Karaciğer kitlelerinin karakterizasyonunda manyetik rezonans görüntüleme tabanlı doku analizi özelliklerinin kullanımı
Use of magnetic resonance imaging based texture analysis features in characterization of liver masses
Yazar: HALİL İBRAHİM DURAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KOPLAY
Selçuk Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyodiagnostik Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Amaç: Karaciğerde yer alan fokal lezyonların karakterizasyonu öncelikli tedavi yöntemini belirlemede ve tedavi sonuçlarının başarısını arttırmada önem arz etmektedir. Bu çalışmada karaciğerde sık görülen solid kitlelerin doğru tespiti ile teşhisinde ve karakterize edilmesinde manyetik rezonans görüntüleme tabanlı doku analizi parametrelerinin rolünü araştırmak amaçlanmıştır.
  Gereç ve Yöntem: Çalışmaya Ocak 2014 ile Haziran 2020 tarihleri arasında malign karaciğer kitlelerinden 29 tane hepatoselüler karsinom (HSK), 22 tane kolanjioselüler karsinom (KSK), 33 tane hepatik metastaz (HM) ile benign karaciğer kitlelerinden 26 tane hemanjiom ve 28 tane fokal nodüler hiperplazi(FNH) olmak üzere toplam 138 hasta dahil edilmiştir. Dört farklı MR sekansındaki (T2A, ADC, postkontrast arteryel ve portal venöz faz) görüntüler üzerinden iş istasyonunda (Olea Sphere 3.0,France) aksiyal planda maksimum lezyon çapını içerecek  şekilde manuel ilgi bölgesi(ROI) çizilerek toplam 17 adet doku parametresi (entropy,mean, median, skewness, variance, uniformity, contrast, correlation, sum average, sum entropy, sum of squares, short run emphasis, long run emphasis, gray level non uniformity, run length non uniformity, low gray level run emphasis, high gray level run emphasis) ölçüldü. Veriler SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) 22.0 paket programı ile değerlendirildi. Anlamlılık düzeyi olarak p<0,05 alındı.
  Bulgular: Çalışılan 17 doku parametresinden , benign ve malign lezyonların ayrımında T2A görüntülerde 11, ADC görüntülerde 14, postkontrast arteryel faz görüntülerde 5 ve portal venöz faz görüntülerde 7 parametre; benign lezyonların ayrımında T2A görüntülerde 6, ADC'de 6, postkontrast arteryel fazda 7 ve portal venöz fazda 7 parametre  anlamlı artış veya azalma göstermiştir(p<0,05).
   Benign ve malign grup ayrımında T2A görüntülerde sum average (p=0,049) ve HGLRE (p=0,018), ADC'de mean (0,092), arteryel fazda long run emphasis (p=0,203) ve RLNU (p=0,04), portal venöz fazda uniformity (0,001), sum average (p=0,001), sum of squares (p=0,019), LGLRE (p=0,024) ve HGLRE (p=0,001) lojistik regresyon analizi sonucunda en anlamlı doku parametreleri olarak tespit edilmiştir. Bu parametrelerden oluşan regresyon analizinin sensitivitesi %86,6 spesifitesi %71,2 doğruluk oranı ise %80,6 bulunmuştur (EAA:0,789). 
  Benign lezyonlardan FNH ve hemanjiom ayrımında lojistik regresyon analizi sonucunda T2A MR görüntülemede ayrımda fayda sağlayabilecek doku parametresi bulunamadı. ADC haritasında variance (p=0,349) ve long run emphasis (p=0,465), arteryel fazda median (p=0,982), portal venöz fazda median (p=0,147), contrast (p=0,026), sum entropy (p=0,034), sum of squares (p=0,072), GLNU (p=0,173), LGLRE (p=0,278) ve HGLRE (p=0,125) parametrelerini içeren lojistik regresyon modeli en faydalı doku özellikleri olarak tespit edilmiştir. FNH'ı tespit etmede yapılan regresyon modelinin sensitivitesi %96,2 spesifitesi %100 doğruluk oranı ise %98,1 olarak bulunmuştur (EAA:0,981). 
  Malign lezyonların analizinde HSK-KSK alt grubundan kaynaklanan farklılık tespit edilmedi. Üçlü karşılaştırmada anlamlı farklılık gösteren T2A MRG'deki skewness ve sum of squares parametreleri de gruplararası karşılaştırmada anlamlı farklılık göstermemekteydi (p>0,05). En anlamlı ölçüm değerleri arteryel fazda HM-KSK arasında RLNU parametresinde (p=0,013), portal venöz fazda HM-HSK arasında LGLRE (p=0,013) parametresi arasında tespit edildi.
