Current role of machine learning and radiogenomics in precision neuro-oncology

In the past few years, artificial intelligence (AI) has been increasingly used to create tools that can enhance workflow in medicine. In particular, neuro-oncology has benefited from the use of AI and especially machine learning (ML) and radiogenomics, which are subfields of AI. ML can be used to develop algorithms that dynamically learn from available medical data in order to automatically do specific tasks. On the other hand, radiogenomics can identify relationships between tumor genetics and imaging features, thus possibly giving new insights into the pathophysiology of tumors. Therefore, ML and radiogenomics could help treatment tailoring, which is crucial in personalized neuro-oncology. The aim of this review is to illustrate current and possible future applications of ML and radiomics in neuro-oncology

High b-Value Diffusion MRI to Differentiate Recurrent Tumors from Posttreatment Changes in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma: A Single Center Prospective Study

Recently DW-MR Imaging has shown promising results in distinguishing between recurrent tumors and posttreatment changes in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma (HNSSC). Aim of this study was to evaluate the diagnostic performances of DWI at high b-value (b = 2000 s/mm 2 ) compared to standard b-value (b = 1000 s/mm 2 ) and ADC ratio values (ADC ratio = ADC 2000 /ADC 1000 ×100) to differentiate recurrent tumors from posttreatment changes after treatment of HSNCC. 20 patients (16 M, 4 F) underwent MR Imaging between 2 and 16 months (mean 7) after treatment. Besides morphological sequences, we performed single-shot echoplanar DWI at b = 1000 s/mm 2 and b = 2000 s/mm 2 , and corresponding ADC maps were generated (ADC 1000 and ADC 2000 , resp.). By considering contrast-enhanced T1-weighted images as references, ROIs were drawn in order to evaluate mean ADC 1000 , ADC 2000 , and ADC ratio . The mean ADC 1000 and ADC 2000 in recurrent tumors were significantly lower than those in posttreatment changes ( = 0.001 and = 0.016, resp.). Moreover, the mean ADC ratio between the two groups showed a statistically significant difference ( = 0.002). Sensitivity, specificity, and accuracy of ADC ratio were 82.0%, 100%, and 90%, respectively, by considering an optimal cutoff value of 65.5%. ADC ratio is a promising value to differentiate between recurrent tumors and posttreatment changes in HNSCC and may be more useful than ADC 1000 and ADC 2000

Reversible cerebral vasoconstriction syndrome: review of neuroimaging findings

Reversible cerebral vasoconstriction syndrome (RCVS) is a group of disorders characterized by segmental narrowing and dilatation of medium-to-large cerebral arteries, clinically presenting with recurrent episodes of sudden-onset thunderclap headaches, with or without focal neurological deficits. Cerebral vasoconstriction is typically reversible, with spontaneous resolution within 3 months. Although the syndrome has generally a benign course, patients with neurological deficits may experience worse outcome. The main imaging finding is segmental constriction of intracranial arteries, which can be associated with subarachnoid hemorrhage and/or ischemic foci. Other possible findings are intracranial hemorrhage, subdural bleeding and cerebral edema. The latter may have a pattern which can resemble that of posterior reversible encephalopathy syndrome, a condition that can overlap with RCVS. New imaging techniques, such as vessel wall imaging and arterial spin labeling, are proving useful in RCVS and are giving new insights into the pathophysiology of this condition. In this paper, we aim to review neuroimaging findings of RCVS

High b-Value Diffusion MRI to Differentiate Recurrent Tumors from Posttreatment Changes in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma: A Single Center Prospective Study

