[論文レビュー] The Rio Hortega University Hospital Glioblastoma dataset: a comprehensive collection of preoperative, early postoperative and recurrence MRI scans (RHUH-GBM)

Santiago Cepeda, Sergio García-García+5 more|PubMed|Apr 27, 2023

Glioma Diagnosis and Treatment参考文献 13被引用数 4

ひとこと要約

RHUH-GBMデータセットは、全切除またはほぼ全切除を受けた40例の膠腫瘍患者から得られた、術前、早期術後（72時間以内）、再発時のマルチパラメトリックMRIスキャンを包括的に収集したものです。腫瘍亜領域の専門家校正セグメンテーション、臨床データ、分子プロファイル、生存予後が含まれており、術後MRI解析、再発モデル化、AI駆動のセグメンテーションおよびレジストレーションアルゴリズムの高度な研究を可能にします。

ABSTRACT

Glioblastoma, a highly aggressive primary brain tumor, is associated with poor patient outcomes. Although magnetic resonance imaging (MRI) plays a critical role in diagnosing, characterizing, and forecasting glioblastoma progression, public MRI repositories present significant drawbacks, including insufficient postoperative and follow-up studies as well as expert tumor segmentations. To address these issues, we present the "Río Hortega University Hospital Glioblastoma Dataset (RHUH-GBM)," a collection of multiparametric MRI images, volumetric assessments, molecular data, and survival details for glioblastoma patients who underwent total or near-total enhancing tumor resection. The dataset features expert-corrected segmentations of tumor subregions, offering valuable ground truth data for developing algorithms for postoperative and follow-up MRI scans.

研究の動機と目的

• 膠腫瘍患者に対する早期術後および再発スキャンを含む公開MRIデータセットの不足に対処すること。
• 術前、早期術後、再発時の各時点における高品質で専門家が検証した腫瘍亜領域セグメンテーションを提供すること。
• 術後およびフォローアップMRIスキャンに特化したAIベースのレジストレーションおよびセグメンテーションアルゴリズムの開発を支援すること。
• 全切除またはほぼ全切除を受けた患者における再発パターンおよび予後モデリングの研究を可能にすること。
• 膠腫瘍研究におけるマルチモodal MRI、臨床および分子データの可用性を向上させること。

提案手法

• 術前、早期術後（72時間以内）、再発時に、T1w、T1ce、T2w、FLAIR、ADCのマルチパラメトリックMRIスキャンを収集。
• WHO 4級アストロサイトーマを有し、全切除（GTR）または95％以上の切除率を示した近似的全切除（NTR）を施行した40例を選定。
• DICOMからNIfTIに変換するためのdcm2niix、SRI24アトラスへの線形レジストレーションのためのFLIRT、頭骨除去のためのSynthstripを用いた画像前処理。
• 被験者間でのMRI信号強度を標準化するため、強度Zスコア正規化を適用。
• 各時点における強化腫瘍、非強化腫瘍、および腫瘍巣周囲のT2/FLAIR高信号領域の専門家校正セグメンテーションを生成。
• KPS、IDH状態、Stuppプロトコル療法、生存予後を含む臨床、病理、治療データを統合。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 全切除を受けた膠腫瘍患者において、術前、早期術後、再発時のMRIスキャンにおける腫瘍亜領域の変化はどのように進行するか？
• RQ2 早期術後スキャンからの専門家アノテーションセグメンテーションは、AIベースの腫瘍セグメンテーションおよびレジストレーションアルゴリズムの精度を向上させ得るか？
• RQ3 高切除率を示す患者において、マルチパラメトリックMRIで捉えられる再発パターンおよび腫瘍巣周囲の信号変化のパターンは何か？
• RQ4 分子マーカー（例：IDH状態）および臨床的要因は、このコhortにおける再発時期および生存予後とどのように相関するか？
• RQ5 RHUH-GBMデータセットは、マルチモーダルMRIおよび臨床データを用いた膠腫瘍の予後予測モデル開発をどの程度向上させ得るか？

主な発見

• 40例の膠腫瘍患者にわたり、同一施設で収集された完全な術前、早期術後（72時間以内）、再発時のMRIスキャンが含まれる。
• 全患者が全切除（GTR）または95％以上の強化腫瘍体積切除率を示した近似的全切除（NTR）を経験した。
• 全生存期間の中央値は364日、無病生存期間の中央値は198日であった。
• 3つの時間点すべてにおいて、強化腫瘍、非強化腫瘍、および腫瘍巣周囲のT2/FLAIR高信号領域の専門家校正セグメンテーションが含まれる。
• 全患者がStuppプロトコルに従い、補助化学療法および放射線療法を受療し、72.5％がVMAT-IMRT-IGRTを用いて30分割で60 Gyを投与された。
• データセットはThe Cancer Imaging Archive（TCIA）を通じて公開されており、再現性を確保するためGitHubにも前処理コードが併記されている。