Prediction model for patient prognosis in idiopathic pulmonary fibrosis using hybrid radiomics analysis - 29/10/22

Doi : 10.1016/j.redii.2022.100017 
Daisuke Kawahara a, 1, , Takeshi Masuda b, 1, Riku Nishioka a, Masashi Namba c, Nobuki Imano a, Kakuhiro Yamaguchi b, Shinjiro Sakamoto b, Yasushi Horimasu b, Shintaro Miyamoto b, Taku Nakashima b, Hiroshi Iwamoto d, Shinichiro Ohshimo f, Kazunori Fujitaka d, Hironobu Hamada e, Noboru Hattori d, Yasushi Nagata a, g
a Department of Radiation Oncology, Graduate School of Biomedical Health Sciences, Hiroshima University, 1-3-2 Kagamiyama, Hiroshima 734-8551, Japan 
b Department of Respiratory Medicine, Hiroshima University Hospital, Hiroshima, Japan 
c Department of Clinical Oncology, Hiroshima University Hospital, Hiroshima, Japan 
d Department Molecular and Internal Medicine, Graduate School of Biomedical Health Sciences, Hiroshima University, Hiroshima, Japan 
e Department of Physical Analysis and Therapeutic Sciences, Graduate School of Biomedical and Health Sciences, Hiroshima University, Hiroshima, Japan 
f Department of Emergency and Critical Care Medicine, Hiroshima University Hospital, Hiroshima, 734-8551, Japan 
g Hiroshima High-Precision Radiotherapy Cancer Center, Hiroshima, Japan 

Corresponding author.

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Abstract

Objectives

To develop an imaging prognostic model for idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) patients using hybrid auto-segmentation radiomics analysis, and compare the predictive ability between the radiomics analysis and conventional visual score methods.

Methods

Data from 72 IPF patients who had undergone CT were analyzed. In the radiomics analysis, quantitative CT analysis was performed using the semi-auto-segmentation method. In the visual method, the extent of radiologic abnormalities was evaluated and the overall percentage of lung involvement was calculated by averaging values for six lung zones. Using a training cohort of 50 cases, we generated a radiomics model and a visual score model. Subsequently, we investigated the predictive ability of these models in a testing cohort of 22 cases.

Results

Three significant prognostic factors such as contrast, Idn, and cluster shade were selected by LASSO Cox regression analysis. In the visual method, multivariate Cox regression analysis revealed that honeycombing and reticulation were significant prognostic factors. Subsequently, a predictive nomogram for prognosis in IPF patients was established using these factors. In the testing cohort, the c-index of the visual and radiomics nomograms were 0.68 and 0.74, respectively. When dividing the cohort into high-risk and low-risk groups using the median nomogram score, significant differences in overall survival (OS) in the visual and radiomics models were observed (P=0.000 and P=0.0003, respectively).

Conclusions

The prediction model with hybrid radiomics analysis had a better ability to predict OS in IPF patients than that of the visual method.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : IPF, Radiomics, Machine learning


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