Recently DW-MR Imaging has shown promising results in distinguishing between recurrent tumors and posttreatment changes in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma (HNSSC). Aim of this study was to evaluate the diagnostic performances of DWI at high b-value (b = 2000 s/mm2) compared to standard b-value (b = 1000 s/mm2) and ADCratio values (ADCratio=ADC2000/ADC1000×100) to differentiate recurrent tumors from posttreatment changes after treatment of HSNCC. 20 patients (16 M, 4 F) underwent MR Imaging between 2 and 16 months (mean 7) after treatment. Besides morphological sequences, we performed single-shot echo-planar DWI at b = 1000 s/mm2 and b = 2000 s/mm2, and corresponding ADC maps were generated (ADC1000 and ADC2000, resp.). By considering contrast-enhanced T1-weighted images as references, ROIs were drawn in order to evaluate mean ADC1000, ADC2000, and ADCratio. The mean ADC1000 and ADC2000 in recurrent tumors were significantly lower than those in posttreatment changes (P=0.001 and P=0.016, resp.). Moreover, the mean ADCratio between the two groups showed a statistically significant difference (P=0.002). Sensitivity, specificity, and accuracy of ADCratio were 82.0%, 100%, and 90%, respectively, by considering an optimal cutoff value of 65.5%. ADCratio is a promising value to differentiate between recurrent tumors and posttreatment changes in HNSCC and may be more useful than ADC1000 and ADC2000

Flussimetria Doppler: relazione con l’outcome neurologico fetale

Il ritardo di crescita intrauterino (IUGR) se non diagnosticato correttamente e tempestivamente è responsabile di una significativa mortalità e morbilità perinatale. Riconosce molteplici cause, sia materne che fetali; tra i meccanismi è implicato il danno vascolare placentare con alterazioni del flusso, trombosi vascolare, perdita della refrattarietà alle sostanze vasoattive nel circolo ombelico-placentare. Poiché i segni precoci della compromissione fetale si hanno per una riduzione dell’apporto di sostanze nutritive e di ossigeno che determinano variazioni dell’emodinamica placentare, la flussimetria Doppler assume un ruolo fondamentale nella valutazione dello stato di funzionalità placentare e del suo deterioramento attraverso lo studio della circolazione nell’arteria ombelicale e cerebrale media. Nei feti IUGR le alterazioni della circolazione utero-placentare gravi comprendono la riduzione della velocità di flusso telediastolico, l’assenza completa di flusso (ADEV) con comparsa sovente del Brain Sparing Effect (BSE), cioè un aumento del flusso diastolico cerebrale compensatorio, la comparsa di flusso telediastolico invertito (ARED-flow). Lo scopo del nostro studio è stato di valutare in pazienti con gestosi ipertensiva in associazione a IUGR l’impiego della flussimetria Doppler dell’arteria ombelicale e cerebrale media come indice precoce di sofferenza ipossica fetale e la presenza di complicanze neurologiche associate, evidenziate all’espletamento del parto. I risultati ottenuti hanno dimostrato che la persistenza di una risposta adattativa del tipo BSE consente una condotta di attesa per attuare le terapie preventive della prematurità/immaturità, mentre la perdita del BSE è stata seguita da un outcome neonatale sfavorevole ed è verosimile che la posticipazione del parto si sarebbe risolta in un aggravamento della prognosi

Nuove strategie terapeutiche per il trattamento dell’anovulazione nelle pazienti con PCOS: somministrazione di metformina e pattern ecografico delle pazienti con ovaio policistico

La sindrome dell’ovaio policistico (PCOS) rappresenta la più frequente causa di infertilità anovulatoria, interessando il 5-10% delle donne in età riproduttiva. In occasione dell’ASRM/ESHRE (Rotterdam, 2003) sono stati proposti nuovi criteri diagnostici: iperandrogenismo clinico o biologico, anovulazione cronica, ovaie policistiche. Numerosi studi hanno inoltre evidenziato che la PCOS è associata ad insulino-resistenza con iperinsulinemia compensatoria; ciò ha indotto l’impiego della metformina, biguanide insulino-sensibilizzante, nel trattamento e diverse evidenze scientifiche lo hanno mostrato sicuro ed efficace per l’induzione dell’ovulazione nella PCOS. Scopo del nostro studio è stato quello di valutare un miglioramento del quadro ecografico delle ovaie policistiche con una riduzione significativa del volume ovarico in risposta al trattamento con metformina, somministrata alla dose di 1500 mg/die (500 mg tre volte/die), come approccio terapeutico di prima scelta in pazienti anovulatorie infertili affette da PCOS. I risultati ottenuti hanno dimostrato che nel 67.4% delle pazienti trattate si è avuta una riduzione significativa del Volume Ovarico, VO (il volume ovarico medio prima del trattamento VO 1 è risultato di 13.1 cm3, mentre al termine il VO 2 è stato di 8.77 cm3), nel 24% si è avuta una riduzione di circa il 10% (VO 2 11.72 cm3), nel restante 8.6% non sono stati rilevati miglioramenti (VO 2 12,96 cm3). L’uso della metformina determina non solo un miglioramento delle caratteristiche metaboliche ed endocrine delle pazienti affette da PCOS, ma anche un miglioramento del quadro ecografico delle ovaie policistiche con una riduzione significativa del volume ovarico, riducendo il rischio di iperstimolazione ovarica ed i costi della terapia

