Bilgisayarlı tomografide akciğerde izlenen solid dışı nodüllerin benign ve malign ayrımında doku analizinin rolü
The role of texture analysis in the discrimination of benign and malign subsolid nodules in computerized tomography
Yazar: MEHMET AKİF KAMAR
Danışman: PROF. DR. ERKAN YILMAZ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Akciğer hastalıkları = Lung diseases ; Akciğer neoplazmları = Lung neoplasms ; Pulmoner nodül = Pulmonary nodule ; Tomografi-x ışınlı-bilgisayarlı = Tomography-x ray-computed

Özet:
Giriş-Amaç: Akciğer kanserlerinin büyük bir kısmı pulmoner nodül olarak ortaya çıkmaktadır. Ayrıca yapılan incelemelerde akciğer nodülü saptanma oranı artmıştır. Benzer görünüm özellikleri benign ve malign nodüllerin ayrımını zorlaştırır. Radyomik, lezyonları noninvaziv bir dizi gelişmiş görüntüleme özelliği kullanarak tanımlamayı amaçlayan kantitatif görüntüleme alanıdır. Çalışmamızın amacı kontrastlı BT görüntülerinde, subsolid pulmoner nodüllere doku analizi yaparak benign ve malign nodül ayrımını yapmaya yardımcı olabilecek radyomik parametreleri belirlemektir.

Gereç ve Yöntem: Çalışmamızda Ocak 2015-Haziran 2022 tarihleri arasında Dokuz Eylül Üniversitesi Hastanesi'nde tedavi almış subsolid nodülü bulunan hastalar retrospektif olarak taranmıştır. Çalışmaya dahil edilme kriterlerini karşılayan 64 hastanın görüntülemelerinde bulunan 99 pulmoner nodül değerlendirmeye alınmıştır. Kontrastlı toraks BT incelemeleri LifeX yazılım programına entegre edilmiş ve nodüller segmente ve ekstrakte edilerek radyomik kantitatif parametre ölçümleri yapılmıştır. Subsolid nodüllerin tamamında, semisolid nodüllerde ve buzlu cam nodüllerinde malign, premalign ve benign gruplar arasında radyomik parametreler açısından karşılaştırmalar yapılmıştır. Sonrasında premalign ve malign gruplar birleştirilmiştir. Bu aşamada benign nodüller ve premalign-malign nodüller arasında elde edilen veriler istatistiksel olarak analiz edilmiştir.

Bulgular: Araştırmaya 64 hasta katılmıştır. Bu hastaların 39 (%60,9)'u erkek ve 25 (%39,1)'i kadındı. Bu nodüllerden 16 tanesi premalign, 36'sı malign ve 47 tanesi benign olarak tanı almıştır. Subsolid nodüllerde premalign, benign ve malign nodül ayrımında nodül kısa ve uzun aks boyutu ; morfolojik parametrelerden "SurfaceArea", "SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity" ;yoğunluk bazlı parametrelerden "Entropy Log 2 ve 10HU", "UniformityHU" ; GLCM matriksinde "JointEntropyLog 2 ve 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy" ; GLRLM matriksinde "RunLengthNonUniformity" ; NGTDM matriksinde "Coarseness", GLSZM matriksinde "ZoneSizeNonUniformity", "ZoneSizeEntropy" değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmıştır (p<0.05). Benign subsolid nodüllerin premalign-malign nodüller ile karşılaştırılması sonucunda ise nodül kısa aks boyutu, uzun aks boyutu, kontur özellikleri morfolojik parametrelerden "SurfaceArea", "SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity" ;yoğunluk bazlı parametrelerden "Entropy Log 2 ve 10HU", "UniformityHU" ; GLCM matriksinde "JointEntropyLog 2 ve 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy" ; GLRLM matriksinde "RunLengthNonUniformity" ; NGTDM matriksinde "Coarseness", GLSZM matriksinde "NormalizedGrayLevelNonUniformity" değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmıştır(p<0.05)(EAA:0.64-0.71).
Semisolid nodüllerde premalign, benign ve malign nodül ayrımında nodül kısa ve uzun aks boyutu, solid komponent uzun aks boyutu ; morfolojik parametrelerden, "SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity" ;yoğunluk bazlı parametrelerden "Entropy Log 2 ve 10HU", "UniformityHU", "10thPercentileHU" ; GLCM matriksinde "JointEntropyLog 2 ve 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy", "InverseVariance; GLRLM matriksinde "RunLengthNonUniformity", "GrayLevelNonUniformity" ; NGTDM matriksinde "Coarseness", GLSZM matriksinde "GrayLevelNonUniformity", "ZoneSizeNonUniformity", "ZoneSizeEntropy" değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmıştır (p<0.05). Semisolid nodüllerde benign nodüllerin premalign-malign nodüllerden ayrımında nodül kısa ve uzun aks boyutu, solid komponent uzun aks boyutu ; morfolojik parametrelerden, "SurfaceArea" ,"SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity" ;yoğunluk bazlı parametrelerden "Entropy Log 2 ve 10HU", "UniformityHU", "RangeHU" ; GLCM matriksinde "JointEntropyLog 2 ve 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy", "InverseVariance", ", "Correlation", "AngularSecondMoment" ; GLRLM matriksinde "RunLengthNonUniformity", "GrayLevelNonUniformity" ; NGTDM matriksinde "Coarseness", "Complexity", GLSZM matriksinde "GrayLevelNonUniformity", "ZoneSizeNonUniformity", "ZoneSizeEntropy" değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmıştır (p<0.05) (EAA:0.65-0.86).

