Assessing invasiveness of subsolid lung adenocarcinomas with combined attenuation and geometric feature models

The aim of this study was to develop and test multiclass predictive models for assessing the invasiveness of individual lung adenocarcinomas presenting as subsolid nodules on computed tomography (CT). 227 lung adenocarcinomas were included: 31 atypical adenomatous hyperplasia and adenocarcinomas in situ (class H1), 64 minimally invasive adenocarcinomas (class H2) and 132 invasive adenocarcinomas (class H3). Nodules were segmented, and geometric and CT attenuation features including functional principal component analysis features (FPC1 and FPC2) were extracted. After a feature selection step, two predictive models were built with ordinal regression: Model 1 based on volume (log) (logarithm of the nodule volume) and FPC1, and Model 2 based on volume (log) and Q.875 (CT attenuation value at the 87.5% percentile). Using the 200-repeats Monte-Carlo cross-validation method, these models provided a multiclass classification of invasiveness with discriminative power AUCs of 0.83 to 0.87 and predicted the class probabilities with less than a 10% average error. The predictive modelling approach adopted in this paper provides a detailed insight on how the value of the main predictors contribute to the probability of nodule invasiveness and underlines the role of nodule CT attenuation features in the nodule invasiveness classification

Imagerie quantitative pour la construction de modèles prédictifs : applications au nodule pulmonaire et à la maladie hépatique chronique avancée

Quantitative imaging, which consists in coupling to the classical qualitative analysis of medical images an extraction of quantitative parameters in order to identify non-invasive predictive biomarkers, is undergoing a major development in radiology. The first part of the work, carried out at the Beth Israel Deaconess Medical Center-Harvard Medical School (Boston, USA), focused on the prediction of invasiveness of lung adenocarcinoma presenting as ground glass nodules on CT. A first work identified the size of the solid component as associated with tumor extension through the airspaces. The study of the growth of these nodules using a linear mixed effects model then selected the exponential model as the most appropriate, compared to other classical models, and validated the use of tumor volume doubling time as a biomarker of ground glass lung adenocarcinoma invasiveness. In the following project, the geometric and attenuation (density histogram) characteristics of the nodule were studied, and two ordinal regression-based predictive models were constructed using two predictors (model 1, volume and 87.5th percentile of attenuation, model 2, volume and first component of principal component analysis) to classify the nodule into three subgroups of increasing invasiveness with AUCs ranging from 0.83 to 0.87. The last project also included gray level distribution parameters in the segmented nodules. A "radiomic signature" was identified after selection of predictors by the LASSO method. This signature included one clinical parameter, one geometric parameter, and three texture parameters. The AUC was lower than in the previous model using only the geometric and density parameters of the nodule (0.77), and the performance of the model was decreased when applied to CT images with a larger slice thickness or acquired with contrast injection. The second part of the work was performed in the laboratory "Biomarkers in Imaging" (Centre de Recherches sur l'Inflammation, UMR 1149, University of Paris - Inserm) and was dedicated to the prediction of clinically significant portal hypertension in patients with advanced chronic liver disease from quantitative hepatic and splenic MRI and MRE (magnetic resonance elastography) data. After dimensionality reduction performed by regularized and generalized canonical analysis, used to respect the data structure, the results obtained showed that the use of radiomic parameters derived from the splenic MRE parametric maps allowed a better discrimination of clinically significant portal hypertension compared to the average values of these parametric maps. The model with the best performance (AUC 