Valutazione dell’induzione dell’ovulazione e dei fattori predittivi di risposta al trattamento con metformina in pazienti anovulatorie affette da PCOS

La PCOS rappresenta la più frequente causa di infertilità anovulatoria interessando il 5-10% delle donne in età riproduttiva. Fra le opzioni terapeutiche per l’induzione dell’ovulazione in pazienti infertili affette da PCOS, è stata proposta la metformina, una biguanide insulino-sensibilizzante, poiché numerosi studi hanno evidenziato che la PCOS è associata ad insulino-resistenza con iperinsulinemia compensatoria. Un problema correlato all’impiego della metformina è relativo al confronto con il farmaco gold standard nell’infertilità anovulatoria, il clomifene citrato, da solo o in combinazione con la metformina, per i risultati discordanti probabilmente secondari alla eterogeneità delle popolazioni studiate e degli schemi di trattamento. Scopo del nostro studio è stato valutare l’induzione della ovulazione ed i fattori predittivi di risposta al trattamento con metformina, somministrata alla dose di 1700 mg/die, come approccio terapeutico di prima scelta in pazienti anovulatorie infertili affette da PCOS. I risultati ottenuti hanno dimostrato, su 408 cicli, un tasso di ovulazione per ciclo del 55.4%, un tasso di gravidanza per ciclo del 10.4%, un tasso di abortività del 19.5% ed un tasso cumulativo di gravidanza del 62.9%. L’impiego di analisi statistica univariata GLM ha evidenziato una significativa influenza (P<0.05) di diversi fattori sulla risposta alla metformina, in particolare età, indice di massa corporea, testosteronemia e indici di insulino-resistenza (HOMA, GIR e insulinemia basale). Lo studio condotto, quindi, individua l’efficacia di impiego della metformina in relazione ad una serie di fattori predittivi di risposta che potranno guidare la scelta terapeutica al fine di ottimizzare il trattamento dell’infertilità anovulatoria nelle pazienti con PCOS

Ruolo dell’ecografia transvaginale nell’endometriosi profonda infiltrante posteriore

La diagnosi di endometriosi è una procedura complessa che richiede l’utilizzo di pratiche invasive. Scopo del nostro studio è stato quello di valutare l’accuratezza diagnostica dell’ecografia transvaginale nella diagnosi di endometriosi profonda infiltrante posteriore. A tale riguardo 96 pazienti operate per sospetta endometriosi pelvica sono state selezionate per questo studio. I dati chirurgici ed istopatologici sono stati confrontati con le ecografie eseguite preoperatoriamente. Trentanove pazienti su 96 hanno avuto diagnosi istopatologica di endometriosi profonda infiltrante posteriore. La sensibilità, la specificità, il valore predittivo positivo e negativo e l’accuratezza diagnostica della ecografia transvaginale erano, rispettivamente, di 74,3%, 96,4%, 93,5%, 84,6% e 87,5%. La conclusione del nostro studio è stata che in buone mani l’ecografia transvaginale presenta una buona accuratezza per la localizzazione di formazioni endometriosiche nel compartimento posteriore. Tale accuratezza è direttamente proporzionale alle dimensioni del nodulo endometriosico