Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis

Breast cancer remains a major public health problem and is the second leading cause of death in both developing and developed countries. According to the American Cancer Society, only in 2016 they are about 249.260 estimated new cases in breast cancer, while the rate of breast cancer death is estima...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Τσαρούχη, Μαριαλένα
Άλλοι συγγραφείς: Κωσταρίδου, Ελένη
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2017
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/10766
id nemertes-10889-10766
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Breast cancer
Magnetic resonance imaging
Diffusion weighted imaging
Breast cancer prognosis and diagnosis
Breast cancer imaging biomarkers
Καρκίνος μαστού
Απεικόνιση σταθμισμένης διάχυσης
Τομογραφία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού
Πρόγνωση καρκίνου του μαστού
616.994 490 75
spellingShingle Breast cancer
Magnetic resonance imaging
Diffusion weighted imaging
Breast cancer prognosis and diagnosis
Breast cancer imaging biomarkers
Καρκίνος μαστού
Απεικόνιση σταθμισμένης διάχυσης
Τομογραφία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού
Πρόγνωση καρκίνου του μαστού
616.994 490 75
Τσαρούχη, Μαριαλένα
Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis
description Breast cancer remains a major public health problem and is the second leading cause of death in both developing and developed countries. According to the American Cancer Society, only in 2016 they are about 249.260 estimated new cases in breast cancer, while the rate of breast cancer death is estimated about 40.890 cases in both sexes [Siegel R. et al., 2016]. Breast imaging includes X-ray mammography, ultrasound and Magnetic Resonance Imaging (MRI), used for breast cancer screening and diagnosis. Multi parametric MRI techniques such as Dynamic Contrast Enhanced (DCE), Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS), Magnetic Resonance Elastography (MRE), Diffusion Weighted Imaging (DWI) and Diffusion Tensor Imaging (DTI) play a significant role in breast cancer diagnosis. The physical basis of the last two techniques is the Brownian motion of water molecules within tissue, as quantified by Apparent Diffusion Coefficient (ADC, [mm2/s]) values of various tissues. In the last years, numerous studies have reported that DWI is useful for differentiation of malignant from benign lesions. It has been reported lower ADC values in malignant breast tumors than in benign or normal tissues [Kim SH. et al. 2009, Woodhams R. et al. 2010, Kinoshita T. et al. 2010, Jeh SK. et al. 2011, Partidge SC. et al. 2015], as diffusion of water molecules within breast tissue lesions is affected by tissue cellularity, fluid viscosity, membrane permeability and blood flow. Besides diagnosis, DWI has been reported for prognosis, a complement to diagnosis, reporting tumor aggressiveness, patients’ outcome and response to therapy, by analyzing the correlation between ADC values and several breast cancer biomarkers, such as Estrogen Receptor expression status (ER), Progesterone Receptor expression status (PR), proliferation kinase index (Ki-67) and Human Epidermal growth factor Receptor 2 (HER2) status[Razek AA et al. 2010, Jeh SK et al. 2011, Choi SY et al. 2012, Molinari C et al. 2015, Park SK et al.2015]. The majority of the above mentioned studies, reported on mean ADC values extracted from Regions Of Interest (ROIs) sampling of the most active lesion areas avoiding necrotic, cysts or hemorrhagic regions of the lesions. The aim of the current thesis is the quantitative evaluation of image texture of breast lesions, as they appear in DWI and investigation of image features correlations to widely accepted breast cancer biomarkers. Entire lesion-based image histogram analysis is VI considered in this study, in an effort to assess ADC histogram features contribution in diagnosis and prognosis tasks. A dataset consisting of 62 histologically verified breast lesions, originating from 55 female patients with mammographically and/or ultrasonographically detected breast malignant lesions, is analyzed. Images were acquired with a 3.0 T MR scanner (Signa HDx GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA) in the axial plane and a dedicated bilateral fourelement two-channel, phased array breast coil and DWI sequence