0.89) combined radiomic parameters derived from hepatic and splenic MRAs, as well as the measurement of hepatic surface nodularity, illustrating the complementarity between functional and morphological parameters for the characterization of portal hypertension. In total, the work illustrates the potential of quantitative imaging for the construction of predictive models likely to answer clinical problems, concerning both focal pathologies (such as the pulmonary nodule) or diffuse pathologies (such as advanced chronic liver disease), as well as some of its limitations.L'imagerie quantitative, qui consiste à coupler à l'analyse qualitative classique des images médicales une extraction de paramètres quantitatifs afin d'identifier des biomarqueurs prédictifs non invasifs, connait un développement majeur en radiologie. La première partie du travail, menée au Beth Israel Deaconess Medical Center-Harvard Medical School (Boston, États-Unis) s'est intéressée à la prédiction du caractère invasif l'adénocarcinome pulmonaire se présentant sous forme de nodules en verre dépoli en tomodensitométrie. Un premier travail a identifié la taille de la composante solide comme associé à l'extension tumorale par les espaces aériens. L'étude de la croissance de ces nodules grâce à un modèle linéaire à effets mixtes a ensuite permis de sélectionner le modèle exponentiel comme le plus adéquat, en comparaison à d'autres modèles classiques, et de valider l'utilisation du temps de doublement du volume tumoral comme biomarqueur du caractère invasif de l'adénocarcinome pulmonaire en verre dépoli. Dans le projet suivant, les caractéristiques géométriques et d'atténuation (histogramme de densité) du nodule ont été étudiées, et deux modèles prédictifs basés sur la régression ordinale ont été construits à partir de deux prédicteurs (modèle 1, volume et 87,5ème percentile de l'atténuation, modèle 2, volume et première composante de l'analyse en composante principale) permettant de classer les nodules en trois sous-groupes d'agressivité croissante avec une AUC variant de 0,83 à 0,87. Le dernier projet a également inclus les paramètres de distribution des niveaux de gris dans les nodules segmentés. Une « signature radiomique » a été identifiée après sélection des prédicteurs par la méthode LASSO. Cette signature comportait un paramètre clinique, un paramètre géométrique et trois paramètres de texture. L'AUC était plus faible que dans le modèle précédent utilisant uniquement les paramètres géométriques et de densité du nodule (0,77), et les performances du modèle étaient diminuées lorsqu'il était appliqué à des images TDM avec une épaisseur de coupe plus importante ou acquises avec injection de produit de contraste. La seconde partie du travail a été réalisée au sein du laboratoire « Biomarqueurs en Imagerie » (Centre de Recherches sur l'Inflammation, UMR 1149, Université de Paris - Inserm) et a été dédié à la prédiction de l'hypertension portale cliniquement significative chez les patients atteints de maladie hépatique chronique avancée à partir des données quantitatives d'IRM et d'ERM (élastographie par résonnance magnétique) hépatiques et spléniques. Après réduction de dimensionnalité réalisée par analyse canonique régularisée et généralisée, utilisée pour respecter la structure des données, les résultats obtenus ont montré que l'utilisation des paramètres radiomiques dérivées des cartes paramétriques d'ERM splénique permettaient une meilleure discrimination de l'hypertension portale cliniquement significative en comparaison aux valeurs moyennes de ces cartes paramétriques. Le modèle avec les meilleurs performances (AUC 0,89) combinait les paramètres radiomiques dérivés des ERM hépatique et splénique, ainsi que la mesure de nodularité de surface hépatique, illustrant ainsi la complémentarité entre les paramètres fonctionnels et morphologiques pour la caractérisation de l'hypertension portale. Au total, le travail illustre le potentiel de l'imagerie quantitative pour la construction de modèles prédictifs susceptibles de répondre à des problématiques cliniques, concernant à la fois des pathologies focales (tel le nodule pulmonaire) ou diffuses (tel la maladie hépatique chronique avancée), ainsi que certaines de ses limitations

