Survival prediction models can potentially be used to guide treatment of glioblastoma patients. However, currently available MR imaging biomarkers holding prognostic information are often challenging to interpret, have difficulties generalizing across data acquisitions, or are only applicable to pre-operative MR data. In this paper we aim to address these issues by introducing novel imaging features that can be automatically computed from MR images and fed into machine learning models to predict patient survival. The features we propose have a direct biological interpretation: They measure the deformation caused by the tumor on the surrounding brain structures, comparing the shape of various structures in the patient's brain to their expected shape in healthy individuals. To obtain the required segmentations, we use an automatic method that is contrast-adaptive and robust to missing modalities, making the features generalizable across scanners and imaging protocols. Since the features we propose do not depend on characteristics of the tumor region itself, they are also applicable to post-operative images, which have been much less studied in the context of survival prediction. Using experiments involving both pre- and post-operative data, we show that the proposed features carry prognostic value in terms of overall- and progression-free survival, over and above that of conventional non-imaging features.


翻译:生存预测模型可能被用于指导对血浆瘤患者的治疗。然而,目前现有的具有预测性信息的MR成像生物标志器往往难以解释,难以在数据获取中加以概括,或只适用于操作前的MR数据。在本文件中,我们的目标是通过引入新的成像特征来解决这些问题,这些新成像特征可以从MR图像中自动计算,并输入机器学习模型,以预测病人的存活率。我们提议的特征有一个直接的生物解释:它们测量肿瘤对周围大脑结构造成的畸形,将病人大脑中各种结构的形状与健康个人的预期形状进行比较。为了获得所需的分解,我们使用一种自动方法,该方法具有对比适应性,并且对缺失的模式具有很强性,使扫描仪和成像协议具有通用性。由于我们提出的特征并不取决于肿瘤区域本身的特性,因此它们也适用于手术后图像,而后者在生存预测方面研究得少得多。我们利用涉及手术前和手术后数据的实验,我们表明,拟议的特征在总体和无进展的存活率方面具有先验价值。

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