  Sonuç: Karaciğer kitlelerinde manyetik rezonans tabanlı doku analizi kullanılarak ayırıcı tanı yapılabilir. İnvaziv yöntemler kullanılmadan, tanı amaçlı elde edilen MR görüntülerinden benign ve malign karaciğer tümörleriyle subtiplerinin ayrımı mümkün olabilecek yanı sıra tümörün heterojenitesi ile agresifliğinin değerlendirilmesiyle biyolojik davranışı tahmin edilebilecek; böylece bireye özgü klinik karar vermede hekimler tarafından yardımcı olarak kullanılabilecektir.
  Anahtar kelimeler: Karaciğer kitleleri; manyetik rezonans görüntüleme; doku analizi

Abstract:
Aim: Characterization of focal lesions in the liver is important in determining the priority treatment method and increasing the success of treatment results. In this study, it was aimed to investigate the role of magnetic resonance imaging-based texture analysis parameters in the accurate detection, diagnosis and characterization of solid masses in the liver.
Method: A total of 138 patients, including 29 hepatocellular carcinoma(HCC), 22 cholangiocellular carcinoma(CCC), 33 hepatic metastasis(HM) from malignant liver masses and 26 hemangiomas and 28 focal nodular hyperplasia(FNH) from benign liver masses between January 2014 and June 2020, were included in the study. In four different MR sequences (T2W, ADC, postcontrast arterial and portal venous phase) over images, total of 17 texture parameters (entropy, mean, median, skewness, variance, uniformity, contrast, correlation, sum average, sum entropy, sum of squares, short run emphasis, long run emphasis, gray level non uniformity(GLNU), run length non uniformity(RLNU), low gray level run emphasis(LGLRE), high gray level run emphasis(HGLRE)) measured were drawn manually on the workstation (Olea Sphere 3.0, France), including the maximum lesion diameter on the axial plane. Data were evaluated with SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) 22.0 package program. p<0.05 was taken as the significance level.
Results: Among the 17 texture parameters studied, 11 parameters in T2W images, 14 in ADC images, 5 in postcontrast arterial phase images and 7 parameters in portal venous phase images in the differentiation of benign and malignant lesions; 6 parameters in T2W images, 6 in ADC, 7 in postcontrast arterial phase and 7  in portal venous phase in the differentiation of benign lesions showed significant increase or decrease(p<0.05). 
  In the differentiation of benign and malignant groups, sum average (p=0.049) and HGLRE (p=0.018) in T2W images; mean (0.092) in ADC; long run emphasis (p=0.203) and RLNU (p=0.04) in arterial phase; uniformity (0.001), sum average (p=0.001), sum of squares (p=0.019), LGLRE (p=0.024) and HGLRE (p=0.001) in the portal venous phase were determined as the most significant texture parameters as a result of logistic regression analysis. The sensitivity of the regression analysis consisting of these parameters was 86.6%, the specificity was 71.2%, and the accuracy rate was 80.6% (AUC:0.789)    
  As a result of logistic regression analysis in the differentiation of FNH and hemangioma from benign lesions, no texture parameter that can be useful in the differentiation of T2W MR imaging was found. Variance (p=0.349) and long run emphasis (p=0.465) in ADC map; median (p=0.982) in arterial phase; median (p=0.147), contrast (p=0.026), sum entropy (p=0.034), sum of squares (p=0.072), GLNU (p=0.173), LGLRE (p=0.278) and HGLRE (p=0.125) in portal venous phase logistic regression model including these parameters were identified as most useful texture features. The sensitivity of the regression model for detecting FNH was 96.2%, the specificity was 100%, and the accuracy rate was 98.1% (AUC:0.981).
   In the analysis of malignant lesions, no difference was detected due to the HCC-CCC subgroup. The skewness and sum of squares parameters in T2W MRI, which differed significantly in the triple comparison, were also not significantly different in the intergroup comparison (p>0.05). The most significant measurement values were between HM-CCC in arterial phase in RLNU parameter (p=0.013), between HM-HCC in portal venous phase in LGLRE (p=0.013) was found.
Conclusion: Differential diagnosis can be made in liver masses using magnetic resonance-based texture analysis.Without using invasive methods, it will be possible to distinguish benign and malignant liver tumors and their subtypes from MR images obtained for diagnostic purposes, additionally by evaluating the heterogeneity and aggressiveness of the tumor, its biological behavior can be predicted thus, it can be used as an aid by physicians in individual clinical decision making.
         Keywords: Liver masses; magnetic resonance imaging; texture analysis