Digitalna slikovna analiza endoskopske UZ je v pomoč pri diagnosticiranju želodčne mezenhimske tumorje

Digitalna slikovna analiza endoskopske UZ je v pomoč pri diagnosticiranju želodčne mezenhimske tumorje
Abstract
Ozadje
endoskopske ultrazvočnimi (EUS) je dragocen slikanje orodje za ocenjevanje subepitelno lezij v želodcu. Vendar pa obstaja nekaj študije razlikovanje med gastrointestinalnih stromalnih tumorjev (starinokope) in benignih tumorjev mezenhimskih, kot leiomioma ali švanom, z uporabo EUS. Poleg tega obstajajo omejitve pri analizi značilnih lastnosti tovrstnih tumorjev zaradi slabega sporazuma interobserver kot posledica subjektivno interpretacijo eus slik. Zato je bil cilj te študije oceniti vlogo digitalno analizo slike v razlikovanja značilnosti starinokope od benignih mezenhimskih tumorjev na EUS.
Metode
smo vpisali 65 bolnikov z histopathologically dokazano želodčne GIST leiomioma ali švanom na kirurško odstranjenimi osebkov, ki so doživeli EUS pregled v naši endoskopski enoti od januarja 2007 do septembra 2010. po standardizacijo EUS slik, svetilnosti vključno povprečjem (T srednja), ki kažejo na ehogenost, in standardna deviacija (T SD), kažejo na heterogenosti, v tumorjih so bili analizirani
Rezultati
T pomeni in T so SD v GIST bistveno višja kot v leiomioma in švanom (p <. 0,001 ). Vendar pa ni bilo bistvene razlike v T pomeni ali T SD med benignimi in malignimi starinokope. Občutljivost in specifičnost so skoraj optimizirana za razlikovanje Kratka od leiomioma ali švanom ko kritične vrednosti T pomeni in so bile T SD 65 in 75, v tem zaporedju. Prisotnost vsaj 1 od teh 2 ugotovitev v danem tumorja povzročilo občutljivost 94%, specifičnost 80%, pozitivna napovedna vrednost 94%, negativna napovedna vrednost 80%, in točnost 90,8% za napovedovanje GIST.
sklepe
analiza digitalnih slik zagotavlja objektivne informacije o EUS slike; Tako je lahko koristno pri diagnosticiranju želodčne mezenhimske tumorje.
Ključne besede
Želodec endoskopske ultrazvok mezenhimskih tumor slike analiza ozadja
mezenhimskega tumorja na želodcu običajno odkrili po naključju med zgornjo endoskopijo za nepovezano stanju, in je ugotovil, kot podjetje, ki štrli subepitelno lezije; Vendar, večji tumorji včasih lahko povzroči krvavitev [1]. Histopathologically, večina teh tumorjev so popolnoma ali delno sestavljena iz vretena celic in prikazati gladke mišice ali diferenciacijo živca tulec. Večina želodca mezenhimske tumorje so gastrointestinalni stromalni tumorji (starinokope), ki izhajajo iz intersticijskih celic Cajal [1-3]. GIST je tveganje metastatskega relapsa, zlasti v peritoneja in jetrih, celo po operaciji za lokalizirano boleznijo [4, 5]. Zato so vsi starinokope so potencialno maligne in lahko zahtevajo resekcijo, celo majhne Notranji lezije želodca [5, 6].
V praksi diferenciacija starinokope iz benignih želodčnih mezenhimskih tumorjev, kot leiomioma ali švanom, je bistveno za učinkovito klinično upravljanje. Endoskopski ultrazvok (EUS) je dragocen slikanje orodje za ocenjevanje mezenhimske tumorje saj omogoča predstavitev na hypoechoic mase, ki mejijo s četrtim hypoechoic plasti normalne črevesne stene [7-9]. Kljub temu pa obstaja nekaj študij o razlikovanju med starinokope in benignih mezenhimskih tumorjev z uporabo EUZ [9, 10]. Poleg tega obstajajo omejitve pri analizi značilnih lastnosti tovrstnih tumorjev zaradi slabega sporazuma interobserver kot posledica subjektivne razlage EUS slik [11, 12].
