論文の概要: Automatic Quantification of Serial PET/CT Images for Pediatric Hodgkin Lymphoma Patients Using a Longitudinally-Aware Segmentation Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.08611v1
- Date: Fri, 12 Apr 2024 17:20:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-15 14:18:01.760700
- Title: Automatic Quantification of Serial PET/CT Images for Pediatric Hodgkin Lymphoma Patients Using a Longitudinally-Aware Segmentation Network
- Title（参考訳）: 小児ホジキンリンパ腫における経時的PET/CT画像の自動定量化
- Authors: Xin Tie, Muheon Shin, Changhee Lee, Scott B. Perlman, Zachary Huemann, Amy J. Weisman, Sharon M. Castellino, Kara M. Kelly, Kathleen M. McCarten, Adina L. Alazraki, Junjie Hu, Steve Y. Cho, Tyler J. Bradshaw,
- Abstract要約: 小児Hodgkinリンパ腫患者に対する経時的PET/CT画像の定量化について検討した。
F1スコア0.606のPET2の残存リンパ腫をLAS-Netが検出した。
LAS-NetによるqPET,$Delta$SUVmax, MTV, TLGの測定は, 医師による測定と強く相関していた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.225391135995692
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: $\textbf{Purpose}$: Automatic quantification of longitudinal changes in PET scans for lymphoma patients has proven challenging, as residual disease in interim-therapy scans is often subtle and difficult to detect. Our goal was to develop a longitudinally-aware segmentation network (LAS-Net) that can quantify serial PET/CT images for pediatric Hodgkin lymphoma patients. $\textbf{Materials and Methods}$: This retrospective study included baseline (PET1) and interim (PET2) PET/CT images from 297 patients enrolled in two Children's Oncology Group clinical trials (AHOD1331 and AHOD0831). LAS-Net incorporates longitudinal cross-attention, allowing relevant features from PET1 to inform the analysis of PET2. Model performance was evaluated using Dice coefficients for PET1 and detection F1 scores for PET2. Additionally, we extracted and compared quantitative PET metrics, including metabolic tumor volume (MTV) and total lesion glycolysis (TLG) in PET1, as well as qPET and $\Delta$SUVmax in PET2, against physician measurements. We quantified their agreement using Spearman's $\rho$ correlations and employed bootstrap resampling for statistical analysis. $\textbf{Results}$: LAS-Net detected residual lymphoma in PET2 with an F1 score of 0.606 (precision/recall: 0.615/0.600), outperforming all comparator methods (P<0.01). For baseline segmentation, LAS-Net achieved a mean Dice score of 0.772. In PET quantification, LAS-Net's measurements of qPET, $\Delta$SUVmax, MTV and TLG were strongly correlated with physician measurements, with Spearman's $\rho$ of 0.78, 0.80, 0.93 and 0.96, respectively. The performance remained high, with a slight decrease, in an external testing cohort. $\textbf{Conclusion}$: LAS-Net achieved high performance in quantifying PET metrics across serial scans, highlighting the value of longitudinal awareness in evaluating multi-time-point imaging datasets.
- Abstract（参考訳）: $\textbf{Purpose}$: 悪性リンパ腫患者に対するPETスキャンの経時的変化の自動定量化は困難であることが証明されている。
本研究の目的は, 小児Hodgkinリンパ腫患者に対して, PET/CT画像の定量化が可能な縦型セグメンテーションネットワーク(LAS-Net)を開発することである。
$\textbf{Materials and Methods}$: この振り返り研究は、2つの小児腫瘍群臨床試験(AHOD1331とAHOD0831)に登録された297人のPET/CT画像のベースライン(PET1)と中間(PET2)を含む。
LAS-Netは、PET1から関連する特徴を伝達し、PET2の分析を知らせる。
PET1のDice係数とPET2のF1スコアを用いてモデル性能を評価した。
さらに, PET1の代謝性腫瘍容積 (MTV) と総病変解糖 (TLG) , PET2のqPETおよび$\Delta$SUVmaxを, 医師による測定と比較した。
我々はSpearmanの$\rho$相関を用いてそれらの合意を定量化し、統計解析にブートストラップ再サンプリングを用いた。
$\textbf{Results}$: LAS-Net は F1 スコア 0.606 (精度/リコール: 0.615/0.600) の PET2 の残留リンパ腫を検出し、全てのコンパレータ法より優れている(P<0.01)。
ベースラインセグメンテーションでは、LAS-Netは平均Diceスコア0.772を達成した。
PET定量では, LAS-NetのqPET, $\Delta$SUVmax, MTV, TLGの値は, それぞれ0.78, 0.80, 0.93, 0.96の医師測定値と強く相関していた。
性能は高いままで、外部テストコホートではわずかに低下した。
$\textbf{Conclusion}$: LAS-Netは、シリアルスキャン全体にわたるPETメトリクスの定量化において、ハイパフォーマンスを実現した。
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