Malignant-lesion segmentation using 4D co-occurrence texture analysis applied to dynamic contrast-enhanced magnetic resonance breast image data

Purpose: To investigate the use of four-dimensional (4D) co-occurrence-based texture analysis to distinguish between nonmalignant and malignant tissues in dynamic contrast-enhanced (DCE) MR images. Materials and Methods: 4D texture analysis was performedon DCE-MRI data sets of breast lesions. A model-free neural network-based classification system assigned each voxel a "nonmalignant" or "malignant" label based on the textural features. The classification results were compared via receiver operating characteristic (ROC) curve analysis with the manual lesion segmentation produced by two radiologists (observers 1 and 2). Results: The mean sensitivity and specificity of the classifier agreed with the mean observer 2 performance when compared with segmentations by observer 1 for a 95% confidence interval, using a two-sided t-test with α = 0.05. The results show that an area under the ROC curve (Az) of 0.99948, 0.99867, and 0.99957 can be achieved by comparing the classifier vs. observer 1, classifier vs. union of both observers, and classifier vs. intersection of both observers, respectively. Conclusion: This study shows that a neural network classifier based on 4D texture analysis inputs can achieve a performance comparable to that achieved by human observers, and that further research in this area is warranted. © 2007 Wiley-Liss, Inc

Quantifizierung der Steigerung der DNA-Doppelstrangbrüche in der Computertomographie durch die i.v.-Gabe von jodhaltigem-Kontrastmittel- Einfluss verschiedener Störfaktoren

Da röntgenbasierte Untersuchungen über die letzten Jahre und Jahrzehnte im klinischen Alltag weltweit erheblich an Bedeutung gewonnen haben, ist es von immenser Wichtigkeit die Neben- und Auswirkungen zu kennen und richtig einordnen zu können. Neben anderen Kontrastmittelnebenwirkungen wie zum Beispiel Unverträglichkeitsreaktionen stehen hierbei Schäden an der DNA durch die Röntgenstrahlung im Vordergrund. Mehrere Arbeiten zu diesem Thema haben in der Vergangenheit gezeigt, dass Kontrastmittel-gestützte CT-Untersuchungen eine schädigende Wirkung auf die DNA haben. Unsere Arbeit sollte diese Ergebnisse anhand eines größeren Patientenkollektivs und vor dem Hintergrund der immer geringer werdenden angewandten Strahlendosis kritisch überprüfen. Im zweiten Teil der Arbeit sollte der Einfluss weiterer Störfaktoren auf das Ergebnis überprüft werden. Wir untersuchten den Einfluss des Alters, des BMI und den des Raucherstatus, da diese im klinischen Alltag schnell zu erhebende Variablen darstellen. Wir wählten die durch viele frühere Arbeiten etablierte Immunfluoreszenz- mikroskopie der γH2AX-Foci als Methode. Diese repräsentieren einen idealen Marker für die DNA-DSBs, welche die schwerwiegendsten Schäden an der DNA sind. Hierfür wurden Lymphozyten von 225 Patienten (53 nativ und 172 mit KM) zuerst vor und dann nach einer indizierten CT-Thorax-Untersuchung gewonnen und anschließend immunhistochemisch gefärbt. Somit konnten die DSBs als grün fluoreszierende Foci unter dem Fluoreszenzmikroskop gesehen und von zwei bezüglich des Zeitpunkts der Probengewinnung verblindeten, unabhängig voneinander arbeitenden und erfahrenen Untersuchern ausgezählt werden. Es wurden zunächst die Gruppen "mit KM" und "nativ" verglichen. Für den Einfluss der Störfaktoren wurde die Gruppe "mit KM" näher untersucht. Um den Einfluss des Alters zu bestimmen, wurden die Patienten in die 4 bedeutendsten Altersgruppen unterteilt und diese miteinander verglichen (40-49-jährige, 50-59- jährige, 60-69-jährige, 70-79-jährige). Für den Einfluss des BMI wurde die Gruppe in drei Subgruppen entsprechend der BMI-Klassifikation in Untergewichtige (< 18,5 kg/m2), Normalgewichtige (18,5- 24,9 kg/m2) und Übergewichtige (≥ 25,0 kg/m2) unterteilt und untersucht. Um den Einfluss des Raucherstatus näher zu untersuchen, wurde die Gruppe in "Raucher" und "Nichtraucher" unterteilt, wobei auch alle ehemaligen Raucher zu den Rauchern gezählt wurden. Beim Vergleich zwischen den Gruppen "mit KM" und "nativ" war kein signifikanter Unterschied messbar (p=0,44). Durchschnittlich stieg die Zahl der Foci pro Zelle in der Gruppe "mit KM" um 0,0005 pro Zelle, während sie in der Gruppe "nativ" sogar um 0,00015 sank. Diese Veränderungen waren statistisch nicht signifikant. Bei der Untersuchung der Störfaktoren zeigte sich, dass die jüngste untersuchte Gruppe signifikant weniger Foci pro Zelle vor CT aufwies als die älteren Gruppen (p= 0,0092). Nach der CT-Untersuchung war dieser Unterschied knapp nicht mehr statistisch signifikant (p= 0,0511). In den BMI-Gruppen wies die Gruppe der Übergewichtigen signifikant geringere Foci-Zahlen sowohl vor (p= 0,0019) als auch nach der CT (p= 0,0002) verglichen mit den anderen beiden Gruppen auf. Bei der Untersuchung des Raucherstatus zeigte sich zwar ein mit durchschnittlich 0,00074 Foci pro Zelle höherer Zuwachs bei den Rauchern als bei den Nichtrauchern mit 0,00039 zusätzlichen Foci pro Zelle, dieser Unterschied war aber statistisch nicht signifikant (p= 0,719). Es muss beachtet werden, dass sehr große Standardabweichungen vorlagen, welche die individuellen Unterschiede zwischen den Patienten widerspiegeln. Desweiteren waren große Unterschiede in den Hintergrundfocuslevels verglichen mit früheren Arbeiten zu beobachten, welche mit unterschiedlicher Definition eines Focus und den Problemen bei der visuellen Auswertung erklärt werden können. Die Ergebnisse unserer Studie widersprechen teilweise Ergebnissen früherer Studien, vor allem der mangelnde Zuwachs an Foci während der diagnostischen CT- Untersuchung kann aber mit abnehmenden Dosislängenprodukten im Zuge des technischen Fortschrittes erklärt werden. Bei Alter und BMI konnten wir einen Einfluss auf unsere Auswertung nachweisen. Allerdings muss auch beachtet werden, dass wir die Zahl der DSBs nur zu einen Zeitpunkt untersucht haben. In zukünftigen Studien sollte hier eine zeitliche Diskriminierung erfolgen, um den Einfluss noch genauer zu charakterisieren. Außerdem sollte eine sinnvollere Unterteilung der Rauchergruppe gefunden werden, um den schädigenden Einfluss des Rauchens auf die DNA immunfluoreszenzmikroskopisch nachweisen zu können

