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Combination of color-Doppler ultrasound and MRI to improve lacrimal gland lesion characterization: A machine learning approach - 27/10/26

Doi : 10.1016/j.diii.2026.06.001 
Axelle Riehm a, ⁎ , Lucile Senicourt b, Emma O’Shaughnessy a, Marie Callet c, Loïc Duron a, Augustin Lecler a, d
a Department of Neuroradiology, Rothschild Foundation Hospital 75019 Paris, France 
b Department of Data Science, Rothschild Foundation Hospital 75019 Paris, France 
c Department of Ophthalmology, Rothschild Foundation Hospital 75019 Paris, France 
d Université Paris Cité, PARCC (Paris Cardiovascular Research Center), Inserm UMR 970, 75015 Paris, France 

⁎ Corresponding author.

Highlights

•
The combination of color-Doppler ultrasound and MRI enables accurate characterization of lacrimal gland lesions and supports clinical decision-making.
•
A machine learning model integrating multimodal color-Doppler ultrasound and MRI data achieves high diagnostic accuracy for lacrimal gland lesion characterization.
•
A streamlined 5-top features signature including apparent diffusion coefficient value, resistance index, echogenicity, patient age, and lesion type (infiltrative vs . well-delineated), demonstrates a promising diagnostic performance for lacrimal gland lesion characterization, warranting prospective multicenter validation for clinical application.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Purpose

The purpose of this study was to develop a machine learning-based algorithm based on a combination of magnetic resonance imaging (MRI) and color-Doppler ultrasound (CDUS) to characterize lacrimal gland lesions.

Materials and methods

All patients with a lacrimal gland lesion who underwent MRI examination and CDUS between 2014 and 2025 were retrospectively included. Thirty-four imaging features were systematically assessed. A machine learning algorithm was trained with repeated nested cross-validation (RNCV) using random forest classifiers. Shapley additive explanations values were used to assess feature contributions. Simplified models using top 5 and top 10 best features were also developed. Diagnostic performance of the models was assessed using area under the receiver operating characteristic curve (AUC), area under the precision-recall curve (PR AUC), balanced accuracy, precision, sensitivity, specificity, Brier score, Matthew's correlation coefficient and F1-score.

Results

One hundred patients (mean age, 49.6 years ± 17.8 [standard deviation] years) with 130 lesions (101 non-epithelial (NEL) and 29 epithelial (EL); 45 malignant) were included. The random forest binary machine learning model yielded 75.9% sensitivity (95% confidence interval [CI]: 39–100), 86.0% specificity (95% CI: 62.4–100), and an AUC of 0.883 (95% CI: 0.692–1.0) for differentiating between malignant and benign lesions and 73.2% sensitivity (95% CI: 33.5–100), 92.9% specificity (95% CI: 69.9–100), and an AUC of 0.93 (95% CI: 0.683–1) for differentiating between EL and NEL. In multiclass analysis (benign NEL, benign EL, malignant NEL and malignant EL), the random forest yielded a macro-averaged AUC of 0.857 (95% CI: 0.722–0.972) for the all-features model. A 5-top features signature comprising apparent diffusion coefficient and resistance index values, echogenicity, age and lesion type (infiltrative vs. well-delineated mass), yielded an AUC of 0.785 (95% CI: 0.641–0.941) to distinguish between the four classes.

Conclusion

A combination of MRI and CDUS features demonstrated high diagnostic performance for characterizing lacrimal gland lesions. A simplified 5-feature signature showed similar diagnostic performance compared to the all-features model and warrants prospective multicenter validation for clinical application.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Color-Doppler ultrasound, Diagnostic imaging, Lacrimal gland, Machine learning, Magnetic resonance imaging, Neoplasms, Orbit

Abbreviations : ADC, AUC, CDUS, CV, DWI, EL, CI, ML, NEL, RF, RI, RNCV, ROC, SD, SHAP, WI


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Vol 107 - N° 11

P. 374-386 - novembre 2026 Retour au numéro
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