Quantitative imaging for building predictive models : applications to the pulmonary nodule and the advanced chronic liver disease

L'imagerie quantitative, qui consiste à coupler à l'analyse qualitative classique des images médicales une extraction de paramètres quantitatifs afin d'identifier des biomarqueurs prédictifs non invasifs, connait un développement majeur en radiologie. La première partie du travail, menée au Beth Israel Deaconess Medical Center-Harvard Medical School (Boston, États-Unis) s'est intéressée à la prédiction du caractère invasif l'adénocarcinome pulmonaire se présentant sous forme de nodules en verre dépoli en tomodensitométrie. Un premier travail a identifié la taille de la composante solide comme associé à l'extension tumorale par les espaces aériens. L'étude de la croissance de ces nodules grâce à un modèle linéaire à effets mixtes a ensuite permis de sélectionner le modèle exponentiel comme le plus adéquat, en comparaison à d'autres modèles classiques, et de valider l'utilisation du temps de doublement du volume tumoral comme biomarqueur du caractère invasif de l'adénocarcinome pulmonaire en verre dépoli. Dans le projet suivant, les caractéristiques géométriques et d'atténuation (histogramme de densité) du nodule ont été étudiées, et deux modèles prédictifs basés sur la régression ordinale ont été construits à partir de deux prédicteurs (modèle 1, volume et 87,5ème percentile de l'atténuation, modèle 2, volume et première composante de l'analyse en composante principale) permettant de classer les nodules en trois sous-groupes d'agressivité croissante avec une AUC variant de 0,83 à 0,87. Le dernier projet a également inclus les paramètres de distribution des niveaux de gris dans les nodules segmentés. Une « signature radiomique » a été identifiée après sélection des prédicteurs par la méthode LASSO. Cette signature comportait un paramètre clinique, un paramètre géométrique et trois paramètres de texture. L'AUC était plus faible que dans le modèle précédent utilisant uniquement les paramètres géométriques et de densité du nodule (0,77), et les performances du modèle étaient diminuées lorsqu'il était appliqué à des images TDM avec une épaisseur de coupe plus importante ou acquises avec injection de produit de contraste. La seconde partie du travail a été réalisée au sein du laboratoire « Biomarqueurs en Imagerie » (Centre de Recherches sur l'Inflammation, UMR 1149, Université de Paris - Inserm) et a été dédié à la prédiction de l'hypertension portale cliniquement significative chez les patients atteints de maladie hépatique chronique avancée à partir des données quantitatives d'IRM et d'ERM (élastographie par résonnance magnétique) hépatiques et spléniques. Après réduction de dimensionnalité réalisée par analyse canonique régularisée et généralisée, utilisée pour respecter la structure des données, les résultats obtenus ont montré que l'utilisation des paramètres radiomiques dérivées des cartes paramétriques d'ERM splénique permettaient une meilleure discrimination de l'hypertension portale cliniquement significative en comparaison aux valeurs moyennes de ces cartes paramétriques. Le modèle avec les meilleurs performances (AUC 0,89) combinait les paramètres radiomiques dérivés des ERM hépatique et splénique, ainsi que la mesure de nodularité de surface hépatique, illustrant ainsi la complémentarité entre les paramètres fonctionnels et morphologiques pour la caractérisation de l'hypertension portale. Au total, le travail illustre le potentiel de l'imagerie quantitative pour la construction de modèles prédictifs susceptibles de répondre à des problématiques cliniques, concernant à la fois des pathologies focales (tel le nodule pulmonaire) ou diffuses (tel la maladie hépatique chronique avancée), ainsi que certaines de ses limitations.Quantitative imaging, which consists in coupling to the classical qualitative analysis of medical images an extraction of quantitative parameters in order to identify non-invasive predictive biomarkers, is undergoing a major development in radiology. The first part of the work, carried out at the Beth Israel Deaconess Medical Center-Harvard Medical School (Boston, USA), focused on the prediction of invasiveness of lung adenocarcinoma presenting as ground glass nodules on CT. A first work identified the size of the solid component as associated with tumor extension through the airspaces. The study of the growth of these nodules using a linear mixed effects model then selected the exponential model as the most appropriate, compared to other classical models, and validated the use of tumor volume doubling time as a biomarker of ground glass lung adenocarcinoma invasiveness. In the following project, the geometric and attenuation (density histogram) characteristics of the nodule were studied, and two ordinal regression-based predictive models were constructed using two predictors (model 1, volume and 87.5th percentile of attenuation, model 2, volume and first component of principal component analysis) to classify the nodule into three subgroups of increasing invasiveness with AUCs ranging from 0.83 to 0.87. The last project also included gray level distribution parameters in the segmented nodules. A "radiomic signature" was identified after selection of predictors by the LASSO method. This signature included one clinical parameter, one geometric parameter, and three texture parameters. The AUC was lower than in the previous model using only the geometric and density parameters of the nodule (0.77), and the performance of the model was decreased when applied to CT images with a larger slice thickness or acquired with contrast injection. The second part of the work was performed in the laboratory "Biomarkers in Imaging" (Centre de Recherches sur l'Inflammation, UMR 1149, University of Paris - Inserm) and was dedicated to the prediction of clinically significant portal hypertension in patients with advanced chronic liver disease from quantitative hepatic and splenic MRI and MRE (magnetic resonance elastography) data. After dimensionality reduction performed by regularized and generalized canonical analysis, used to respect the data structure, the results obtained showed that the use of radiomic parameters derived from the splenic MRE parametric maps allowed a better discrimination of clinically significant portal hypertension compared to the average values of these parametric maps. The model with the best performance (AUC 0.89) combined radiomic parameters derived from hepatic and splenic MRAs, as well as the measurement of hepatic surface nodularity, illustrating the complementarity between functional and morphological parameters for the characterization of portal hypertension. In total, the work illustrates the potential of quantitative imaging for the construction of predictive models likely to answer clinical problems, concerning both focal pathologies (such as the pulmonary nodule) or diffuse pathologies (such as advanced chronic liver disease), as well as some of its limitations

