Preoperative validation of edema-corrected tractography in neurosurgical practice: translating surgeon insights into novel software implementation
Notice bibliographique
Résumé
Background: Peritumoral edema alters diffusion anisotropy, resulting in false negatives in tractography reconstructions negatively impacting surgical decision-making. With supratotal resections tied to survival benefit in glioma patients, advanced diffusion modeling is critical to visualize fibers within the peritumoral zone to prevent eloquent fiber transection thereafter. A preoperative assessment paradigm is therefore warranted to systematically evaluate multi-subject tractograms along clinically meaningful parameters. We propose a novel noninvasive surgically-focused survey to evaluate the benefits of a tractography algorithm for preoperative planning, subsequently applied to Synaptive Medical's free-water correction algorithm developed for clinically feasible single-shell DTI data. Methods: Ten neurosurgeons participated in the study and were presented with patient datasets containing histological lesions of varying degrees of edema. They were asked to compare standard (uncorrected) tractography reconstructions overlaid onto anatomical images with enhanced (corrected) reconstructions. The raters assessed the datasets in terms of overall data quality, tract alteration patterns, and the impact of the correction on lesion definition, brain-tumor interface, and optimal surgical pathway. Inter-rater reliability coefficients were calculated, and statistical comparisons were made. Results: Standard tractography was perceived as problematic in areas proximal to the lesion, presenting with significant tract reduction that challenged assessment of the brain-tumor interface and of tract infiltration. With correction applied, significant reduction in false negatives were reported along with additional insight into tract infiltration. Significant positive correlations were shown between favorable responses to the correction algorithm and the lesion-to-edema ratio, such that the correction offered further clarification in increasingly edematous and malignant lesions. Lastly, the correction was perceived to introduce false tracts in CSF spaces and - to a lesser degree - the grey-white matter interface, highlighting the need for noise mitigation. As a result, the algorithm was modified by free-water-parameterizing the tractography dataset and introducing a novel adaptive thresholding tool for customizable correction guided by the surgeon's discretion. Conclusion: Here we translate surgeon insights into a clinically deployable software implementation capable of recovering peritumoral tracts in edematous zones while mitigating artifacts through the introduction of a novel and adaptive case-specific correction tool. Together, these advances maximize tractography's clinical potential to personalize surgical decisions when faced with complex pathologies.
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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 | 0,009 | 0,065 |
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».