Digitalne slike sestavljena iz pikslov (slikovnih elementov), ​​ki so osnovni elementi, ki sestavljajo 2-dimenzionalno sliko. V digitalnem analizo slike, je distribucija in prostorsko spreminjanje slikovnih točk, izračunano z analizo teksture z namenom pridobitve uporabnih podatkov. Pred kratkim so poročali uporabnost digitalne slikovne analize pri razlikovanju benignih od malignih subepitelno poškodb na EUS [13]. Zato je bil cilj te študije oceniti vlogo digitalno analizo slike v razlikovanja značilnosti starinokope od benignih mezenhimskih tumorjev na EUS.
Metode
Predmeti
zdravstvene kartoteke vseh bolnikov z histopathologically dokazano želodca GIST leiomioma ali švanom na kirurško odstranjenimi osebkov, ki so doživeli EUS pregled v naši endoskopski enoti od januarja 2007 do septembra 2010 je bilo naknadno pregledani. vključeni smo 65 bolnikov (27 moških in 38 žensk) s povprečno starostjo 55 let (razpon, 28-81 let), od tega 50 imeli GIST 6 leiomioma in 9 švanom. Ta študija je bila pregledana in revizijski odbor institucionalno odobreni na nacionalni University Hospital Pusan.
Histopatologija
so Tumorji histopathologically izkazalo, da je v želodcu mezenhimske tumorje in so bili razvrščeni imunohistokemicno kot leiomioma, švanom ali GIST [3]. Leiomiomi je bil definiran kot dezmin, nev-pozitivnih in c-kit (CD117) -negativno tumorja, švanom kot S-100-pozitivnih in c-kit-negativna tumorja in GIST kot c-kit-pozitivnih tumorja. Starinokope so bili razdeljeni v 4 skupine v skladu s poročilom o soglasju srečanja na National Institutes of Health [6]
endoskopski UZ
EUZ je bila narejena z radialno-skeniranje ultrazvočni endoskop (GF-UM2000;. Olympus, Tokio, Japonska) na 7,5 MHz, in vsi pregledi so bili izvedeni v skladu z intravenske zavestne sedacije (midazolam z ali brez meperidin). Tumor smo posneli po polnjenju želodec s 400-600 ml deaeriranega vode. Vsaj 10 še EUZ slike so dobili za vsako lezijo, in te slike so bile digitalno shranjene v Windows bitmap format.
EUZ slike so bile pregledane z enim samim izkušenega endosonographer (G.H.K.), ki je še naprej v slepi do končne diagnoze. Samo 1 še EUZ slika najvišje kakovosti je za vsako lezijo za nadaljnjo digitalno analizo slike, ki je bila izvedena v skladu s standardnim namiznem računalniku izbranega.
Digitalna slikovna analiza
EUS lahko prikazuje različne slike lastnosti v skladu z različnimi kontrasti med pravi izpit. Da bi zmanjšali te razlike, je bil proces standardizacije izvede s pomočjo vrednosti svetlosti gluhi center in zunanji hyperechoic rob področja EUS, ki imajo najmanj variabilnost. Slika 1 prikazuje postopek standardizacije, ki se uporablja v tej študiji. Slika 1 Diagram, ki prikazuje postopek standardizacije za EUS slike.
