Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/150300
Author(s): Vasco Manuel Calheiros de Figueiredo Geada Trigo
Title: A study on using radiomic analysis to examine hostile neck anatomy in abdominal aortic aneurysms
Issue Date: 2023-06-15
Abstract: Objective: Abdominal aortic aneurysm may be corrected by Endovascular Aneurysm Repair if an anatomically viable sealing zone for endoprosthesis is available in the proximal aneurysm neck. Radiomics is an image analysis procedure that examines large and convoluted data from medical images to untangle complex hidden patterns. We propose that using radiomics to assess aneurysm necks can accurately determine adequacy of neck anatomy for endoprosthesis sealing. Methods: This observational, retrospective, cross-sectional, single-center pilot analysis included 38 patients that underwent Endovascular Aneurysm Repair in a tertiary institution between 2009 and 2019 and had preoperative computed tomography and computed tomographic angiography available. A software of endovascular repair planning was used to classify patients as having "non-hostile" or "hostile" proximal aneurysm neck, based on neck diameter, extension, conicity, calcification, and angulation. 3D radiomic models of the proximal sealing zones were manually segmented from computed tomography scans by two independent observers, using an open-source medical imaging program. A python package was used to extract 107 radiomic features from each segmentation. Features with highest inter-observer agreement were analyzed using partial least squares-discriminant analysis to identify the strongest predictive features for differentiating "non-hostile" from "hostile" necks. A bootstrapping analysis was performed to assess feature uncertainty. Results: Among the 38 patients included in this study, 22 had "hostile" neck, of which 13 had only one hostile feature, 5 had two hostile features, and 4 had three hostile features. 18 radiomic features stood out as having the strongest inter-observer agreement, with an intercorrelation coefficient >0.9. 15 of these features were texture-based and 3 were first-order; no shape-based features were identified. Bootstrapping analysis allowed the distinction of two groups, corresponding to "non-hostile" and "hostile" neck. The model had an area under the curve of 0.802, a sensitivity of 80.4%, and a specificity of 80.0%. These results suggest that the overwhelming majority of radiomics analysis with a "non-hostile" neck result could accurately predict proximal sealing zone suitability. Conclusions: This study leveraged radiomic analysis in tandem with discriminant analysis to extract features that might explain differences between patients with non-hostile versus hostile necks for endoprosthesis sealing. This methodology might help decide whether endovascular repair is suitable or other treatment modalities should be explored. Additional research with a larger and powered cohort is essential to verify the relevance of using radiomic analysis to support medical decisions.
Description: Objetivo: O aneurisma da aorta abdominal pode ser corrigido através de Reparação Endovascular de Aneurisma se uma zona de selagem anatomicamente viável para a endoprótese estiver disponível no colo proximal do aneurisma. A radiómica é um procedimento de análise imagiológica que examina um grande número de dados extraídos a partir de imagens médicas e que permite a deteção de padrões. Propomos que a utilização de uma análise radiómica para avaliar o colo do aneurisma poderá determinar com acuidade se a anatomia do colo é adequada para a selagem da endoprótese. Métodos: Esta análise piloto observacional, retrospetiva, transversal, unicêntrica incluiu 38 doentes que foram submetidos a Reparação Endovascular de Aneurisma numa instituição terciária entre 2009 e 2019 e que tinham uma tomografia computadorizada e uma angiografia por tomografia computadorizada pré-operatórias disponíveis. Um software de planeamento de reparação endovascular foi utilizado para classificar os doentes como tendo colo proximal do aneurisma "não-hostil" e "hostil", baseado no diâmetro do colo, extensão, conicidade, calficicação e angulação. Modelos radiómicos 3D das zonas de selagem proximais foram segmentados manualmente a partir de tomografias computadorizadas por dois observadores independentes, utilizando um programa open-source de imagem médica. Um pacote python foi usado para extrair 107 variáveis radiómicas a partir de cada segmentação. As variáveis radiómicas com a maior concordância inter-observador foram analisadas por partial least squares-discriminant analysis para identificar as variáveis com maior capacidade preditiva para diferenciar entre colos "não-hostis" e "hostis". Uma análise de bootstrapping foi realizada para avaliar a incerteza das variáveis. Resultados: Dos 18 doentes incluídos neste estudo, 22 tinham colo "hostil", dos quais 13 tinham apenas uma variável hostil, 5 tinham duas variáveis hostis e 4 tinham três variáveis hostis. 18 variáveis radiómicas destacaram-se por terem a maior concordância interobservador, com um coeficiente de intercorrelação >0.9. 15 destas variáveis eram baseadas na textura e 3 eram de primeira ordem; não foram identificadas variáveis baseadas na forma. A análise bootstrapping permitiu a distinção entre dois grupos, correspondendo aos colos "não-hostil" e "hostil". O modelo apresentou uma area under curve de 0.802, uma sensibilidade de 80.4% e uma especificidade de 80.0%. Estes resultados sugerem que a grande maioria das análises radiómicas com um resultado de colo "não-hostil" podiam predizer com acuidade a adequação da zona de selagem proximal. Conclusões: Este estudo utilizou análise radiómica seguida de análise discriminativa para extrair variáveis que podem explicar a diferença entre doentes com colos não-hostil versus hostil para a selagem da endoprótese. Esta metodologia pode ajudar a decidir se reparação endovascular é a mais adequada ou se outras modalidades de tratamento devem ser exploradas. A realização de estudos adicionais com uma coorte maior de doentes é essencial para verificar a relevância de utilizar a análise radiómica para suportar decisões médicas.
Subject: Medicina clínica
Clinical medicine
Scientific areas: Ciências médicas e da saúde::Medicina clínica
Medical and Health sciences::Clinical medicine
TID identifier: 203523660
URI: https://hdl.handle.net/10216/150300
Document Type: Dissertação
Rights: restrictedAccess
License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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