[Combination of radiological and nuclear medical imaging in animals: an overview about today's possibilities]

Contains fulltext : 52846.pdf (publisher's version ) (Open Access)Molecular imaging of small animals has made considerable progress in the last years. Various research fields are interested in imaging small animals due to the lower numbers of animals per experiment. This has advantages with respect to financial, ethical and research aspects. Non-invasive imaging allows examination of one animal several times during the same experiment. This makes it possible to follow a pathological process in the same animal over time. However, the radiological methods used such as magnetic resonance imaging or computed tomography as well as the nuclear medicine methods such as single photon emission computed tomography or positron emission tomography suffer from disadvantages. Molecular aspects are limited in the radiological methods while anatomical localization is difficult in nuclear medicine. The fusion of these methods leads to additional information. This review shows today's possibilities with their advantages as well as disadvantages

Crohn’s disease Activity: Abdominal Computed Tomography Histopathology Correlation

Purpose: Crohn’s disease is a type of inflammatory bowel disease affecting estimated 4 million people worldwide. Therapy stratification of Crohn’s disease (CD) is mainly based on the inflammatory activity being assessed by endoscopic biopsy and clinical criteria. Cross-sectional imaging allows for the assessment of structural characteristics of the entire gastrointestinal tract including small bowel loops and may provide potential non-invasive image-based biomarkers for the inflammatory activity of CD. The aim of this study was to explore the predictive value of Computed Tomography-based morphologic patterns for inflammatory activity in CD. Material and methods: 42 patients diagnosed with CD were included in a retrospective study (13 male, 29 female, median age 32 years). Abdominal CT imaging was carried out on symptomatic patients at a single institution 0–10 days prior to endoscopic biopsy or surgery using a protocol optimized for the characterization of structural bowel alterations. Image data were initially reviewed independently by three radiologists and discrepancies were settled in consensus with a focus on mesenteric fat stranding and combing, mesenteric adenopathy, mesenteric abscess, intraperitoneal free fluid, fistula, skip lesions, highest wall thickness and the localization of the affected bowel. The extent of inflammatory activity in the bowel wall was determined subsequently by histological analysis. Results: All intestinal and extraintestinal CT findings except the mesenteric comb sign showed a tendency towards higher extent or prevalence in patients with high histological inflammatory activity score, especially median bowel wall thickness (6.0 mm vs. 3.5 mm), mesenteric abscesses (32% vs. 0%) and mesenteric adenopathy (94% vs. 45%). Spearman rank order correlation coefficient indicated a significant correlation of bowel wall thickness (r = 0.40, p < 0.05), mesenteric adenopathy (r = 0.54, p < 0.05), mesenteric abscess (r = 0.33, p < 0.05) and mesenteric fat stranding (r = 0.33, p < 0.05) with the histological inflammatory activity score. Conclusion: CT-based biomarkers including wall thickness, mesenteric fat stranding, mesenteric lymphadenopathy and mesenteric abscess positively correlated with the histological inflammatory activity score and therefore provided additional information for therapy stratification in symptomatic patients with CD, particularly as most of these biomarkers are hidden from endoscopy. Keywords: CT Crohn Small bowel Computed Tomography, Histopatholog