with sensitizing diffusion gradients was applied in three orthogonal directions (x, y, z) with b values of 0 and 900 s/mm2. Correlations of lesion histogram-based image features of a parametric ADC map, generated by weighting b0 and b900 DW acquisitions, are investigated with respect to histological subtype, histological grade, ER, PR and HER2 overexpression/ underexpression status (ER+/ER- , PR-/PR+, HER2+/HER2-), in the frame of identifying potential tumor diagnosis and prognosis imaging biomarkers. Specifically, as the dataset has not normal distribution, only the median value of the lesion histogram ADC features investigated: Mean, Standard Deviation, Skewness, Kurtosis, Entropy, Minimum, Percentile 25th, Percentile 50th, Percentile 75th, Maximum and Range. Correlation analysis employs the Kruskall- Wallis H Test in case of experiments evolving multiple comparisons, while the Mann- Whitney U test is employed in case of two groups (paired) comparisons. Five experiments were designed and carried out on the basis of the available data, aiming to identify the potential prognostic value of the ADC histogram features, in terms of differentiation of: (1) histological subtype, (2) histological grade, (3) Estrogen Receptor expression status, (4) Progesterone Receptor expression status and (5) Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 expression status. Histological subtypes that were investigated include three categories: benign breast lesions, Invasive Ductal Carcinomas (IDCs) and Invasive Lobular Carcinomas (ILCs). Histological grading of IDCs includes: Grade I, Grade II and Grade III, according to Nottingham Grading System. Finally expression of ER, PR and HER2 is binary either positive rated or negative rated. Statistical analysis of histological types and ADC features resulted in no significant differentiation, in accordance to published study [Choi SY et al. 2012]. VII In case of IDC grade differentiation, the sample median value of the feature ADC mean was 1.034 x10-3 mm2/s, 0.869 x10-3 mm2/s and 0.971 x10-3 mm2/s in case of grade I, grade II and grade III lesions, respectively. The decrease of mean ADC values between grades I and II, is in accordance to reported studies implying an inverse relationship between ADC values and histologic grades [Razek AA et al. 2010, Gouhar G. et al. 2011, Molinari C. et al. 2015], while the increase of mean ADC between grades II and III, seems to agree with studies reporting no corresponding associations. A significant trend was identified for the sample median values of the features ADC skewness (grade I: 0.044, grade II: 0.394, grade III: 0.936) and ADC kurtosis (grade I: 0.176, grade II: 1.165, grade III: 1.289) in terms of grade differentiation. ER positive lesions demonstrated increased sample median value of ADC entropy (5.828), reflecting increased ADC heterogeneity, as compared to ER negative ones (5.480) highlighting the potential of this ADC feature in ER status differentiation. PR positive lesions demonstrated increased sample median value of ADC entropy (5.842), also reflecting increased ADC heterogeneity, as compared to PR negative ones (5.486). Results of the PR status differentiation experiment are similar to the ER one, as expected, since ER is predominately expressed over PR status. Finally HER2neu status differentiation experiment has demonstrated no statistically significant association of ADC features, in accordance to Choi SY et al. 2012. In conclusion, results of the current study suggest the contribution of texture analysis methods in Diffusion-weighted breast imaging for the quantification of lesion tissue heterogeneity, providing complementary information for breast cancer prognosis. Histogram analysis of breast lesion ADC values demonstrate potential for differentiating highly aggressive breast carcinomas and identify prognostic imaging biomarkers. Worth to mention results of this study are that the skewness and kurtosis are parameters capable of distinguishing highly aggressive IDC carcinomas, whereas tumor heterogeneity, captured by entropy, may contribute in both ER and PR status differentiation. Finally, future efforts will focus on investigating the correlation of extracted texture features, also considering second order texture, to additional prognostic factors, such as Lymph node status and proliferation index (Ki-67), as well as molecular subtypes.
