पर शोधकर्ताओं ड्यूक यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर एमआर छवियों पर मुश्किल-से-पता लगाने वाले मस्तिष्क मेटास्टेस की पहचान करने के लिए एक गहन-शिक्षण-आधारित कंप्यूटर-एडेड डिटेक्शन (सीएडी) प्रणाली विकसित की है। एल्गोरिदम ने उत्कृष्ट संवेदनशीलता और विशिष्टता का प्रदर्शन किया, विकास में अन्य सीएडी प्रणालियों से बेहतर प्रदर्शन किया। उपकरण उभरती हुई मस्तिष्क मेटास्टेस की पहले की पहचान को सक्षम करने की क्षमता दिखाता है, जिससे उन्हें स्टीरियोटैक्टिक रेडियोसर्जरी (एसआरएस) के साथ लक्षित किया जा सकता है जब वे पहली बार दिखाई देते हैं और कुछ रोगियों के लिए आवश्यक उपचारों की संख्या को कम करते हैं।
एसआरएस, जो एक एकल रेडियोथेरेपी सत्र में मस्तिष्क में लक्ष्य के लिए विकिरण की एक उच्च खुराक देने के लिए सटीक रूप से केंद्रित फोटॉन बीम का उपयोग करता है, मस्तिष्क मेटास्टेस की सीमित संख्या वाले रोगियों के लिए मानक-की-देखभाल उपचार में विकसित हो रहा है। मेटास्टेसिस को लक्षित करने के लिए, हालांकि, इसे पहले एमआर छवि पर पहचाना जाना चाहिए। दुर्भाग्य से, लगभग 10% आकार में 30 मिमी से कम वालों के लिए 3% नहीं हैं, भले ही विशेषज्ञ न्यूरोरेडियोलॉजिस्ट द्वारा समीक्षा की गई हो।
जब ये अनदेखे मस्तिष्क मेटास्टेस - जिन्हें शोधकर्ता पूर्वव्यापी रूप से पहचाने गए मेटास्टेस (आरआईएम) के रूप में संदर्भित करते हैं - बाद के एमआरआई स्कैन पर पहचाने जाते हैं, आमतौर पर दूसरे एसआरएस उपचार की आवश्यकता होती है। ऐसा उपचार महंगा है, और असहज और आक्रामक हो सकता है, कभी-कभी पिंस द्वारा खोपड़ी को सुरक्षित फ्रेम के साथ सिर स्थिरीकरण की आवश्यकता होती है।
हाल ही में एस्ट्रो वार्षिक बैठक में, डेवोन गॉडफ्रे समझाया गया कि शोधकर्ताओं ने विशिष्ट तंत्रिका नेटवर्क (सीएनएन) आधारित सीएडी प्रणाली को विशेष रूप से हार्ड-टू-डिटेक्ट आरआईएम और बहुत छोटे संभावित रूप से पहचाने गए मेटास्टेस (पीआईएम) का पता लगाने और विभाजन में सुधार करने के लिए डिज़ाइन किया है। गॉडफ्रे और सहकर्मी इस प्रणाली के परीक्षण और सत्यापन का वर्णन करते हैं विकिरण कैंसर विज्ञान जीव विज्ञान भौतिकी के इंटरनेशनल जर्नल.
टीम ने 135 मस्तिष्क मेटास्टेस वाले 563 रोगियों से एमआरआई डेटा (एक कंट्रास्ट-एन्हांस्ड खराब ग्रेडिएंट इको सीक्वेंस) पर सीएडी टूल को प्रशिक्षित किया। विभिन्न ड्यूक हेल्थ स्थानों पर विभिन्न विक्रेताओं से 1.5 टी और 3.0 टी एमआरआई स्कैनर का उपयोग करके छवियां प्राप्त की गईं। कुल मिलाकर, डेटा सेट में 491 मिमी के औसत व्यास के साथ 6.7 पीआईएम और 72 मिमी के औसत व्यास के साथ 32 रोगियों के 2.7 आरआईएम शामिल थे।
आरआईएम की पहचान करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रत्येक रोगी की मूल एमआर छवियों की समीक्षा की ताकि सटीक स्थान पर विपरीत वृद्धि के संकेतों की खोज की जा सके जहां बाद में मेटास्टेसिस का पता चला था। समीक्षा के बाद, उन्होंने प्रत्येक आरआईएम को या तो इमेजिंग-आधारित नैदानिक मानदंडों (+ डीसी) को पूरा करने या मेटास्टेसिस के रूप में पहचाने जाने के लिए अपर्याप्त दृश्य जानकारी (-डीसी) के रूप में वर्गीकृत किया।