Image reviziji, s histogram glajenje je potrebno pridobiti boljši kontrast tudi zato, ker se izvirnik EUS slike lahko špila, ki jih svetlosti histogram in zato ne more biti uporaben za analizo območje tumorja. Nato smo uporabili metodo rob povezovanje vseh robnih pikslov ponavlja, da se pripravijo rob. Edge povezovanje povezani in zabeleži vse vrednosti, ki izpolnjujejo formulo (1) v območju 3 x 3 v trenutni piksel. ∇
G
x

y
-
∇
G
x
"

y
"
≤
Th
(1) prag (Th
) s formulo (1) je bila nastavljena na 130, ki temelji na naši predhodni študiji (podatki niso prikazani). Nato je bila izolirana središče področja EUS ekstrahirali kot objekt z visoko gostoto pik po uporabi binarizacija, označevanje z Grassfire algoritmom, in odstranjevanje šuma s pomočjo morfoloških podatkov. Zunanji hyperechoic rob področja smo ekstrahirali kot območje, ki je svetlejša od sosednjih slikovnih točk, kot je prikazano na sliki 2. Slika 2 ekstrakciji proces gluhi sredini in zunanjim hyperechoic rob področja EUS. (A) Gray slike. (B) metoda glajenje. (C) metoda Edge povezovanje. (D) binarizacija. (E) Označevanje z Grassfire algoritem. (F) odprava hrupa z uporabo morfoloških podatkov. (G) Pridobivanje gluhi centra področja. . (H) Pridobivanje zunanjega hyperechoic platišča področja
Nazadnje Formula je bila uporabljena (2) za dokončanje procesa standardizacije: StandardGray
=
255
-
RimGray
×
1
+
255
-
RimGray
CenterGray
Če
CenterGray
<
X
<
StandardGray

Potem
X
=
StandardGray
StandardGray
-
CenterGray
×
X
-
StandardGray
Else
Če
StandardGray
<
X
<
EdgeGray

potem
X
=
StandardGray
+
255
-
StandardGray
RimGray
-
StandardGray
×
X
-
StandardGray
(2), če CenterGray in RimGray označujejo vrednosti svetlosti gluhi center in zunanji hyperechoic rob področja, medtem ko so StandardGray pomeni vrednost svetlosti za razlikovanje gluho center od zunanjega hyperechoic platišča.
od standardnih slike, je bila regija interesa (ROI) izbrala izkušenega endosonographer (GHK) za analizo tumorja. Zgoraj metoda zagotavlja svetlosti informacije, vključno z minimalno, maksimalno, pomeni (T srednja), standardni odklon (T SD), mediano in interkvartilni vrednosti (slika 3). Slika 3 Primer digitalne analize slike. Od standardizirano podobo, je regija kraji (ROI) izbrala izkušenega endosonographer za analizo tumorja. Končni rezultati za ROI so izražene v spodnjem histograma. Povprečna (Tmean) in standardni odklon (TSD) vrednosti svetlosti so 81,53 in 180,50 oz.
Statistična analiza
so vsi podatki, izražene kot povprečje ± SD. Razlika v T pomeni in T SD med 3 skupine (GIST, leiomioma in švanom) je bila ocenjena s pomočjo enosmerne analize variance test (ANOVA). je bila uporabljena Sprejemnik deluje značilno (ROC) krivulja, da bi našli najboljše občutljivost in specifičnost presečnih vrednosti za T pomeni in T SD za razlikovanje Kratka od leiomioma ali švanom. Izračun občutljivost, specifičnost, pozitivne in negativne napovedne vrednosti, in natančnosti za razlikovanje Kratka od leiomioma ali švanom je bila izvedena tudi. A p vrednost < 0,05 štelo statistično značilne. Statistični izračuni so bili opravljeni s pomočjo SPSS verzija 12.0 za Windows programske opreme (SPSS Inc., Chicago, IL, ZDA).
Rezultati
V vseh EUS slik, T pomeni in T SD je bilo uspešno izračuna po po standardiziranem analizo slike. T srednja, kar kaže ehogenost je bilo GIST bistveno višja kot v leiomioma in švanom (82,8 ± 22,5, 39,8 ± 18,9 in 47,0 ± 12,0, oziroma p < 0,001) (tabela 1). Poleg tega je T SD, kar kaže na heterogenosti, tudi pri GIST bistveno višja kot v leiomioma in švanom (83,5 ± 14,4, 54,3 ± 21,7 in 58,3 ± 17,5, oziroma p < 0,001). Vendar pa ni bilo bistvene razlike v T pomeni ali T SD med leiomioma in schwannoma.Table 1 srednjim (T povprečne) in standardni odklon (T SD) vrednosti svetlosti po digitalno slikovno analizo želodca mezenhimskih tumorjev glede na histopatološko diagnozo
GIST (n = 50)
leiomioma (n = 6)
švanom (n = 9)
(p -vrednost) *
Tmean (povprečje ± SD)
82,8 ± 22,5
39,8 ± 18,9
47,0 ± 12,0
0.000
T †

b
b
TSD (povprečje ± SD)
83,5 ± 14,4
54,3 ± 21,7
58,3 ± 17,5
0.000
T †

b
b
GIST
gastrointestinalni stromalni tumor.
