ارزیابی میزان پاسخ به شیمی درمانی در مبتلایان به سرطان سینه با استفاده از تصاویر ام آر آی با کمک مدل سازی ماشین یادگیری

نویسندگان

مهندسی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی آزاد اسلامی

چکیده
زمینه و هدف: در حال حاضر شیمی درمانی به عنوان یکی از درمان‌های استاندارد و مهم در مبتلایان به سرطان سینه مطرح می-باشد. با پیشرفت تکنیک‌های ام آر آی نظیر سکانس تصویرگری دیفیوژن می‌توان اثرات شیمی درمانی نظیر آپوپتوز و نکروز سلـول‌ها را بررسی نمـود. با این حال، تصاویر ضریب ظاهـری دیفیوژن با دقت بیشتری میزان انتشار و حرکت مولکول‌های آب را نشان داده و می‌تواند در تفکیک بافت سرطانی و بافت طبیعی، در نتیجه پاسخ به درمان را بررسی کرد. با این حال محدودیت‌های این تکنیک‌ها منجر به محـدودیت استفاده از آنها شده است. با ظهور هـوش مصنوعی و یادگیـری ماشین، می‌توان در کنار مطالعـات بالینی، با بررسی و مدل-سازی‌های مختلـف با کمک داده‌های تصویربرداری، روش‌های مطمئن‌تر و دقیق‌تری را شناسایی نمـود. لذا این مطالعه با هدف بررسی شاخص مختلف استخراج شده از سکانس‌های تصویرگری دیفیوژن و رسم نقشه‌های ضریب ظاهری دیفیـوژن با کمک الگوریتم‌های مختلف به کمک یادگیری ماشین، میزان پاسخ به شیمی درمانی را در مبتلایان به سرطان سینه تعیین کرد. مواد و روش‌ها: در این مطالعه ابتـدا داده‌های تصـویربرداری ام آر آی (شامـل D-Mode, D-Median, D Mean, D-std, Dstar-Mode, Dstar-Median, Dstar-Mean, Dstar-std, f-Mode, f-Median, f-Mean, f-std, S-Mode, S-Median, S-Mean, S-std) مربوط به 8 بیمار مبتلا به سرطان سینه از سایت ACRIN انجمـن تصویربرداری آمریکا استخراج شد. سپس با کمک الگـوریتم-های مختلـف شامل: درخت تصمیـم، K- نزدیک‌ترین همسایگی، رگـرسیون لجستیک، ماشین بردار پشتیبان، ماشین بردار پشتیبان خطی، و جنگل تصادفی، برای همه شاخص‌های اشاره شده تصاویر تصویرگری دیفیوژن و نقشه‌های ضریب ظاهری دیفیوژن جهت بررسی پاسخ به درمان در مراحل مختلف شیمی درمانی (شامل T0, T1, T2, T3) را محاسبه شد. یافته‌ها: در این مطالعه اطلاعات 8 بیمار از سایت ACRIN جمع‌آوری شد. سپس شاخص‌های مختلف تصاویر تصویرگری دیفیوژن با کمک یادگیری ماشین مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد در مقادیر b-value برابر با 1000 و با کمک ضریب انتشار ظاهری (D) نقشه‌های ضریب ظاهری دیفیوژن رسم و نشان داده شد افزایش میزان ضریب انتشار D می‌تواند نشان دهنده پاسخ مثبت به شیمی درمانی باشد. داده‌های مربوط به 3 بیمـار که پاسخ کامل به درمان داده بودند با الگوریتم‌های مختلف و شاخص‌های مدنظر بررسی شد و نشان داده شد افـزایش میـزان D در تصاویر ضریب ظاهری دیفیوژن می‌تواند در تمام مراحل شیمی درمانی، حتی قبل از مشخص شدن تغییرات ظاهری در تصاویر، میزان پاسخ به درمان را مشخص نمود. نتیجه‌گیـری: نتایج این مطالعه نشان داد استفاده از شاخص ضریب انتشار D در تصاویر ضریب ظاهری دیفیوژن می‌تواند میزان پاسخ به شیمی درمانی در مراحل مختلف بیماری را تعیین کرد.

کلیدواژه‌ها