Performances des biopsies médiastinales sous contrôle tomodensitométrique

Introduction : Les biopsies sous contrôle tomodensitométrique sont actuellement de plus en plus employées pour le diagnostic des masses médiastinales. Le but de l étude était de confirmer les bonnes performances diagnostiques des biopsies médiastinales scanno-guidées, de démontrer que les complications sont peu nombreuses et d identifier les raisons d échec de certaines procédures afin d améliorer la rentabilité diagnostique. Matériel et méthodes : 308 biopsies médiastinales consécutives réalisées de 2006 à 2011 dans le service d imagerie médicale de l hôpital Saint Louis (Paris) ont été analysées rétrospectivement. Pour chaque procédure, il a été recueilli le contexte clinique (indication, localisation et taille de la masse), les caractéristiques du geste (voie d abord, type d aiguille, nombre de prélèvements, complications, durée), et les résultats anatomo-pathologiques. Résultats et discussion : Dans 82,5% des cas (254 procédures), la biopsie médiastinale sous contrôle tomodensitométrique a mené à l obtention d un diagnostic permettant de déterminer une attitude thérapeutique. L efficacité de la biopsie augmente significativement avec la taille de la lésion. Il n a pas été mis en évidence d autres facteurs influençant l efficacité du geste. La survenue de complications, essentiellement hémorragiques, a été observée dans 7,5% des cas, soit 23 patients. Seuls 3 patients ont du bénéficié d une hospitalisation supérieure à 12h. Il n a pas été mis en évidence de lien statistique entre la survenue de complication et les caractéristiques de la lésion cible, ni avec les paramètres techniques du geste. Les taux d efficacité et de complication des procédures obtenus sont comparables à ceux antérieurement publiés dans la littérature. Conclusion : la biopsie médiastinale sous contrôle tomodensitométrique est une procédure efficace et sûre, et doit être indiquée en première intention avant le recours à la médiastinoscopieINTRODUCTION : CT-guided biopsies take today a increasing role for the diagnosis of mediastinal masses. Our purpose was to evaluate the efficacy and safety of CT-guided mediastinal biopsies in a large cohort of patients. METHOD AND MATERIALS : We retrospectively reviewed 308 consecutive CT-guided biopsies performed in our department between 2006 and 2011. For each procedure, we recorded the indication for biopsy, the size and location of the target, the size and type of biopsy needle, the appproach to the lesion, the number of biopsy samples, the complications, and the pathological diagnosis obtained. RESULTS AND DISCUSSION : In 254 patients (82,5%), CT- guided biopsy allowed to obtain a diagnosis and determine a diagnostic strategy. In 5 more percent, a diagnosis was obtained by another image-guided biopsy. Efficacity rate increased significatively with target lesion size. Complications, mainly bleedings, occurred in 23 of patients (7,4%). Only 3 patients remainded hospitalized overnight. No statistical relationship has been found between complications occurrence and target lesion characteristics, or biopsy technical parameters. Our efficacity and complication rates were similar to those published in anterior studies. CONCLUSION : CT-Guided mediastinal biopsy is a sage and efficient technique. It should be proposed as first-line tool prior to mediastinoscopy ofr thoracoscopy in case of equivocal mediastinal massST QUENTIN EN YVELINES-BU (782972101) / SudocSudocFranceF

Lung cancer screening: French radiologists should prepare for it

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Artificial intelligence in lung cancer: current applications and perspectives

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Interstitial lung diseases after hematopoietic stem cell transplantation: New pattern of lung chronic graft-versus-host disease ?

Bronchiolitis obliterans syndrome (BOS) after allogeneic HSCT is the only formally recognized manifestation of lung chronic graft-versus-host disease (GVHD). Other lung complications were reported, including interstitial lung diseases (ILDs). Whether ILDs belong to the spectrum of lung cGVHD remains unknown. We compared characteristics and specific risk factors for both ILD and BOS. Data collected from consecutive patients diagnosed with ILD or BOS from 1981–2019 were analyzed. The strength of the association between patient characteristics and ILD occurrence was measured via odds ratios estimated from univariable logistic models. Multivariable models allowed us to handle potential confounding variables. Overall survival (OS) was estimated using the Kaplan-Meier method. 238 patients were included: 79 with ILD and 159 with BOS. At diagnosis, FEV1 was lower in patients with BOS compared to patients with ILD, while DLCO was lower in ILD. 84% of ILD patients received systemic corticosteroids, leading to improved CT scans and pulmonary function, whereas most BOS patients were treated by inhaled corticosteroids, with lung-function stabilization. In the multivariable analysis, prior thoracic irradiation and absence of prior treatment with prednisone were associated with ILD. OS was similar, even if hematological relapse was more frequent in the ILD group. Both complications occurred mainly in patients with GVHD history

Management of superior vena cava syndrome in critically ill cancer patients

The purpose of this study is to describe the management and outcome of critically ill cancer patients with Superior Vena Cava Syndrome (SVCS)

Importance of Lung Epithelial Injury in COVID-19 Associated Acute Respiratory Distress Syndrome: Value of Plasma sRAGE

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