* Statistična značilnost je bila testirana s pomočjo enosmerne analize variance.
† enake črke kažejo na ne-pomembne razlike med skupinami z uporabo Tukey testu multiple primerjave .
Ko so starinokope razvrščeni v benignih ali malignih skupin glede na histološki tveganosti, so 31 primerov razvrščeni kot benignih starinokope (zelo nizko stopnjo tveganja, 7 primerov; nizko tveganje, 24 primerov) in 14 primerov kot malignih starinokope (srednje tveganje, 10 primerih z velikim tveganjem, 4 primeri). Ni bilo nobene razlike v T pomeni ali T SD med benignimi in malignimi starinokope (88,2 ± 21,7 proti 82,1 ± 23,0, p = 0.395; 86,9 ± 12,2 proti 83,3 ± 13,1, p = 0,373, v tem zaporedju).
ROC krivulja je bila ustvarjena, da prepoznajo najboljšo občutljivost in specifičnost presečnih vrednosti za T pomeni in T SD za razlikovanje Kratka od leiomioma ali švanom (slika 4). Občutljivost in specifičnost so skoraj optimizirani, ko so kritične vrednosti T pomeni in so bile T SD 65 in 75, v tem zaporedju. Tabela 2 prikazuje vrednosti T srednjih ≥ 65 in T SD ≥ 75 za napovedovanje GIST. Prisotnost vsaj 1 od teh 2 ugotovitev v danem tumorja povzročilo občutljivost 94%, specifičnost 80%, pozitivna napovedna vrednost 94%, negativna napovedna vrednost 80%, in točnost 90,8% za napovedovanje GIST. Slika 4 sprejemnik deluje značilno (ROC) krivulja za razlikovanje gastrointestinalni stromalni tumor (GIST) iz non-GIST mezenhimskih tumorjev. ROC krivulja (A) povprečja (Tmean) in (B) standardni odklon (TSD) vrednosti svetlosti, ki razlikujejo Kratka od zunaj GIST mezenhimskih tumorji na želodcu.
Tabeli 2 Občutljivost, specifičnost, pozitivno in negativno napovedno vrednot in točnost srednje vrednosti (T pomeni) in standardni odklon (T SD) vrednosti svetlosti, ki se razlikujejo gastrointestinalni stromalni tumor (GIST) iz non-GIST mezenhimskih tumorjev v želodcu
Napovedovanje Kratka
občutljivost,% (95% CI)
Specifičnost,% (95% CI)
PPV,% (95% CI)
NPV,% (95% CI)

Natančnost% (95% CI)
Tmean ≥ 65
86,0 (72,6-93,7)
93,3 (66,0-99,7)
97,7 (86,5-99,9)
66,7 (66,7-43,1)
87,7 (76,6-94,2)
TSD ≥ 75
90,0 (77,4-96,2)
80,0 (51.4-94.7)
93,8 (81,8-98,4 )
70,6 (44.0-88.6)
87,7 (76.6-94.2)
od zgornjih 2 funkcije
≥ 1
94,0 (82.5-98.4)
80,0 (51,4-94,7)
94,0 (82,5-98,4)
80,0 (51.4-94.7)
90,8 (80.3-96.2)
Oba
82,0 (68.1-91.0)
93,3 (66.0-99.7)
97,6 (86,0-99,9)
61,0 (38,8-79,5)
84,6 (73,1-91,2)
PPV
pozitivno napovedno vrednost, NPN
negativna napovedna vrednost, CI
zaupanje . intervalu
Razprava
V naši prejšnji raziskavi smo ovrednotili značilnosti, ki bi lahko razlikujejo Kratka od leiomioma na EUS; heterogenost, hyperechogenic lise, obrobno halo, in višja ehogenost v primerjavi z okoliškim mišične plasti so bile koristne za napovedovanje Kratka [9]. Vendar pa sodba teh ugotovitev na EUS slik je subjektivna; To lahko povzroči neučinkovito sporazumu interobserver [11, 12]. Da bi odpravili to omejitev, smo poskušali izpeljati bolj objektivne ugotovitve iz EUS slik.