author2 Κωσταρίδου, Ελένη
author_facet Κωσταρίδου, Ελένη
Τσαρούχη, Μαριαλένα
format Thesis
author Τσαρούχη, Μαριαλένα
author_sort Τσαρούχη, Μαριαλένα
title Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis
title_short Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis
title_full Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis
title_fullStr Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis
title_full_unstemmed Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis
title_sort diffusion-weighted magnetic resonance imaging (dw-mri) in breast cancer diagnosis and prognosis
publishDate 2017
url http://hdl.handle.net/10889/10766
work_keys_str_mv AT tsarouchēmarialena diffusionweightedmagneticresonanceimagingdwmriinbreastcancerdiagnosisandprognosis
AT tsarouchēmarialena apeikonisēstathmismenēsdiachysēsstēntomographiapyrēnikoumagnētikousyntonismoustēdiagnōsēkaiprognōsēkarkinoutoumastou
_version_ 1771297340285517824
spelling nemertes-10889-107662022-09-05T20:14:18Z Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) in breast cancer diagnosis and prognosis Απεικόνιση σταθμισμένης διάχυσης στην τομογραφία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού στη διάγνωση και πρόγνωση καρκίνου του μαστού Τσαρούχη, Μαριαλένα Κωσταρίδου, Ελένη Κωσταρίδου, Ελένη Βάσσιου, Αικατερίνη Παναγιωτάκης, Γεώργιος Tsarouchi, Marialena Breast cancer Magnetic resonance imaging Diffusion weighted imaging Breast cancer prognosis and diagnosis Breast cancer imaging biomarkers Καρκίνος μαστού Απεικόνιση σταθμισμένης διάχυσης Τομογραφία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Πρόγνωση καρκίνου του μαστού 616.994 490 75 Breast cancer remains a major public health problem and is the second leading cause of death in both developing and developed countries. According to the American Cancer Society, only in 2016 they are about 249.260 estimated new cases in breast cancer, while the rate of breast cancer death is estimated about 40.890 cases in both sexes [Siegel R. et al., 2016]. Breast imaging includes X-ray mammography, ultrasound and Magnetic Resonance Imaging (MRI), used for breast cancer screening and diagnosis. Multi parametric MRI techniques such as Dynamic Contrast Enhanced (DCE), Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS), Magnetic Resonance Elastography (MRE), Diffusion Weighted Imaging (DWI) and Diffusion Tensor Imaging (DTI) play a significant role in breast cancer diagnosis. The physical basis of the last two techniques is the Brownian motion of water molecules within tissue, as quantified by Apparent Diffusion Coefficient (ADC, [mm2/s]) values of various tissues. In the last years, numerous studies have reported that DWI is useful for differentiation of malignant from benign lesions. It has been reported lower ADC values in malignant breast tumors than in benign or normal tissues [Kim SH. et al. 2009, Woodhams R. et al. 2010, Kinoshita T. et al. 2010, Jeh SK. et al. 2011, Partidge SC. et al. 2015], as diffusion of water molecules within breast tissue lesions is affected by tissue cellularity, fluid viscosity, membrane permeability and blood flow. Besides diagnosis, DWI has been reported for prognosis, a complement to diagnosis, reporting tumor aggressiveness, patients’ outcome and response to therapy, by analyzing the correlation between ADC values and several breast cancer biomarkers, such as Estrogen Receptor expression status (ER), Progesterone Receptor expression status (PR), proliferation kinase index (Ki-67) and Human Epidermal growth factor Receptor 2 (HER2) status[Razek AA et al. 2010, Jeh SK et al. 2011, Choi SY et al. 2012, Molinari C et al. 2015, Park SK et al.2015]. The majority of the