Accuracy of MRI volume measurements of breast lesions: Comparison between automated, semiautomated and manual assessment

The aim of this study was to investigate the efficacy of a dedicated software tool for automated and semiautomated volume measurement in contrast-enhanced (CE) magnetic resonance mammography (MRM). Ninety-six breast lesions with histopathological workup (27 benign, 69 malignant) were re-evaluated by different volume measurement techniques. Volumes of all lesions were extracted automatically (AVM) and semiautomatically (SAVM) from CE 3D MRM and compared with manual 3D contour segmentation (manual volume measurement, MVM, reference measurement technique) and volume estimates based on maximum diameter measurement (MDM). Compared with MVM as reference method MDM, AVM and SAVM underestimated lesion volumes by 63.8%, 30.9% and 21.5%, respectively, with significantly different accuracy for benign (102.4%, 18.4% and 11.4%) and malignant (54.9%, 33.0% and 23.1%) lesions (p<0.05). Inter- and intraobserver reproducibility was best for AVM (mean difference±2SD, 1.0±9.7% and 1.8±12. 1%) followed by SAVM (4.3±25.7% and 4.3±7.9%), MVM (2.3±38.2% and 8.6±31.8%) and MDM (33.9±128.4% and 9.3±55.9%). SAVM is more accurate for volume assessment of breast lesions than MDM and AVM. Volume measurement is less accurate for malignant than benign lesions

MRI Shows Lung Perfusion Changes after Vaping and Smoking.

Background Evidence regarding short-term effects of electronic nicotine delivery systems (ENDS) and tobacco smoke on lung ventilation and perfusion is limited. Purpose To examine the immediate effect of ENDS exposure and tobacco smoke on lung ventilation and perfusion by functional MRI and lung function tests. Materials and Methods This prospective observational pilot study was conducted from November 2019 to September 2021 (substudy of randomized controlled trial NCT03589989). Included were 44 healthy adult participants (10 control participants, nine former tobacco smokers, 13 ENDS users, and 12 active tobacco smokers; mean age, 41 years ± 12 [SD]; 28 men) who underwent noncontrast-enhanced matrix pencil MRI and lung function tests before and immediately after the exposure to ENDS products or tobacco smoke. Baseline measurements were acquired after 2 hours of substance abstinence. Postexposure measurements were performed immediately after the exposure. MRI showed semiquantitative measured impairment of lung perfusion (R &lt;sub&gt;Q&lt;/sub&gt; ) and fractional ventilation (R &lt;sub&gt;FV&lt;/sub&gt; ) impairment as percentages of affected lung volume. Lung clearance index (LCI) was assessed by nitrogen multiple-breath washout to capture ventilation inhomogeneity and spirometry to assess airflow limitation. Absolute differences were calculated with paired Wilcoxon signed-rank test and differences between groups with unpaired Mann-Whitney test. Healthy control participants underwent two consecutive MRI measurements to assess MRI reproducibility. Results MRI was performed and lung function measurement was acquired in tobacco smokers and ENDS users before and after exposure. MRI showed a decrease of perfusion after exposure (R &lt;sub&gt;Q&lt;/sub&gt; , 8.6% [IQR, 7.2%-10.0%] to 9.1% [IQR, 7.8%-10.7%]; P = .03) and no systematic change in R &lt;sub&gt;FV&lt;/sub&gt; (P = .31) among tobacco smokers. Perfusion increased in participants who used ENDS after exposure (R &lt;sub&gt;Q&lt;/sub&gt; , 9.7% [IQR, 7.1%-10.9%] to 9.0% [IQR, 6.9%-10.0%]; P = .01). R &lt;sub&gt;FV&lt;/sub&gt; did not change (P = .38). Only in tobacco smokers was LCI elevated after smoking (P = .02). Spirometry indexes did not change in any participants. Conclusion MRI showed a decrease of lung perfusion after exposure to tobacco smoke and an increase of lung perfusion after use of electronic nicotine delivery systems. © RSNA, 2022 Online supplemental material is available for this article. See also the editorial by Kligerman in this issue

Variation in Precursor Lesions of Pancreatic Cancer among High-Risk Groups

Cellular mechanisms in basic and clinical gastroenterology and hepatolog