Sonuç: Subsolid nodüllerin benign, premalign ve malign ayrımında bazı radyomik özelliklerin destekleyici olarak kullanılabileceği düşünülmüştür. Bu parametreler buzlu cam nodüllerine kıyasla semisolid nodüllerde daha anlamlıdır.

Abstract:
Introduction-Aim: Most of the lung cancers occur as pulmonary nodules. In addition, the detection rate of lung nodules increased in the examinations. Similar appearance features make it difficult to distinguish between benign and malignant nodules. Radiomics is a field of quantitative imaging that aims to identify lesions using a noninvasive set of advanced imaging features. The aim of our study is to determine radiomic parameters that can help to differentiate benign and malignant nodules by performing texture analysis on subsolid pulmonary nodules on contrast- enhanced CT images.

Materials and Methods: In our study, patients with subsolid nodules who received treatment at Dokuz Eylul University Hospital between January 2015 and June 2022 were retrospectively screened. 99 pulmonary nodules found in the imaging of 64 patients who met the inclusion criteria were included in the evaluation. Contrast- enhanced chest CT examinations were integrated into the LifeX software program and radiomic quantitative parameter measurements were made by segmenting and extracting the nodules. Comparisons were made between malignant, premalignant and benign groups in terms of radiomic parameters in all subsolid nodules, semisolid nodules and ground glass nodules. Afterwards, premalignant and malignant groups were combined. At this stage, the data obtained between benign nodules and premalignant-malignant nodules were analyzed statistically.

Results: 64 patients participated in the study. Of these patients, 39 (60.9%) were male and 25 (39.1%) were female. Of these nodules, 16 were diagnosed as premalignant, 36 as malignant, and 47 as benign. Nodule short and long axis size in the differentiation of premalignant, benign and malignant nodules in subsolid nodules; "SurfaceArea", "SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity" from morphological parameters; "Entropy Log 2 and 10HU", "UniformityHU" from density-based parameters; "JointEntropyLog 2 and 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy" in GLCM matrix; "RunLengthNonUniformity" in the GLRLM matrix; A statistically significant difference was found in the values of "Coarseness" in the NGTDM matrix, "ZoneSizeNonUniformity" and "ZoneSizeEntropy" in the GLSZM matrix (p<0.05). As a result of the comparison of benign subsolid nodules with premalignant-malignant nodules, the short axis size, long axis size, contour features of the nodule were determined by the morphological parameters "SurfaceArea", "SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity"; density-based parameters "Entropy Log 2 and 10HU". , "UniformityHU" ; "JointEntropyLog 2 and 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy" in GLCM matrix; "RunLengthNonUniformity" in the GLRLM matrix; A statistically significant difference was found in the values of "Coarseness" in the NGTDM matrix and "NormalizedGrayLevelNonUniformity" in the GLSZM matrix (p<0.05) (AUC: 0.64-0.71).
In semisolid nodules, in the differentiation of premalignant, benign and malignant nodules, nodule short and long axis size, solid component long axis size; "SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity" from morphological parameters; "Entropy Log 2 and 10HU", "UniformityHU", "10thPercentileHU" from density-based parameters; In GLCM matrix "JointEntropyLog 2 and 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy", "InverseVariance; "RunLengthNonUniformity", "GrayLevelNonUniformity" in GLRLM matrix; A statistically significant difference was found in the values of "Coarseness" in the NGTDM matrix, "GrayLevelNonUniformity", "ZoneSizeNonUniformity", "ZoneSizeEntropy" in the GLSZM matrix (p<0.05). In semisolid nodules, in distinguishing benign from premalignant and malignant nodules, nodule short and long axis size, solid component long axis size; "SurfaceArea" , "SurfaceToVolumeRatio", "Compacity", "IntegratedIntensity" from morphological parameters; "Entropy Log 2 and 10HU", "UniformityHU", "RangeHU" from density-based parameters; "JointEntropyLog 2 and 10HU", "DifferenceEntropy", "SumEntropy", "InverseVariance", ", "Correlation", "AngularSecondMoment" in GLCM matrix; "RunLengthNonUniformity", "GrayLevelNonUniformity" in GLRLM matrix; A statistically significant difference was found in the values of "Coarseness", "Complexity" in the NGTDM matrix, "GrayLevelNonUniformity", "ZoneSizeNonUniformity", "ZoneSizeEntropy" in the GLSZM matrix (p<0.05)(AUC:0.65-0.86).

Conclusion: It was thought that some radiomic features could be used as supportive in the differentiation of benign, premalignant and malignant subsolid nodules. These parameters are more significant in semisolid nodules compared to ground glass nodules.