Radiomics-basierte Textureigenschaften ermöglichen eine quantitative Beurteilung der fetalen Lungenentwicklung auf Basis der fetalen MRT

Hintergrund Die fetale MRT kann zur Beurteilung der Lungenreifung verwendet werden, aber sowohl das Lungenvolumen als auch die Signalintensität liefern nur begrenzte Informationen über die fetale Lungenentwicklung. Radiomics der Lunge könnten zusätzliche Einblicke in die normale Lungenreifung geben und bei der Identifizierung von Feten mit Lungenreifungsanomalien helfen.

Fragestellung Es sollte festgestellt werden, ob durch Texturmerkmale (Radiomics) der fetalen Lunge die Lungenentwicklung bei gesunden Probanden und Patienten mit angeborenen Zwerchfellhernien vorhergesagt werden können.

Material & Methoden Retrospektiv wurden MRT-Scans von Feten identifiziert, die eine normale Lungenentwicklung aufwiesen, und 148 Probanden mit einem Gestationsalter von entweder 24, 27, 30 oder 33 Wochen wurden eingeschlossen. Zusätzlich wurden acht Feten (zwei für jeden Zeitpunkt) mit angeborenen Zwerchfellhernien eingeschlossen. Die Lungen wurden auf T2-gewichteten Bildern manuell segmentiert und 100 Form- und Texturmerkmale wurden mithilfe von Pyradiomics berechnet. Lasso-Regressionsmodelle wurden trainiert, um das Gestationsalter anhand dieser Merkmale bei gesunden Föten vorherzusagen, wobei eine Leave-One-Out Kreuzvalidierung zum Einsatz kam. Das vorhergesagte und das beobachtete Gestationsalter wurden mithilfe von Pearson-Korrelationskoeffizienten verglichen. Das vorhergesagte Gestationsalter von CDH-Patienten wurde zu den Perzentilen gesunder Patienten an den jeweiligen Zeitpunkten in Relation gesetzt.

Ergebnisse Durch Radiomics konnte das Gestationsalter anhand aller Merkmale (Pearson r=0,93, p<0,001) und ausschließlich anhand von Texturmerkmalen (Pearson r=0,79, p<0,001) vorhergesagt werden. Das aussagekräftigste Texturmerkmal zeigte eine Pearson-Korrelation von 0,79 (p<0,001) mit dem Gestationsalter. Bemerkenswerterweise wiesen alle Lungen von CDH-Patienten hinsichtlich dieses Texturmerkmals Werte unter dem 10. Perzentil für ihre jeweiligen Altersgruppen auf.

Schlussfolgerung Radiomics der fetalen Lunge ermöglichen eine genaue Vorhersage des Gestationsalters. Insbesondere korreliert ein einzelnes Lungentexturmerkmal mit dem Gestationsalter und separiert Feten mit normaler Lungenentwicklung von CDH-Patienten, was darauf hinweist, dass dieses Merkmal zur Erkennung von Lungenentwicklungsanomalien verwendet werden kann.

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
12. September 2023