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Radiomics based on T2-weighted and diffusion-weighted MR imaging for preoperative prediction of tumor deposits in rectal cancer - 11/05/24

Doi : 10.1016/j.amjsurg.2024.01.002 
Zhen Sun a, b, , 1 , Feng Xia c, 1, Wenzhi Lv d, Jin Li e, You Zou a, b, Jianhong Wu a, b,
a Department of Gastrointestinal Surgery, Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China 
b Tongji Cancer Research Institute, Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China 
c Department of Hepatic Surgery, Tongji Hospital, Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei, China 
d Department of Artificial Intelligence, Julei Technology Company, Wuhan, 430030, China 
e Computer Center, Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430030, China 

Corresponding author. Department of Gastrointestinal Surgery, Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, No.1095 Jiefang Avenue, Qiaokou District, Wuhan 430030, China.Department of Gastrointestinal SurgeryTongji HospitalTongji Medical CollegeHuazhong University of Science and TechnologyNo.1095 Jiefang AvenueQiaokou DistrictWuhan430030China∗∗Corresponding author. Department of Gastrointestinal Surgery, Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, No.1095 Jiefang Avenue, Qiaokou District, Wuhan 430030, China.Department of Gastrointestinal SurgeryTongji HospitalTongji Medical CollegeHuazhong University of Science and TechnologyNo.1095 Jiefang AvenueQiaokou DistrictWuhan430030China

Abstract

Aim

Preoperative diagnosis of tumor deposits (TDs) in patients with rectal cancer remains a challenge. This study aims to develop and validate a radiomics nomogram based on the combination of T2-weighted (T2WI) and diffusion-weighted MR imaging (DWI) for the preoperative identification of TDs in rectal cancer.

Materials and methods

A total of 199 patients with rectal cancer who underwent T2WI and DWI were retrospectively enrolled and divided into a training set (n ​= ​159) and a validation set (n ​= ​40). The total incidence of TDs was 37.2 ​% (74/199). Radiomics features were extracted from T2WI and apparent diffusion coefficient (ADC) images. A radiomics nomogram combining Rad-score (T2WI ​+ ​ADC) and clinical factors was subsequently constructed. The area under the receiver operating characteristic curve (AUC) was then calculated to evaluate the models. The nomogram is also compared to three machine learning model constructed based on no-Rad scores.

Results

The Rad-score (T2WI ​+ ​ADC) achieved an AUC of 0.831 in the training and 0.859 in the validation set. The radiomics nomogram (the combined model), incorporating the Rad-score (T2WI ​+ ​ADC), MRI-reported lymph node status (mLN-status), and CA19-9, showed good discrimination of TDs with an AUC of 0.854 for the training and 0.923 for the validation set, which was superior to Random Forests, Support Vector Machines, and Deep Learning models. The combined model for predicting TDs outperformed the other three machine learning models showed an accuracy of 82.5 ​% in the validation set, with sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV), and negative predictive value (NPV) of 66.7 ​%, 92.0 ​%, 83.3 ​%, and 82.1 ​%, respectively.

Conclusion

The radiomics nomogram based on Rad-score (T2WI ​+ ​ADC) and clinical factors provides a promising and effective method for the preoperative prediction of TDs in patients with rectal cancer.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

This study developed and validated a radiomics nomogram combining T2-weighted and diffusion-weighted MR imaging with clinical factors to predict tumor deposits in patients with rectal cancer. The nomogram demonstrated superior performance compared to three other machine learning models, offering a promising and effective preoperative method for identifying tumor deposits in this population.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Radiomics, Nomogram, Prediction, Machine learning, Tumor deposits


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Vol 232

P. 59-67 - juin 2024 Retour au numéro
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