Published December 3, 2021 | Version v1
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Radiomic and anthropometric analyses in multimodal imaging for exploring predictive and prognostic factors in oncology

Description

Personalized medicine refers to the adaptation of medical treatment to the individual characteristics of each disease and each patient. In oncology, this adaptation depends in particular on the prognosis of the disease in order to adapt a treatment to the severity of the cancer. Medical imaging, represented in particular by the CT scan and the PET scan, allows the extraction and analysis of morphological and functional characteristics of the cancer, called 'radiomics', but also of the patient's characteristics, called 'anthropometry'. The objective of this work was to explore the use of radiomic and anthropometric parameters in multimodal imaging for the exploration of prognostic factors in oncology. For the anthropometric side, we developed and evaluated a software, named 'Anthropometer3D', allowing the measurement of muscle, lean, fat, visceral adipose tissue and subcutaneous adipose tissue masses in a multi-slice and automatic way from PET/CT scans and showed the prognostic value of subcutaneous adipose tissue for stage IV lung cancers treated with immunotherapy and of muscle mass for lung cancers treated with radio-chemotherapy For the radiomic side, we have developed and evaluated algorithms for the automatic segmentation and classification of oncological PET/CT scans and developed a software, named 'Oncometer3D', for the extraction of tumor activity, fragmentation, dispersion and massiveness characteristics from PET scans. We showed that one fragmentation parameter, the volume to total tumor area ratio, was an independent prognostic factor in diffuse large-cell B-cell lymphoma and that several morphological tumor parameters correlated with circulating tumor DNA in B-cell hemopathies. In conclusion, medical imaging participates in the global evaluation of cancer from a macroscopic point of view by allowing a radiomic analysis centered on the tumor but also anthropometrically centered on the patient. Improved prognostication using these two approaches could lead to better therapeutic management of patients. (author)

Abstract (French)

La 'medecine personnalisee' designe l'adaptation du traitement medical aux caracteristiques individuelles de chaque maladie et de chaque patient. En oncologie, cette adaptation depend notamment du pronostic de la maladie afin d'adapter le traitement a la gravite du cancer. L'imagerie medicale, representee notamment par le scanner ou tomodensitometrie (TDM) et la tomographie par emission de positon (TEP), permet d'extraire et d'analyser des caracteristiques morphologiques et fonctionnelles du cancer, dites 'radiomiques', mais egalement des caracteristiques du patient, dites 'anthropometriques'. L'objectif de ce travail a ete d'explorer l'utilisation de parametres radiomiques et anthropometriques en imagerie multimodale pour l'exploration de facteurs pronostiques en oncologie. Pour le versant anthropometrique, nous avons developpe et evalue un logiciel, nomme 'Anthropometer3D', permettant la mesure des masses musculaire, maigre, grasse, du tissu adipeux visceral et du tissu adipeux sous-cutane de facon multi-coupe et automatique a partir du scanner de la TEP/TDM et montre la valeur pronostique du tissu adipeux sous-cutane pour les cancers pulmonaires stade IV traites par immunotherapie et de la masse musculaire pour les cancers pulmonaires traites par radio-chimiotherapie. Pour le versant radiomique, nous avons developpe et evalue des algorithmes de segmentation et classification automatique des TEP/TDM oncologiques et developpe un logiciel, nomme 'Oncometer3D', d'extraction de caracteristiques d'activite, de fragmentation, de dispersion et de massivite tumorales a partir de la TEP. Nous avons montre qu'un parametre de fragmentation, le rapport volume sur surface tumorale totale, etait un facteur pronostique independant des lymphomes B diffus a grandes cellules et que plusieurs parametres tumoraux morphologiques etaient correles a l'ADN circulant tumoral dans les hemopathies B. En conclusion, l'imagerie medicale participe a l'evaluation globale du cancer d'un point de vue macroscopique en permettant une analyse radiomique centree sur la tumeur mais egalement anthropometrique centree sur le patient. L'amelioration de la determination du pronostic en utilisant ces deux approches pourrait permettre une meilleure prise en charge therapeutique des patients. (auteur)

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Original title (French)
Analyses radiomique et anthropometrique en imagerie multimodale pour l'exploration de facteurs predictifs et pronostiques en oncologie

Publishing Information

Imprint Pagination
190 p.
Report number
FRNC-TH--15782

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