above mentioned studies, reported on mean ADC values extracted from Regions Of Interest (ROIs) sampling of the most active lesion areas avoiding necrotic, cysts or hemorrhagic regions of the lesions. The aim of the current thesis is the quantitative evaluation of image texture of breast lesions, as they appear in DWI and investigation of image features correlations to widely accepted breast cancer biomarkers. Entire lesion-based image histogram analysis is VI considered in this study, in an effort to assess ADC histogram features contribution in diagnosis and prognosis tasks. A dataset consisting of 62 histologically verified breast lesions, originating from 55 female patients with mammographically and/or ultrasonographically detected breast malignant lesions, is analyzed. Images were acquired with a 3.0 T MR scanner (Signa HDx GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA) in the axial plane and a dedicated bilateral fourelement two-channel, phased array breast coil and DWI sequence with sensitizing diffusion gradients was applied in three orthogonal directions (x, y, z) with b values of 0 and 900 s/mm2. Correlations of lesion histogram-based image features of a parametric ADC map, generated by weighting b0 and b900 DW acquisitions, are investigated with respect to histological subtype, histological grade, ER, PR and HER2 overexpression/ underexpression status (ER+/ER- , PR-/PR+, HER2+/HER2-), in the frame of identifying potential tumor diagnosis and prognosis imaging biomarkers. Specifically, as the dataset has not normal distribution, only the median value of the lesion histogram ADC features investigated: Mean, Standard Deviation, Skewness, Kurtosis, Entropy, Minimum, Percentile 25th, Percentile 50th, Percentile 75th, Maximum and Range. Correlation analysis employs the Kruskall- Wallis H Test in case of experiments evolving multiple comparisons, while the Mann- Whitney U test is employed in case of two groups (paired) comparisons. Five experiments were designed and carried out on the basis of the available data, aiming to identify the potential prognostic value of the ADC histogram features, in terms of differentiation of: (1) histological subtype, (2) histological grade, (3) Estrogen Receptor expression status, (4) Progesterone Receptor expression status and (5) Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 expression status. Histological subtypes that were investigated include three categories: benign breast lesions, Invasive Ductal Carcinomas (IDCs) and Invasive Lobular Carcinomas (ILCs). Histological grading of IDCs includes: Grade I, Grade II and Grade III, according to Nottingham Grading System. Finally expression of ER, PR and HER2 is binary either positive rated or negative rated. Statistical analysis of histological types and ADC features resulted in no significant differentiation, in accordance to published study [Choi SY et al. 2012]. VII In case of IDC grade differentiation, the sample median value of the feature ADC mean was 1.034 x10-3 mm2/s, 0.869 x10-3 mm2/s and 0.971 x10-3 mm2/s in case of grade I, grade II and grade III lesions, respectively. The decrease of mean ADC values between grades I and II, is in accordance to reported studies implying an inverse relationship between ADC values and histologic grades [Razek AA et al. 2010, Gouhar G. et al. 2011, Molinari C. et al. 2015], while the increase of mean ADC between grades II and III, seems to agree with studies reporting no corresponding associations. A significant trend was identified for the sample median values of the features ADC skewness (grade I: 0.044, grade II: 0.394, grade III: 0.936) and ADC kurtosis (grade I: 0.176, grade