शोधकर्ताओं ने आरआईएम और पीआईएम के डेटा सेट को पांच समूहों में यादृच्छिक किया, इनमें से चार मॉडल और एल्गोरिदम विकास के लिए और एक परीक्षण समूह के रूप में उपयोग किया। वे रिपोर्ट करते हैं, "+डीसी और -डीसी आरआईएम दोनों को शामिल करने से प्रत्येक मस्तिष्क मेटास्टेसिस श्रेणी और आकार के लिए उच्चतम संवेदनशीलता हुई, जबकि सबसे कम झूठी सकारात्मक दर और उच्चतम सकारात्मक भविष्यवाणी मूल्य भी लौटाया गया।" "यह सीएडी प्रशिक्षण डेटा के लिए छोटे चुनौतीपूर्ण मस्तिष्क मेटास्टेस के अधिक वजन वाले नमूने को शामिल करने का एक स्पष्ट लाभ दिखाता है।"
पीआईएम और + डीसी आरआईएम के लिए - जिनमें एमआरआई पर मेटास्टेस की स्पष्ट विशेषताएं हैं - मॉडल ने 93% की समग्र संवेदनशीलता हासिल की, जो कि 100 मिमी व्यास से बड़े घावों के लिए 6% से लेकर 79 मिमी से छोटे लोगों के लिए 3% तक है। छोटे घावों के लिए तुलनात्मक पहचान संवेदनशीलता के साथ अन्य सीएडी प्रणालियों में आठ और 2.7 के बीच की तुलना में 35 प्रति व्यक्ति के औसत के साथ झूठी सकारात्मक दर भी प्रभावशाली रूप से कम थी।
सीएडी प्रणाली विकास और परीक्षण सेट दोनों में -डीसी आरआईएम में से कुछ का पता लगाने में सक्षम थी। इस शुरुआती चरण में मस्तिष्क मेटास्टेस की पहचान एक महान नैदानिक लाभ होगा, क्योंकि इस तरह के घावों को इमेजिंग के साथ अधिक अच्छी तरह से मॉनिटर किया जा सकता है, यदि आवश्यक हो तो उपचार के लिए प्रेरित किया जा सकता है।
ड्यूक टीम अब कई एमआर अनुक्रमों का उपयोग करके सीएडी टूल की सटीकता में सुधार करने के लिए काम कर रही है। गॉडफ्रे बताते हैं कि मस्तिष्क एमआरआई अध्ययनों में लगभग हमेशा कई एमआर अनुक्रम शामिल होते हैं जो मस्तिष्क में प्रत्येक स्वर के बारे में अनूठी जानकारी उत्पन्न करते हैं। "हम मानते हैं कि इन अन्य अनुक्रमों से उपलब्ध अतिरिक्त जानकारी को शामिल करने से इसकी सटीकता में सुधार होना चाहिए," वे कहते हैं।
गॉडफ्रे ने नोट किया कि शोधकर्ता मौजूदा सीएडी प्रणाली के अनुरूपित संभावित नैदानिक उपयोग अध्ययन शुरू करने से कुछ ही सप्ताह दूर हैं, यह जांचने के लिए कि उपकरण रेडियोलॉजिस्ट और विकिरण ऑन्कोलॉजिस्ट दोनों द्वारा नैदानिक निर्णय लेने को कैसे प्रभावित करता है।
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“एसआरएस करने वाले कई विशेषज्ञ न्यूरोरेडियोलॉजिस्ट और न्यूरो-रेडिएशन ऑन्कोलॉजिस्ट को ब्रेन एमआर स्कैन के साथ प्रस्तुत किया जाएगा। उन्हें किसी भी घाव को खोजने के लिए कहा जाएगा जो मस्तिष्क मेटास्टेसिस हो सकता है, उनके आत्मविश्वास के स्तर को रेट करें कि यह है, और बताएं कि क्या वे एसआरएस के साथ घाव का इलाज करेंगे, छवियों में इसकी उपस्थिति के आधार पर, "वह बताता है भौतिकी की दुनिया. "फिर हम उन्हें सीएडी भविष्यवाणियों के साथ पेश करेंगे और प्रत्येक चिकित्सक के नैदानिक निर्णयों पर सीएडी के प्रभाव का मूल्यांकन करेंगे।"
यदि यह सिमुलेशन अध्ययन आशाजनक परिणाम देता है, तो गॉडफ्रे एक शोध प्रोटोकॉल के तहत ड्यूक रेडिएशन ऑन्कोलॉजी क्लिनिक में इलाज किए जा रहे नए रोगियों में संभावित रूप से चुनौतीपूर्ण मस्तिष्क मेटास्टेस की पहचान करने में मदद करने के लिए सीएडी टूल को तैनात करने की उम्मीद करता है, शायद जल्द से जल्द 2023 के मध्य तक।
