciğer kanserleri olan hastaların demografik bilgilerinin (yaş, cinsiyet) yanı sıra Zeminde IPF varlığı, patoloji sonucu, akciğerdeki kitlenin konumu (lobu, segmenti, boyutları, kavitesi,  Kalsifikasyon durumu, Dansitesi, Hava bronkogramı varlığına bakılavaktır. Ayrıca hastaların akciğer kitlelerinin 3D Slicer'da Radiomics ölçümleri (Elongation, Flatness, Least Axis Length, Major Axis Length, Maximum 2D Diameter Column, Maximum 2D Diameter Row, Maximum 2D Diameter Slice, Maximum 3D Diameter Mesh Volume, Minor Axis Length, Sphericity, Surface Area, Surface Volume Ratio, Voxel Volume,10 Percentile,90 Percentile, Energy, Entropy,  v.b) yapılıp sonuçları karşılaştırılmıştır.
Bulgular: Çalışmada idiyopatik pulmoner fibrozisi olan hastaların yaş ortalamaları, fibrotik akciğeri olmayan grupta yer alan hastaların yaş ortalamalarından anlamlı düzeyde yüksekti (p<0,05). Fibrotik akciğeri olmayan grupta hastaların 48'i (%39,7) erkek olurken idiyopatik pulmoner fibrozisi olan hastaların 52'sinin (%43,0) erkekdi. Fibrotik akciğeri olmayan grupta adenokarsinom tanılı olgular daha çoğunlukta olurken, idiyopatik pulmoner fibrozisi olan grupta çoğunluğu skuamöz hücreli karsinom tanılı olgular oluşturmaktaydı. Çalışmamızda en yaygın histolojik alt tip sırasıyla sağ üst lob ilk sırada yer alırken, onu sırasıyla sağ alt lob, sol alt ve üst loblar takip etmekteydi. Çalışmamızda akciğer kitlelerinin büyük kısmının takip sırasında ortaya çıkmıştır. Çalışmamızda, eğri altında kalan alan değerleri en yüksek olan radyomik özelliklerden GLCM-ld, GLRM-run varience, GLDM-gray level non uniformity, GLSZM-large area emphasis olmak üzere dört farklı matris özelliğinin İPF zemininde gelişen ve fibrotik olmayan zeminde gelişen adenokarsinom ile skuamöz hücreli karsinomun ayrımında anlamlı sonuçlar göstermiştir. Özellikle GLSZM ve GLDM özelliklerinin daha ön planda olduğu gözlenmiştir.
Sonuç: Radiomics ölçümlerin idiyopatik pulmoner fibrozis zemininde gelişen akciğer kanserinde histolojik alt tiplerinin sınıflandırılması için noninvaziv bir tanı aracı olarak kullanılabileceği elde edilmiştir. Akciğer kitlelerinin, geliştikleri akciğer zemininine göre farklı dokusal özellikler göstermesinin tanı, tedavi ve izlem süreçlerinde yeni bir yaklaşım sunabileceğini düşünmekteyiz.
Anahtar Sözcükler: Akciğer Kanseri, İnterstisyel Fibrozis, İdiopatik Pulmoner Fibrozis Radiomics, 3D Slicer

Abstract:
Purpose: The development of imaging techniques has enabled the rapid expansion of medical imaging data for diagnosis, staging, treatment planning and response evaluation in lung cancer patients. Particularly in patients with lung cancer, the use of radiomics features has been found to be useful in distinguishing solitary pulmonary nodules, assessing tumor prognosis, correlating with genomics, and much more. In this study, it was aimed to perform radiomics measurements in the 3D Slicer Program of patients with lung cancer that developed on the basis of idiopathic pulmonary fibrosis and to compare the results obtained with the radiomics parameters of lung cancers that did not develop on the basis of fibrosis.
Materials and Methods: The study was retrospectively conducted on 121 patients over the age of 18 with lung cancer that developed on the basis of idiopathic pulmonary fibrosis and did not develop on the basis of fibrosis, between January 2013 and September 2023 at Ege University Radiology Clinic. In the study, demographic information (age, gender) of patients with lung cancer developing on the basis of fibrosis, as well as the presence of IPF in the background, pathology result, location of the mass in the lung (lobe, segment, dimensions, cavity, calcification status, density, air bronchogram) are examined. In addition, the lung masses of the patients are examined. Radiomics measurements in 3D Slicer (Elongation, Flatness, Least Axis Length, Major Axis Length, Maximum 2D Diameter Column, Maximum 2D Diameter Row, Maximum 2D Diameter Slice, Maximum 3D Diameter Mesh Volume, Minor Axis Length, Sphericity, Surface Area, Surface Volume Ratio, Voxel Volume, 10 Percentile, 90 Percentile, Energy, Entropy, etc.) were made and the results were compared.
Results: In the study, the average age of patients with idiopathic pulmonary fibrosis was significantly higher than the average age of patients in the group without fibrotic lung (p<0.05). In the group without fibrotic lung, 48 (39.7%) of the patients were male, while 52 (43.0%) of the patients with idiopathic pulmonary fibrosis were male. While the majority of cases diagnosed with adenocarcinoma were in the group without fibrotic lung, the majority of cases diagnosed with squamous cell carcinoma constituted the group with idiopathic pulmonary fibrosis. In our study, the most common histological subtype was the right upper lobe, followed by the right lower lobe, left lower and upper lobes, respectively. In our study, most of the lung masses occurred during follow-up. In our study, we found that four different matrix features, namely GLCM-ld, GLRM-run varience, GLDM-gray level non-uniformity, GLSZM-large area emphasis, which are among the radiomic features with the highest area under the curve values, were associated with squamous and adenocarcinomas developing on IPF and non-fibrotic backgrounds. showed significant results in differentiating cell carcinoma. It has been observed that especially GLSZM and GLDM features are more prominent.
Conclusion: It has been concluded that radiomics measurements can be used as a noninvasive diagnostic tool to classify histological subtypes of lung cancer developing on the basis of idiopathic pulmonary fibrosis. We think that the fact that lung masses show different textural characteristics depending on the lung base in which they develop may offer a new approach in diagnosis, treatment and follow-up processes.
Key Words: Lung Cancer, Interstitial Fibrosis, Idiopathic Pulmonary Fibrosis Radiomics, 3D Slicer