Diagnosis of leptomeningeal metastases disease by using image enhancement methods

Abstract

Meningeal katmanı üç katmandan oluşan ve beyni ve omurilik sistemini sarmalayıp koruyan bir yapıdır. Bu katmanlar pia mater, arachnoid mater ve dura mater'dır. Pia ve arachnoid mater katmanları beraber pia-arachnoid katmanını diğer adıyla leptomeningeal katmanını oluştururlar. Hastalığın yayılımı bazı kompleks kanser türlerinin ilerleyen aşamalarında kendini gösterir, bu kompleks hastalıklar akciğer kanseri, renal hücreli kanser, vb. Leptomeningeal katmanına yayılan bu kansere leptomeningeal metastaz (LM) kanseri denir.Tümörler beyin-omurilik sıvısına (BOS) yayılım gösterir. Tıbbi müdahale diğer kanser gruplarına kıyasla daha risklidir. Diğer taraftan LM hastalığının tanısı bir o kadar önemlidir. LM hastalığının tanısı için birden farklı metot örneğin BOS sıvısı incelemesi, görüntüleme sistemleri (Magnetik Rezonans (MR) ya da Bilgisayarlı Tomografi (BT)) kullanılmaktadır. Bu çalışmada, bazı görüntü iyileştirme metotları kullanıldı. Logaritmik dönüşüm (LD) ve güç kanunu dönüşümü (GKD) metotlarından elde edilen sonuçların olasılığı neredeyse birbirine yakın olmakla beraber, çok yüksek istatistik sonuç elde edilmiştir, p=0.000 (p<0.001). LD dönüşüm metodu ile elde edilen duyarlılık oranı 92.85% ve özgüllük oranı ise 71.42% dir. LD ve GKD metotlarından elde edilen duyarlılık oranı çok yüksek olmakla beraber özgüllük oranları da yüksek çıkmıştır.Kontrast germe (KG) metodu ile elde edilen sonucun olasılığı p=0.031 (p<0.05), ve bu sonuç istatistiki olarak yüksektir. Kullanılan diğer dört metottan elde edilen sonuçlar önemsiz derecededir. KG metodu ile elde edilen duyarlılık oranı 56.52% ve özgüllük oranı ise 57.89% dir. KG metodu ile elde edilen duyarlılık ve özgüllük oranları LD ve GKD dönüşümlerinden elde edilen bu sonuçlar kadar yüksek değildir. Yapılan bir diğer çalışma da ise LM hastalarının patoloji sonuçları ile iyileştirilmiş MR görüntüleri karşılaştırılmıştır. İkinci çalışmada ortaya çıkan duyarlılık oranı 75%, özgüllük oranı ise 60.87% dir. Görüntü iyileştirmeden elde edilen bu yüksek oran patolojiden elde edilen kesin sonuçlara en yakındır. Çalışmanın denek sayısı artırılarak daha kesin bir sonuç elde edilebilir.

Meningeal layer consists of three layers and protects the brain and spinal cord and surrounds these parts. These layer are pia mater, arachnoid layer and dura mater. Pia and arachnoid layers seem to be a component of a two-layer structure called pia-arachnoid layer or leptomeninges. Dissemination of this disease is occurred to be in the advanced stages of some complicated cancers such as lung cancer, renal cell cancer, and etc. This metastasis is known as Leptomeningeal Metastasis (LM).The tumors contaminate in the cerebrospinal fluid (CSF). The medical operation is more risky than other cancers. Consequently, diagnosis of LM is important. Different methods are used to diagnose LM disease such as CSF examination and imaging systems (Magnetic Resonance Imaging (MRI) or Computer Tomography (CT) examination). In this study, some image enhancement methods were used. The probability of result of logarithmic transformation (LT) method and power-law transformation (PLT) method were almost the same and result was p=0.000 (p<0.001), and statistically high result was obtained. The sensitivity obtained from these two methods is 92.85% and specificity result is 71.42%. The sensitivity result is very high and also specificity result is high.The probability of contrast stretching (CS) method was p=0.031 (p<0.05), and this result was statistically significant. The other four methods' results were insignificant. The sensitivity result obtained from CS method is 56.52% and specificity result obtained from CS method is 57.89%. These two results are not high enough the results obtained from LT and PLT methods.In addition to this, second study is conducted and the obtained results are compared with the results of enhanced MRI images. The sensitivity of second study is 75% and the specificity result is 60.87%. The result obtained from enhanced images is closest to the results obtained from certain pathology results. If the subjects are increased, the result can be more precise.