II: 1.165, grade III: 1.289) in terms of grade differentiation. ER positive lesions demonstrated increased sample median value of ADC entropy (5.828), reflecting increased ADC heterogeneity, as compared to ER negative ones (5.480) highlighting the potential of this ADC feature in ER status differentiation. PR positive lesions demonstrated increased sample median value of ADC entropy (5.842), also reflecting increased ADC heterogeneity, as compared to PR negative ones (5.486). Results of the PR status differentiation experiment are similar to the ER one, as expected, since ER is predominately expressed over PR status. Finally HER2neu status differentiation experiment has demonstrated no statistically significant association of ADC features, in accordance to Choi SY et al. 2012. In conclusion, results of the current study suggest the contribution of texture analysis methods in Diffusion-weighted breast imaging for the quantification of lesion tissue heterogeneity, providing complementary information for breast cancer prognosis. Histogram analysis of breast lesion ADC values demonstrate potential for differentiating highly aggressive breast carcinomas and identify prognostic imaging biomarkers. Worth to mention results of this study are that the skewness and kurtosis are parameters capable of distinguishing highly aggressive IDC carcinomas, whereas tumor heterogeneity, captured by entropy, may contribute in both ER and PR status differentiation. Finally, future efforts will focus on investigating the correlation of extracted texture features, also considering second order texture, to additional prognostic factors, such as Lymph node status and proliferation index (Ki-67), as well as molecular subtypes. Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί μέχρι σήμερα ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα υγείας και είναι η δεύτερη αιτία θανάτου, τόσο στις αναπτυσσόμενες όσο και στις αναπτυγμένες χώρες. Σύμφωνα με μελέτες, για το 2016 υπολογίζονται 249.260 νέα περιστατικά καρκίνου του μαστού, ενώ το ποσοστό θνησιμότητας φτάνει τα 40.890 περιστατικά και στα δύο φύλα [Siegel R. et al., 2016]. Οι απεικονιστικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται ευρέως για την ανίχνευση και τη διάγνωση αλλοιώσεων στο μαστό περιλαμβάνουν την μαστογραφία ακτίνων Χ, υπερηχοτομογραφία και Τομογραφία Μαγνητικού Συντονισμού (Magnetic Resonance Imaging, MRI). Πρόσφατα διάφορες προηγμένες τεχνικές MRI όπως η Δυναμική Απεικόνιση Ενίσχυσης Αντίθεσης (Dynamic Contrast Enhanced, DCE), η Φασματοσκοπία Μαγνητικού Συντονισμού (Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS), η Ελαστογραφία Μαγνητικού Συντονισμού (Magnetic Resonance Elastography, MRE) και τέλος η Απεικόνιση Διάχυσης (Diffusion Weighted Imaging, DWI: Απεικόνιση Σταθμισμένης Διάχυσης and Diffusion Tensor Imaging, DTI: Απεικόνιση Τανυστή Διάχυσης), έχουν εισαχθεί και συνεισφέρουν σημαντικά στην ακριβή διάγνωση αλλοιώσεων του μαστού. Η κίνηση Brown των μορίων ύδατος που απαρτίζουν τον εκάστοτε ιστό, αποτελεί το φυσικό υπόβαθρο τεχνικών διάχυσης και ποσοτικοποιείται μέσω της μέτρησης του Φαινόμενου Συντελεστή Διάχυσης (Apparent Diffusion Coefficient -ADC [mm2/s]), η οποία είναι χαρακτηριστική για κάθε τύπο ιστού. Τα τελευταία χρόνια, πολλές μελέτες έχουν αναδείξει τη χρησιμότητα της τεχνικής DWI στο διαχωρισμό καλοήθων και κακοήθων αλλοιώσεων του μαστού. Ειδικότερα, χαμηλότερη τιμή ADC αναφέρεται στις κακοήθεις συγκριτικά με τις καλοήθεις αλλοιώσεις μαστού ή τους υγιείς ιστούς, καθώς η διάχυση των μορίων ύδατος επηρεάζεται από την κυτταροβρίθεια του ιστού, τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών αλλά και την αιματική ροή[Kim SH. et al. 