Predicting brain tumour growth patterns using a novel MRI‐based tumour spread map: application to radiotherapy planning
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: The treatment of glioblastomas (GBM) with radiation therapy is extremely challenging due to their invasive nature and high recurrence rate within normal brain tissue. PURPOSE: In this work, we present a new metric called the tumour spread (TS) map, which utilizes diffusion tensor imaging (DTI) to predict the probable direction of tumour cells spread along fiber tracts. We hypothesized that the TS map could serve as a predictive tool for identifying patterns of likely recurrence in patients with GBM and, therefore, be used to modify the delivery of radiation treatment to pre-emptively target regions at high risk of tumour spread. METHODS: In this proof-of-concept study, we visualized the white matter fiber tract pathways within the brain using diffusion tensor tractography and developed an algorithm which mathematically calculates a relative probability index in each voxel, resulting in the generation of the TS map. Based on the information provided by the TS map, the original radiotherapy target volume was then modified to include areas with a higher probability of tumour spread and exclude other areas with a lower probability of spread. A volumetric modulated arc therapy (VMAT) treatment plan was then developed utilizing the modified target volumes and subsequently compared to that using the original target volumes. Follow-up anatomical imaging obtained 8 months post-surgery was assessed to validate our findings. RESULTS: A TS map was generated on a glioblastoma patient demonstrating a relative probability of tumour spread along fiber tracts throughout the brain. The modified planning target volume better covered brain regions with a higher risk of tumour spread while still demonstrating a 21% reduction in volume compared to the original planning target volume, resulting in greater preservation of normal tissue. The modified VMAT plan resulted in an average mean dose to four identified recurrences of 80% of the prescription dose, while the original VMAT plan delivered only 63% of the prescription dose as the average mean dose to the recurrences. CONCLUSION: The utilization of tractography and the generation of corresponding TS maps offer a promising approach to predicting patterns of tumour recurrence and optimizing treatment delivery. Further research is needed to validate the predictive value of the TS map on a larger cohort of patients and explore its potential in personalized treatment strategies for GBM patients.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».