Probabilistic determination of brain tumor locations

Abstract

Beyin tümörlerinin yerlerinin tespiti, tümör hastalarının teşhis ve tedavisi açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmanın amacı farklı beyin bölgelerinde tümör görünme sıklığını yansıtan olasılıksal beyin tümörü haritasını oluşturmak ve bu haritanın analizini gerçekleştirmektir. Beyin tümörü teşhisi konan toplam 232 hastanın T1 ağırlıklı düşük ve yüksek gradeli MR görüntüleri incelenmiştir. Ver- iler hem akademik araştırma amacıyla yayınlanan beyin tümörü veri kaynaklarından hem de Başkent Üniversitesi Hastanesi'nin sağladığı beyin tümörü hastalarının veri- lerinden oluşmaktadır. 78 adet yüksek ve 54 adet düşük gradeli MR verilerini Başkent Üniversitesi Hastanesi'nden toplandı. Bunun yanında 20 adet yüksek ve 10 adet düşük gradeli görüntüleri MICCAI 2012 Challenge on Multimodal Brain Tumor Segmentation (BRATS) konferansından alındı.Elde edilen neticeler gösterdi ki yüksek ve düşük gradeli tümör bölgeleri arasında ufak farklılıklar göze çarpmaktadır. Bir çok beyin tümörü yüksek gradeli verilerde frontal ve temporal ventricular bölgelerde gözlemlenmiş olmasına rağmen düşük gradeli tümörlerde posterior ventricular duvarında olduğu belirlenmiştir. Bu bulgular sinir kök hücrelerinin ortaya çıktığı yerdeki ventricle bölgesi ile beyin tümörü arasında yakın bir ilişki olduğu teorisini desteklemektedir.

Determination of the origin of tumor locations would be important in terms of diagnosis and treatment of tumor patients. The aim of this study was to determine and analyze the probabilistic brain tumor map reflecting tumor observation frequencies in different brain locations. T1-weighted both low and high grade MRI scans in 232 patients diagnosed with brain tumors were analyzed. The data were collected from both online MRI brain tumor data resources shared for academic research as well as brain tumor patients from Başkent University Hospital as original. We obtained 78 high and 54 low grades MRI scans thanks to Başkent University Hospital. Furthermore, 20 high and 10 low grades images from the MICCAI 2012 Challenge on Multimodal Brain Tumor Segmentation (BRATS). The probabilistic brain tumor map is created by combining all these MRI scans together with the use of brain imaging techniques varying from brain extraction, registration, and segmentation.Our results indicated that there is a slight difference between high and low grade tumor regions. Many of tumor positions were around the frontal and temporal ventricular zone for high grades while the low grade tumors were located around the posterior ventricular wall. These findings also support the theory that there is a close relationship between gliomas and ventricle region where neural stem cells are emanated.