Benign ve malign kas-iskelet sistemi tümörlerinin ayrımında monoeksponansiyel difüzyon ağırlıklı görüntüleme, intravoxel incoherentmotion ve difüzyon kurtozis modellerinin kullanıldığı multiparametrik yaklaşım
Multiparametric analysis of monoexponential, intravoxelincoherent motion, and diffusion kurtosis models for differentiation of benignand malignant musculoskeletal tumors
Yazar: SEVTAP ARSLAN SARIKAYA
Danışman: PROF. DR. FATMA BİLGE ERGEN
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Difüzyon manyetik rezonans görüntüleme = Diffusion magnetic resonance imaging ; Kas-iskelet hastalıkları = Musculoskeletal diseases ; Kemik neoplazmları = Bone neoplasms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Prospektif çalışmalar = Prospective studies ; Teşhis = Diagnosis ; Teşhis teknikleri ve prosedürleri = Diagnostic techniques and procedures

Özet:
Arslan Sarıkaya S, Benign ve malign kas-iskelet sistemi tümörlerinin ayrımında monoeksponansiyel difüzyon ağırlıklı görüntüleme, intravoxel incoherent motion ve difüzyon kurtozis modellerinin kullanıldığı multiparametrik yaklaşım, Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi, Radyoloji Anabilim Dalı,
Uzmanlık Tezi, Ankara, 2021.

Bu çalışmada benign ve malign kas-iskelet sistemi tümörlerinin ayrımında monoeksponansiyel DAG, IVIM ve DK yöntemlerinin birlikte kullanıldığı multiparametrik yöntemin etkinliği araştırılmıştır. Prospektif olarak, Ağustos 2019-Kasım 2020 tarihleri arasında kemik ve yumuşak doku tümörü olan 50 olgu (ortalama yaş 32.80, yaş aralığı: 5-82 yaş) çalışmaya dahil edilmiştir. Toplam 28 olguda malign (13 kadın, 15 erkek, ortalama yaş: 30.36, yaş aralığı: 5-70 yaş), toplam 22 olguda benign (12 kadın, 10 erkek, ortalama yaş: 35.90, yaş aralığı: 7-82 yaş) kas-iskelet sistemi tümörü (kemik tümörleri benign/malign: 8/19, yumuşak doku tümörleri benign/malign: 14/9) saptanmıştır. Tüm olgularda DAG (ADC), IVIM (D,
D* ve f) ve DK (D ve K) parametrelerinin volümetrik ve minimum değerlerinin malign ve benign tümör ayrımındaki rolü değerlendirilmiştir. Bu parametreler non-miksoid non-kondroid (benign/malign: 12/20) ve miksoid ve kondroid tümörler (benign/malign: 10/8) için ayrıca değerlendirilmiştir. Tüm tümörler birlikte değerlendirildiğinde malign ve benign tümörlerin D*vol, Kvol, Kmin, ADCmin ve DIVIM-min değerlerinin istatistiksel anlamlı fark gösterdiği (P sırasıyla; 0.045, 0.002, 0.001, 0.026 ve 0.015), malign tümörlerde D*vol, Kvol ve Kmin değerlerinin daha yüksek; ADCmin ve DIVIM-min değerlerinin daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Tüm tümörlerde malign ve benign ayrımında en yüksek hassasiyeti %75 ile D*vol değeri, en yüksek tanısal performansı Kmin değeri (EAA: 0.760) göstermiştir. Non-miksoid
non-kondroid tümörler ayrı değerlendirildiğinde malign ve benign tümörlerin D*vol, Kvol, Kmin, ADCmin, DIVIM-min ve Dkurtozis-min değerlerinin istatistiksel anlamlı fark gösterdiği (P sırasıyla; 0.013, 0.035, 0.002, 0.005, 0.002 ve 0.025), malign tümörlerde D*vol, Kvol ve Kmin değerlerinin daha yüksek; ADCmin, DIVIM-min ve Dkurtozis-min değerlerinin daha düşük olduğu saptanmıştır. Non-miksoid non-kondroid
tümör alt grubunda malign ve benign tümör ayrımında en yüksek hassasiyeti %95 ile D*vol ve DIVIM-min değerleri, en yüksek tanısal performansı ise Kmin değeri (EAA: 0.825) göstermiştir. ROC analizinde tüm tümörler ve non-miksoid non-kondroid tümör grubunda malign ve benign tümör ayrımında istatistiksel anlamlı farklılık gösteren D*vol, Kvol, Kmin, ADCmin, DIVIM-min ve Dkurtozis-min kesim değerleri sırasıyla 7.07/7.033x10-3 mm2/sn, 0.725/0.719, 0.931/0.793, 1.027/1.027x10-3 mm2/sn, 0.999/0.999x10-3 mm2/sn, 1.132/1.132x10-3 mm2/sn bulunmuştur. Miksoid ve kondroid tümörlerde benign ve malign tümörlerin DAG, IVIM ve DK parametrelerinin volümetrik ve minimum değerleri arasında istatistiksel anlamlı fark
saptanmamıştır. Malign ve benign tümörlerin ayrılmasında DAG, IVIM ve DK yöntemlerinin tek başına tanısal performansları arasında istatistiksel anlamlı fark saptanmamıştır (P>0.05). Tüm tümörler için malign ve benign ayrımında en yüksek tanısal performansı gösteren Kmin değeri ile bu değerden daha yüksek tanısal performans gösteren üç model (1.model: Kmin+DIVIM-min, EAA: 0.783; 2.model: Kmin+ADCmin, EAA: 0.801; 3.model: Kmin+ADCmin+DIVIM-min, EAA: 0.801) karşılaştırıldığında, EAA değerleri arasında istatistiksel anlamlı fark saptanmamıştır (P>0.05).