EUS slika je sestavljena iz slikovnih točk, in njegov odmev gostota je izražena v svetilnosti od 0 (črna) do 255 (bela). Analiza svetlost je načeloma metoda za oceno stopnje ehogenost (izraženo v T srednja) in stopnjo homogenosti (izraženo v T SD). Poleg tega lahko EUZ slike prikazujejo različne lastnosti v skladu z različnimi kontrasti, ki se uporabljajo pri pregledu. Zato je za zmanjšanje teh razlik, smo izbrali svetlost gluhi center in zunanji hyperechoic rob področja EUS, ki imajo najmanj spremenljivost, in standardizirana tudi EUZ slike.
Po po standardiziranem analizo slike, tako T pomeni in T SD so v GIST bistveno višja kot v leiomioma in švanom. Ti rezultati so skladni s tistimi iz prejšnjih študij, ki so poročali višjo ehogenost v primerjavi z okoliškim mišične plasti, in heterogenost je koristno pri diagnosticiranju Kratka [9, 10, 14]. Z drugimi besedami, menimo, da je primerno, da izrazijo nekatere ugotovitve EUS kot objektivnih vrednot po digitalno analizo slike.
Glede na krivuljo ROC, vrednosti T pomeni in T SD, ki prikazuje najboljše občutljivost in specifičnost za GIST je bilo 65 in 75, v tem zaporedju. Če katera od T pomeni ≥ 65 let ali T SD ≥ 75 je bil prisoten, občutljivost in specifičnost za napovedovanje Kratka vsebina je bila 94% in 80%, v tem zaporedju, v skladu z našimi prejšnjimi rezultati [9].
Naprej, smo poskušali razlikovati med benignimi in malignimi starinokope na podlagi analize slik po deljenjem starinokope v 2 skupini (benigni ali maligni), v skladu s histološko razvrstitvi tveganj. Vendar pa smo ugotovili, da ni razlike v T pomeni ali T SD med benignimi in malignimi starinokope. Prejšnje študije so pokazale, da velikosti, exogastric rast, razjede, cistično sprememb, hyperechogenic žarišč in nepravilnosti v korist marže diagnoza malignega gastrointestinalnega mezenhimskega tumorja [7, 8, 15, 16]. V našem prejšnjem poročilu, je bil le velikost neodvisen napovednik za multivariatno logistično regresijsko analizo [9]. Zato še vedno obstaja omejitev pri napovedovanju maligno potencial GIST z uporabo analize slike.
Ta študija je nekaj omejitev. Prvič, to je retrospektivna študija, ki je v primerjavi EUS ima med starinokope in benignih mezenhimskih tumorjev, ki uporabljajo digitalno analizo slike. Zato, da bi lahko bil morebitni pristranskosti pri naknadno pregledu EUS slike. Med preučevanjem EUS, smo pridobili vsaj 10 endosonographic slik za določitev značilnosti želodca mezenhimskih tumorjev; smo upali bi to nadomestilo, do neke mere, za omejitev kar je retrospektivna študija. Drugič, čeprav so bile izvedene EUS preglede, za operacijo so bili izbrani bolniki po kliničnih mnenja in odločitve zdravnikov. Tretji je bilo število bolnikov z leiomioma ali švanom vključene v tej študiji majhna glede na število tistih z GIST. Ta omejitev je lahko posledica dejstva, da je najpogostejši mezenhimskih tumorja želodca GIST in da drugih tumorjev, kot leiomioma ali švanom, redko naletimo na klinikah. Nazadnje, čeprav smo analizirali le EUZ slike dobiti pri 7,5 MHz, da bi zmanjšali razlike med slikami, ki bi lahko zaradi različnih frekvenc, dejanskih nastavitvah EUS, kot sta dobiček in kontrasta, je bilo drugače v vsakem primeru, ki je zastaralni neločljivo povezana retrospektivni študiji. Nismo poskušali standardizirati EUS slike na osnovi vrednosti svetlosti v gluhi center in zunanji hyperechoic rob področja. Vendar pa je ta poskus standardizacije EUS slike ne bo v celoti premagati omejitve retrospektivni študiji. Zato bo prihodnje študije so potrebne, da uporabljajo enake pogoje okoljih, kot so frekvence, dobiček, in nasprotno.
