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Erschienen in:

03.08.2020 | Breast Cancer

The Effect of Registration on Voxel-Wise Tofts Model Parameters and Uncertainties from DCE-MRI of Early-Stage Breast Cancer Patients Using 3DSlicer

verfasst von: Matthew Mouawad, Heather Biernaski, Muriel Brackstone, Michael Lock, Anat Kornecki, Olga Shmuilovich, Ilanit Ben-Nachum, Frank S. Prato, R. Terry Thompson, Stewart Gaede, Neil Gelman

Erschienen in: Journal of Imaging Informatics in Medicine | Ausgabe 5/2020

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Abstract

We quantitatively investigate the influence of image registration, using open-source software (3DSlicer), on kinetic analysis (Tofts model) of dynamic contrast enhanced MRI of early-stage breast cancer patients. We also show that registration computation time can be reduced by reducing the percent sampling (PS) of voxels used for estimation of the cost function. DCE-MRI breast images were acquired on a 3T-PET/MRI system in 13 patients with early-stage breast cancer who were scanned in a prone radiotherapy position. Images were registered using a BSpline transformation with a 2 cm isotropic grid at 100, 20, 5, 1, and 0.5PS (BRAINSFit in 3DSlicer). Signal enhancement curves were analyzed voxel-by-voxel using the Tofts kinetic model. Comparing unregistered with registered groups, we found a significant change in the 90th percentile of the voxel-wise distribution of Ktrans. We also found a significant reduction in the following: (1) in the standard error (uncertainty) of the parameter value estimation, (2) the number of voxel fits providing unphysical values for the extracellular-extravascular volume fraction (ve > 1), and (3) goodness of fit. We found no significant differences in the median of parameter value distributions (Ktrans, ve) between unregistered and registered images. Differences between parameters and uncertainties obtained using 100PS versus 20PS were small and statistically insignificant. As such, computation time can be reduced by a factor of 2, on average, by using 20PS while not affecting the kinetic fit. The methods outlined here are important for studies including a large number of post-contrast images or number of patient images.
Literatur
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Metadaten
Titel
The Effect of Registration on Voxel-Wise Tofts Model Parameters and Uncertainties from DCE-MRI of Early-Stage Breast Cancer Patients Using 3DSlicer
verfasst von
Matthew Mouawad
Heather Biernaski
Muriel Brackstone
Michael Lock
Anat Kornecki
Olga Shmuilovich
Ilanit Ben-Nachum
Frank S. Prato
R. Terry Thompson
Stewart Gaede
Neil Gelman
Publikationsdatum
03.08.2020
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Journal of Imaging Informatics in Medicine / Ausgabe 5/2020
Print ISSN: 2948-2925
Elektronische ISSN: 2948-2933
DOI
https://doi.org/10.1007/s10278-020-00374-6

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