Dynamic contrast-enhanced MRI for automatic detection of foci @]@of residual or recurrent disease after prostatectomy
Creators
- 1. University of Miami Miller School of Medicine, Department of Radiation Oncology, Miami, FL (United States)
- 2. University of Miami Miller School of Medicine, Department of Radiology, Miami, FL (United States)
- 3. University of Miami Miller School of Medicine, Department of Urology, Miami, FL (United States)
Description
This study aimed to develop an automated procedure for identifying suspicious foci of residual/recurrent disease in the prostate bed using dynamic contrast-enhanced-MRI (DCE-MRI) in prostate cancer patients after prostatectomy. Data of 22 patients presenting for salvage radiotherapy (RT) with an identified gross tumor volume (GTV) in the prostate bed were analyzed retrospectively. An unsupervised pattern recognition method was used to analyze DCE-MRI curves from the prostate bed. Data were represented as a product of a number of signal-vs.-time patterns and their weights. The temporal pattern, characterized by fast wash-in and gradual wash-out, was considered the ''tumor'' pattern. The corresponding weights were thresholded based on the number (1, 1.5, 2, 2.5) of standard deviations away from the mean, denoted as DCE1.0,.., DCE2.5, and displayed on the T2-weighted MRI. The resultant four volumes were compared with the GTV and maximum pre-RT prostate-specific antigen (PSA) level. Pharmacokinetic modeling was also carried out. Principal component analysis determined 2-4 significant patterns in patients' DCE-MRI. Analysis and display of the identified suspicious foci was performed in commercial software (MIM Corporation, Cleveland, OH, USA). In general, DCE1.0/DCE1.5 highlighted larger areas than GTV. DCE2.0 and GTV were significantly correlated (r = 0.60, p < 0.05). DCE2.0/DCA2.5 were also significantly correlated with PSA (r = 0.52, 0.67, p < 0.05). Ktrans for DCE2.5 was statistically higher than the GTV's Ktrans (p < 0.05), indicating that the automatic volume better captures areas of malignancy. A software tool was developed for identification and visualization of the suspicious foci in DCE-MRI from post-prostatectomy patients and was integrated into the treatment planning system. (orig.)
Availability note (English)
Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s00066-016-1055-zAbstract (German)
Entwicklung eines automatischen Analyseverfahrens, um nach Prostatektomie mittels dynamischer kontrastmittelverstaerkter Magnetresonanztomographie (DCE-MRT) residuelle/rezidivierende Krebsherde im Prostatabett zu identifizieren. Daten von 22 Patienten mit einer Salvage-Strahlentherapie (RT) und einem makroskopischen Tumorvolumen (GTV) im Prostatabett wurden retrospektiv analysiert. Die DCE-MRT-Kurven vom Prostatabett wurden mit einer nichtueberwachten Mustererkennungsmethode analysiert. Die Datendarstellung erfolgte als Produkt aus Mustern von Signal-vs.-Zeitverlaeufen und deren Gewichtungen. Zeitmuster, charakterisiert durch schnelles Anreichern und langsames Auswaschen, galten als ''Tumorgewebe''. Der Grenzwert fuer die entsprechenden Gewichtungen basierte auf dem Mehrfachen (1; 1,5; 2; und 2,5) der Standardabweichungen vom Mittelwert und wurde auf den T2-gewichteten Bildern als DCE1.0,..., DCE2.5 angezeigt. Die resultierenden 4 verschiedenen Volumina wurden mit dem GTV und dem maximal Wert des prostataspezifischen Antigens vor RT (pre-RT PSA) verglichen. Ausserdem erfolgte eine pharmakokinetische Modellierung. Die Hauptkomponentenanalyse ermittelte anhand der DCE-MRT-Daten 2-4 signifikante Muster. Analyse und Darstellung der identifizierten, verdaechtigen Krebsherde erfolgte mit einer kommerziellen Software. Gewoehnlich waren DCE1.0/DCE1.5 groesser als das GTV. Eine starke Korrelation zeigte DCE2.0 und GTV (r = 0,60; p < 0,05) sowie DCE2.0/DCE2.5 mit dem PSA-Wert (r = 0,52; r = 0,67; p < 0,05). Ktrans fuer DCE2.5 war signifikant groesser als Ktrans fuer GTV (p < 0,05), was belegt, dass die automatische Volumenerkennung boesartige Tumorareale besser identifiziert. Anhand von DCE-MRT-Daten von Patienten nach Prostatektomie liess sich ein Software-Programm zur Identifizierung und Darstellung verdaechtiger Krebsherde entwickelt und in das Behandlungsplanungssystem integrieren. (orig.)Additional details
Identifiers
Publishing Information
- Journal Title
- Strahlentherapie und Onkologie
- Journal Volume
- 193
- Journal Issue
- 1
- Journal Page Range
- p. 13-21
- ISSN
- 0179-7158
- CODEN
- STONE4
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 48019404
- Subject category
- S62: RADIOLOGY AND NUCLEAR MEDICINE;
- Descriptors DEI
- ALGORITHMS; ANTIGENS; AUTOMATION; CARCINOMAS; CONTRAST MEDIA; CORRELATIONS; IMAGE PROCESSING; NMR IMAGING; PROSTATE; RADIATION DOSES; RADIOTHERAPY; RELAXATION TIME; SURGERY; TIME RESOLUTION; VOLUME; WEIGHTING FUNCTIONS
- Descriptors DEC
- BODY; DIAGNOSTIC TECHNIQUES; DISEASES; DOSES; FUNCTIONS; GLANDS; MALE GENITALS; MATHEMATICAL LOGIC; MEDICINE; NEOPLASMS; NUCLEAR MEDICINE; ORGANS; PROCESSING; RADIOLOGY; RESOLUTION; THERAPY; TIMING PROPERTIES