Differential diagnosis of glioblastoma and solitary brain metastasis – the success of artificial intelligence models created with radiomics data obtained by automatic segmentation from conventional MRI sequences

Anotace: Cíl: Cílem naší studie bylo odlišit glioblastom (GBM) od solitární metastázy mozku za pomoci strojových modelů vyvinutých na základě radiomických dat získaných automatickou segmentací nádoru z konvenčích MR skenů pacientů pomocí umělé inteligence. Metody: Naše studie byla prováděna na jednom pracovišti a byla retrospektivní. Do studie bylo zařazeno 35 pacientů s GBM a 25 pacientů se solitární metastázou na mozku, u nichž byla před operací provedena MR mozku s kontrastní látkou. Do programu BraTumIA byly nahrány T1 vážené obrazy, T1 vážené obrazy po podání kontrastní látky, T2 vážené obrazy a T2 vážené obrazy s využitím sekvence fluid attenuated inversion recovery (FLAIR). V programu byly léze pacienta pomocí umělé inteligence rozděleny do čtyř různých segmentů: nekróza, nesytící se solidní oblast, sytící se solidní oblast a peritumorózní edém. Z T1 obrazů po podání kontrastní látky a T2 FLAIR obrazů bylo extrahováno 856 znaků. Pro výběr znaků, optimalizaci modelu a validaci byl použit vnořený (nested) přístup. Byly modelovány umělé neuronové sítě, podpůrný vektorový stroj, náhodný les a naivní bayesovský klasifikátor. Funkce modelu byla hodnocena pomocí přesnosti, senzitivity, specificity a plochy pod křivkou (area under the curve; AUC). Výsledky: Mezi skupinami s GBM a s metastázou nebyly rozdíly ve věku a pohlaví. Nejúspěšnější výsledky byly získány pomocí algoritmu neuronové sítě – byla získána hodnota AUC 0,970. U algoritmů za použití podpůrného vektorové stroje, naivního bayesovského klasifikátoru, logistické regrese či náhodného lesu byly získány hodnoty AUC 0,959, 0,955, 0,955, respektive 0,917. Závěr: V diferenciální diagnostice GBM a solitárních metastáz mozku mohou modely umělé inteligence založené na radiomických datech pomocí automatické segmentace objektivně a s vysokou přesností odlišovat tak, že závislost na prostředku a osobě udržují na nejnižší úrovni za použití prostých konvenčních sekvencí.