2009, Woodhams R et al. 2010, Kinoshita T. et al. 2010, Jeh SK. Et al. 2011, Partidge SC et al. 2015]. Εκτός της διάγνωσης, σημαντική είναι η συνεισφορά της τεχνικής DWI και στη πρόγνωση, για της επιθετικότητα της νόσου, την απόκριση ασθενούς κατά τη θεραπεία, μέσω μελετών συσχέτισης ποσοτικών παραμέτρων ADC και ευρέως αποδεκτών βιοδεικτών καρκίνου του μαστού, όπως η έκφραση (θετική ή αρνητική) Οιστρογονικού υποδοχέα, η έκφραση (θετική ή αρνητική) Προγεστερονικού υποδοχέα και η έκφραση (θετική ή αρνητική) του Αυξητικού Επιδερμικού Παράγοντα (ER, PR and HER2neu expression status) [Razek AA et al. 2010, Jeh SK et al. 2011, Choi SY et al. 2012, Molinari C et al. 2015, Park SK et al.2015]. II Η πλειοψηφία των προαναφερθέντων μελετών, αναφέρει αποτελέσματα μόνο για τη μέση τιμή ADC αλλοίωσης, η οποία εξάγεται από περιοχές ενδιαφέροντος που αντιστοιχούν στις ενεργές περιοχές νόσου των εκάστοτε αλλοιώσεων του μαστού, αποφεύγοντας τυχόν νεκρωτικές ή αιμορραγικές περιοχές και κύστες. Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της συνεισφοράς ποσοτικών παραμέτρων υφής αλλοιώσεων του μαστού στην απεικόνιση σταθμισμένης διάχυσης στη διάγνωση και πρόγνωση καρκίνου του μαστού. Ειδικότερα, διερευνώνται συσχετίσεις μεταξύ χαρακτηριστικών υφής στατιστικής πρώτης τάξης και ευρέως αποδεκτών βιοδεικτών καρκίνου του μαστού. Για την εξαγωγή των ADC χαρακτηριστικών της αλλοίωσης όλη η περιοχή της αλλοίωσης λαμβάνεται υπόψη. Το κλινικό δείγμα, αποτελείται από 62 ιστοπαθολογικά πιστοποιημένες αλλοιώσεις μαστού, που προέρχονται από 55 γυναίκες ασθενείς. Οι αλλοιώσεις αυτές έχουν ανιχνευθεί με μαστογραφία ακτινών X ή και με υπερηχοτομογραφία. Οι εικόνες που μελετώνται έχουν αποκτηθεί μέσω συστήματος μαγνητικής τομογραφίας 3. 0 Τ (Signa HDx GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA) και με αλληλουχία DWI, με την εφαρμογή βαθμιδωτών πεδίων σε τρεις διευθύνσεις x, y, z και με τιμές παράγοντα διάχυσης b 0 και 900 s/mm2 αντίστοιχα. Η μέτρηση των τιμών του ADC, στηρίζεται στη δημιουργία ενός παραμετρικού χάρτη ADC, ο οποίος δημιουργείται σταθμίζοντας τα σήματα που έχουν ληφθεί για τις εκάστοτε τιμές του παράγοντα διάχυσης b. Ουσιαστικά στόχος της εργασίας είναι να διερευνηθεί εάν υπάρχει δυνατότητα ανάδειξης απεικονιστικών βιοδεικτών, μέσω της διερεύνησης της συσχέτισης των απεικονιστικών χαρακτηριστικών ιστογράμματος, με ευρέως αποδεκτούς βιοδείκτες καρκίνου του μαστού (ER+/ER- , PR-/PR+, HER2+/HER2-). Καθώς οι μετρήσεις δεν ακολουθούν την κανονική κατανομή, χρησιμοποιήθηκε σττιστική ανάλυση ενδιάμεσης τιμής. Τα χαρακτηριστικά υφής πρώτης τάξης που μελετώνται είναι: Μέση Τιμή, Τυπική Απόκλιση, Λοξότητα, Κύρτωση, Εντροπία, Ελάχιστη Τιμή, Διατεταρτημοριακή 25, Διατεταρτημοριακή 50, Διατεταρτημοριακή 75, Μέγιστη Τιμή και Εύρος Τιμών αντίστοιχα. Η στατιστική ανάλυση των μετρήσεων, βασίζεται στο Kruskall- Wallis H test για πειράματα που αναφέρονται σε άνω των δύο συγκρίσεων, ενώ για δυαδικές συγκρίσεις χρησιμοποιείται το Mann – Whitney U test. Στα πλαίσια της εργασίας, διεξήχθησαν πέντε πειράματα για τη διερεύνηση της ικανότητας των χαρακτηριστικών ADC ως προς τη διαφοροποίηση: (1) ιστολογικών υποτύπων (histological subtypes), (2) ιστοπαθολογικής διαβάθμισης (histological grade), (3) έκφραση Οιστρογονικού υποδοχέα (ER+/ER-), (4) έκφραση Προγεστερονικού υποδοχέα III (PR+/PR-), και (5) έκφραση υποδοχέα Αυξητικού Επιδερμικού Παράγοντα (HER2+/HER2-). Το δείγμα που μελετήθηκε σχετικά με τη κατηγοριοποίηση σε ιστολογικούς υποτύπους, περιελάμβανε 73 καλοήθεις αλλοιώσεις, 43 Διηθητικά Πορογενή Καρκινώματα (Invasive Ductal Carcinoma, IDC) και 11 Διηθητικά Λοβιακά Καρκινώματα (Invasive Lobular Carcinoma, ILC). Το δείγμα που μελετήθηκε για τη