Fugu-MT 論文翻訳(概要): Towards Machine Learning-based Quantitative Hyperspectral Image Guidance for Brain Tumor Resection

論文の概要: Towards Machine Learning-based Quantitative Hyperspectral Image Guidance for Brain Tumor Resection

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10321v2
Date: Fri, 24 Nov 2023 19:59:28 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-11-30 12:42:46.295410
Title: Towards Machine Learning-based Quantitative Hyperspectral Image Guidance for Brain Tumor Resection
Title（参考訳）: 機械学習による脳腫瘍切除のための定量的ハイパースペクトル画像指導
Authors: David Black, Declan Byrne, Anna Walke, Sidong Liu, Antonio Di leva, Sadahiro Kaneko, Walter Stummer, Septimiu Salcudean, Eric Suero Molina
Abstract要約: 過去の研究では、多くのヒト脳腫瘍において5つのフルオロフォアの放射スペクトルを特徴付けていた。 4つの機械学習モデルを用いて腫瘍タイプ、グレード、グリオーママージン、IDH変異の分類を行った。 5種類のフルオロフォア濃度は腫瘍マージンタイプと腫瘍グレードによって異なっていた。
参考スコア（独自算出の注目度）: 1.333613335755616
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Complete resection of malignant gliomas is hampered by the difficulty in distinguishing tumor cells at the infiltration zone. Fluorescence guidance with 5-ALA assists in reaching this goal. Using hyperspectral imaging, previous work characterized five fluorophores' emission spectra in most human brain tumors. In this paper, the effectiveness of these five spectra was explored for different tumor and tissue classification tasks in 184 patients (891 hyperspectral measurements) harboring low- (n=30) and high-grade gliomas (n=115), non-glial primary brain tumors (n=19), radiation necrosis (n=2), miscellaneous (n=10) and metastases (n=8). Four machine learning models were trained to classify tumor type, grade, glioma margins and IDH mutation. Using random forests and multi-layer perceptrons, the classifiers achieved average test accuracies of 84-87%, 96%, 86%, and 93% respectively. All five fluorophore abundances varied between tumor margin types and tumor grades (p < 0.01). For tissue type, at least four of the five fluorophore abundances were found to be significantly different (p < 0.01) between all classes. These results demonstrate the fluorophores' differing abundances in different tissue classes, as well as the value of the five fluorophores as potential optical biomarkers, opening new opportunities for intraoperative classification systems in fluorescence-guided neurosurgery.
Abstract（参考訳）: 悪性グリオーマの完全切除は浸潤領域における腫瘍細胞の鑑別が困難である。 5-ALAによる蛍光誘導がこの目標を達成する。ハイパースペクトルイメージングを用いて、以前の研究ではヒト脳腫瘍の5つのフルオロフォアの放射スペクトルを特徴付ける。本研究は,低位(n=30),高次グリオーマ(n=115),非グリア性一次脳腫瘍(n=19),放射線壊死(n=2),無菌(n=10),転移(n=8)を有する184例の腫瘍および組織分類タスクにおいて,これらの5つのスペクトルの有効性を検討した。 4つの機械学習モデルを用いて腫瘍タイプ, グレード, グリオーママージン, idh変異を分類した。ランダム森林と多層受容器を用いて, 平均試験精度は84-87%, 96%, 86%, 93%であった。 5つのフルオロフォアの存在度は腫瘍マージン型と腫瘍グレード (p < 0.01) で異なっていた。組織型では,5種のフルオロフォア中の少なくとも4種は,全クラス間で有意差(p<0.01)が認められた。以上の結果から, 異なる組織群において, フルオロフォアが多量に存在すること, 光バイオマーカーとしての5種類のフルオロフォアの価値が示され, 蛍光ガイド下神経外科手術における術中分類システムに新たな機会が開けた。

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