Distinct tumor signatures using deep learning-based characterization of the peritumoral microenvironment in glioblastomas and brain metastases
Notice bibliographique
Résumé
Tumor types are classically distinguished based on biopsies of the tumor itself, as well as a radiological interpretation using diverse MRI modalities. In the current study, the overarching goal is to demonstrate that primary (glioblastomas) and secondary (brain metastases) malignancies can be differentiated based on the microstructure of the peritumoral region. This is achieved by exploiting the extracellular water differences between vasogenic edema and infiltrative tissue and training a convolutional neural network (CNN) on the Diffusion Tensor Imaging (DTI)-derived free water volume fraction. We obtained 85% accuracy in discriminating extracellular water differences between local patches in the peritumoral area of 66 glioblastomas and 40 metastatic patients in a cross-validation setting. On an independent test cohort consisting of 20 glioblastomas and 10 metastases, we got 93% accuracy in discriminating metastases from glioblastomas using majority voting on patches. This level of accuracy surpasses CNNs trained on other conventional DTI-based measures such as fractional anisotropy (FA) and mean diffusivity (MD), that have been used in other studies. Additionally, the CNN captures the peritumoral heterogeneity better than conventional texture features, including Gabor and radiomic features. Our results demonstrate that the extracellular water content of the peritumoral tissue, as captured by the free water volume fraction, is best able to characterize the differences between infiltrative and vasogenic peritumoral regions, paving the way for its use in classifying and benchmarking peritumoral tissue with varying degrees of infiltration.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».