κατηγοριοποίηση της ιστοπαθολογικής διαβάθμισης περιελάμβανε μόνο 43 IDCs, που αντιστοιχούσαν σε 3 ιστοπαθολογικές βαθμίδες (Grade I, II και III, σύμφωνα με το Nottigham Grading System). Τέλος, για τη μελέτη της υπέρ-έκφρασης ή υπό-έκφρασης των υποδοχέων ER, PR και HER2 χρησιμοποιήθηκε ένα σύνολο 62 περιστατικών καρκίνου (43 IDCs + 11 ILCs+ 8 Non Other Specified). Η ανάλυση για τη διερεύνηση συσχέτισης μεταξύ των χαρακτηριστικών τιμών ADC και των ιστολογικών υποτύπων δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντική ικανότητα των χαρακτηριστικών του ADC. Όσον αφορά τα αποτελέσματα για τη διαφοροποίηση των IDCs σε σχέση με την ιστοπαθολογική διαβάθμιση, ενδιάμεση τιμή δείγματος του χαρακτηριστικού Μέση Τιμή ADC είναι 1.034 x10-3 mm2/s, 0.869 x10-3 mm2/s και 0.971 x10-3 mm2/s για αλλοιώσεις grade I, grade II και grade III, αντίστοιχα. Η μείωση της μέσης τιμής ADC μεταξύ grades I and II, είναι σε συμφωνία με αποτελέσματα μελετών που αναφέρουν αντίστροφη σχέση μεταξύ των τιμών ADC και επιθετικότητας της αλλοίωσης [Razek AA et al.2010, Gouhar G. et al. 2011, Molinari C. et al.2015], ενώ αύξηση της ενδιάμεσης τιμής δείγματος του χαρακτηριστικού Μέση Τιμή ADC μεταξύ grades II and III, συμφωνεί με μελέτες που αναφέρουν ότι δεν υπάρχει αντίστροφη συσχέτιση [Jeh SK et al. 2011, Choi SY et al. 2012, Park SK et al. 2015]. Υπάρχει όμως μία αξιοσημείωτη τάση, όσον αφορά τις τιμές για τη λοξότητα και για την κύρτωση σε αντιστοιχία με την επιθετικότητα της αλλοίωσης. Δηλαδή, όσο πιο επιθετική είναι η νόσος τόσο αυξάνονται οι τιμές λοξότητας και κύρτωσης [skewness (grade I: 0.044, grade II: 0.394, grade III: 0.936) and ADC kurtosis (grade I: 0.176, grade II: 1.165, grade III: 1.289)]. Αλλοιώσεις που έχουν κατηγοριοποιηθεί σε ER+, εμφανίζουν αυξημένη τιμή εντροπίας (5.828), συγκριτικά με αλλοιώσεις ΕR- (5.480), επισημαίνοντας την δυνατότητα αυτού του χαρακτηριστικού για τη διαφοροποίηση αλλοιώσεων ως προς την έκφραση ER. Αντίστοιχα είναι και τα αποτελέσματα για τις αλλοιώσεις PR+, όπου παρατηρείται επίσης αυξημένη τιμή εντροπίας (5.842), σε σύγκριση με αλλοιώσεις PR-(5.486). IV Τέλος δεν παρατηρούνται στατιστικά σημαντικές συσχετίσεις των χαρακτηριστικών ADC με το βιοδείκτη HER2neu, αποτέλεσμα σύμφωνο με τη μελέτη Choi SY et al. (2012). Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης αναδεικνύουν τη δυνατότητα των μεθόδων ανάλυσης υφής εικόνας στην Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού Σταθμισμένης Διάχυσης (DWI) του μαστού προς την κατεύθυνση ανάδειξης απεικονιστικών βιοδεικτών καρκίνου του μαστού. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ιστογράμματος των τιμών ADC των αλλοιώσεων επιβεβαιώνουν τη δυνατότητα των χαρακτηριστικών ADC για τη διαφοροποίηση επιθετικότητας της νόσου. Ειδικότερα η λοξότητα και η κύρτωση του ADC αποτελούν παραμέτρους που συσχετίζονται με την ιστοπαθολογική διαβάθμιση των όγκων IDC, ενώ η έκφραση της απεικονιστικής ετερογένειας των αλλοιώσεων, μέσω του χαρακτηριστικού εντροπία, φαίνεται να συνάδει με την υπέρ ή υπό έκφραση του Οιστρογονικού ή Προγεστερονικού υποδοχέα. Μελλοντικές προσπάθειες θα εστιάσουν στη στατιστική επιβεβαίωση και πιστοποίηση των αποτελεσμάτων με χρήση και επιπρόσθετων στατιστικών μεθόδων, αλλά και στη μελέτη χαρακτηριστικών υφής εικόνας δεύτερης τάξης. Επιπρόσθετα, η διερεύνηση συσχετίσεων με περισσότερους βιοδείκτες όπως Lymph Νode status and proliferation index (Ki-67), καθώς και με μοριακούς υποτύπους του καρκίνου του μαστού, αποτελούν επιπλέον μελλοντικό βήμα, με ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον. 2017-11-10T09:01:44Z 2017-11-10T09:01:44Z 2016-12-16 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10766 en 12 application/pdf