Anahtar Kelimeler: Kas-iskelet sistemi tümörleri; Difüzyon ağırlıklı görüntüleme;
'Intravoxel incoherent motion'; Difüzyon kurtozis; Multiparametrik

Abstract:
Arslan Sarikaya S, Multiparametric analysis of monoexponential diffusion-weighted imaging, intravoxel incoherent motion, and diffusion kurtosis models for differentiation of benign and malignant musculoskeletal tumors, Hacettepe University, Faculty of Medicine, Department of Radiology, Thesis In Radiology, Ankara, 2021.

The aim of our study was to evaluate the value of multiparametric analysis of monoexponential DWI, IVIM and DK models for differentiating benign and malignant musculoskeletal tumors. Between Aug 2019 to Nov 2020, a total of 50 patients (mean age: 32.8 years, range: 6-82 years) with benign and malignant musculoskeletal tumors were included prospectively. They were 28 cases of malignant tumors (13 female, 15 male patients, mean age: 30.36 years, range: 5-70 years) and 22 cases of benign tumors (12 female, 10 male, mean age: 35.90 years,range: 7-82 years) (bone tumors benign/malignant: 8/19, soft tissue tumors
benign/malignant: 14/9). For all tumors, volumetric and minimum values of DWI (ADC), IVIM (D, D*,f), and DK (D, K) parameters were measured and compared between all benign and malignant tumors. These parameters were evaluated seperately for non-myxoid non-condroid (benign/malignant: 12/20) and myxoid and chondroid tumors (benign/malignant: 10/8). In all tumor group, D*vol, Kvol, Kmin, ADCmin, and DIVIM-min values showed statistically significant differences between malignant and benign tumors (P= 0.045, 0.002, 0.001, 0.026 and 0.015, respectively). D*vol, Kvol, and Kmin values were significantly higher, ADCmin and DIVIM-min values were significantly lower in malignant tumors compared with benign tumors. ROC analysis demonstrated that D*vol had the highest sensitivity with 75% and Kmin had the highest diagnostic performance with AUC of 0.760. In non-myxoid non-chondroid tumor group, D*vol, Kvol, Kmin, ADCmin, DIVIM-min, and Dkurtozis-min values showed statistically significant differences between malignant and benign tumors (P= 0.013, 0.035, 0.002, 0.005, 0.002, and 0.025, respectively). D*vol, Kvol, and Kmin values were significantly higher, ADCmin, DIVIM-min, and Dkurtozis-min values were significantly lower in malignant tumors compared with benign tumors. ROC analysis demonstrated that D*vol and DIVIM-min had the highest sensitivity with 95%, and Kmin had the highest diagnostic performance with AUC of 0.825. The cut-off values of D*vol, Kvol, Kmin, ADCmin, DIVIM-min, and Dkurtosis-min for discrimination of benign and malignant tumors in all tumor group and non-myxoid non-chondroid tumor group were as follows, respectively: 7.07/7.033x10-3 mm2/sn, 0.725/0.719,0.931/0.793, 1.027/1.027x10-3 mm2/sn, 0.999/0.999x10-3 mm2/sn, 1.132/1.132x10-3 mm2/sn. There was no significant differences in DWI, IVIM, and DK parameters to differentiate between benign and malignant myxoid chondroid tumors. In multivariate logistic regression analysis, no significant difference was detected
between the diagnostic performance of DWI, IVIM, and DK in differentiating benign and malignant tumors. Three prediction models were designed, which demonstrated higher diagnostic performance than Kmin: 1st model: Kmin+DIVIM-min, 2nd model: Kmin+ADCmin, 3rd model: Kmin+ADCmin+DIVIM-min. ROC analyses of three logistic regression models showed that the ROC AUC of predicted probability increased by adding parameters to Kmin (AUC of 1st model: 0.783, 2nd model: 0.801, 3rd model: 0.801) without statistically significant differences (P >0.05).

Keywords: Musculoskeletal tumors; Diffusion-weighted imaging; Intravoxel incoherent motion; Diffusion kurtosis; Multiparametric