Želodca mezenhimske tumor je pogosto asimptomatsko, in se običajno odkrili po naključju med zgornjega dela prebavil endoskopijo za nepovezanega stanja. Glavni problem pri asimptomatičnih bolnikih je ugotoviti, ali je tumor maligni potencial. Ker imajo starinokope maligni potencial, želodčne mezenhimske tumorje ne smemo pozabiti, tudi če so majhne, ​​če so lastnosti EUS, ki kažejo na GIST. Torej, če je digitalna slikovna analiza kaže visoko možnost GIST, bi bilo bolje, da poskusi za pridobitev tkivo (kot stranski EUS vodeni aspiracije fino iglo ali biopsija) ali Ponastavi tumor (na primer z endoskopsko ali kirurški resekcijo). . Nadalje so potrebne velike prospektivne študije za potrditev naše rezultate analize EUS slike želodca mezenhimskih tumorjev
Zaključek
Skratka, digitalna slikovna analiza daje objektivno informacijo o EUS slike; Tako je lahko uporaben v diagnosticiranju želodčne mezenhimske tumorje. Rezultati analize EUS slike, kot je T pomeni, starih 65 ali T SD ≥ 75, lahko pomaga pri razlikovanju Kratka od leiomioma ali švanom.
Soglasje PODJETJA
Pisna privolitev je bila pridobljena od bolnika za objavo tega poročila in vseh spremljajočih slik.
Opombe
Gwang Ha Kima, Kwang Baek Kim prav tako prispevali k temu delu.
deklaracij
priznanj
Ta študija je bila podprta z nepovratnimi sredstvi National R &. D Program za raka nadzor, Ministrstvo za zdravje, dobro počutje in družinske zadeve, republika Koreja (0920050)
Avtorji "prvotna predložiti datoteke za slike
Spodaj so povezave do avtorjev datotek izvirnik predložiti slik. "Izvirno datoteko na sliki 1 12876_2013_1039_MOESM2_ESM.tif avtorjev 12876_2013_1039_MOESM1_ESM.tif avtorjev prvotne datoteke za prvotno datoteke za sliko 3 12876_2013_1039_MOESM4_ESM.tif avtorjev Slika 2 12876_2013_1039_MOESM3_ESM.tif avtorjev prvotne datoteke za sliko 4 prvotne datoteke 12876_2013_1039_MOESM5_ESM.tiff avtorjev za sliki 5 tekmuje interes
Avtorji izjavi, da nimajo konkurenčnih interesov prispevkov
avtorjev
Study koncept in oblikovanje - GHK, GBK, in natečaja Mladi za razvoj.; Pridobitev vzorcev - GHK, natečaja Mladi za razvoj in HKJ; Analiza in interpretacija podatkov - GHK, SHL, TYJ in DHK; Priprava rokopisa - GHK in natečaja Mladi za razvoj; Statistična analiza - GHK in GAS; Pridobljena sredstva - natečaja Mladi za razvoj; Co-glavni avtor in nadzor študija - GAS. Vsi avtorji prebrali in potrdil končni rokopis.

• Primer-enteropatije povezana T-celičnega limfoma (tipa I), ki izhaja v želodcu brez ognjevzdržnih celiakija disease
• Primerjava značilnosti bolnikov, prognoza, načini zdravljenja in preživetja glede na starostno skupino, raka želodca patients