The role of computed tomographic sarcometry data using machine learning technologies in predicting postoperative outcomes in patients with gastric cancer

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Sarcopenia is a negative prognostic factor in cancer patients. This is important in patients at high risk of developing nutritional deficiency. Determination of the skeletal muscle index (SMI) with the help of computed tomography (CT) the method of choice to is diagnostics of sarcopenia. However, the clinical use of CT is limited by the increased time required to manually measure muscle mass from CT-images.

Aim. To improve the use of CT sarcometry at the preoperative stage of combined treatment in patients with gastric cancer to stratify the risk of postoperative complications using the developed software assistant.

Materials and methods. At the first stage, a “dataset” was created. It contained 207 CT images. It was used to train a muscle tissue segmentation model. The Dice’s similarity coefficient was achieved at a value of 0.91 on a small training set. At the second stage of the study analyzed the incidence of sarcopenia in the examined patients before neoadjuvant chemotherapy and immediately before gastrectomy; 41 (63%) of 65 patients had sarcopenia in the study group and in 50 (77%) patients after neoadjuvant chemotherapy. Postoperative complications were diagnosed in 12 (19%) of 65 patients. There was no correlation between the frequency of their occurrence and the muscular status of patients (p=0.392), however severe complications (≥IIIb according to the Clavien–Dindo classification) were detected only in the group of patients with sarcopenia (p<0.001).

Results. As a result, preoperative sarcopenia is a negative factor in the development of severe postoperative complications in patients with gastric cancer who have undergone gastrectomy. The introduction of deep learning technologie to clinical practice can facilitate the assessment of muscle tissue parameters in patients with cancer.

About the authors

Valeriia A. Kukarskaia

Tsyb Medical Radiological Research Centre – Branch of the National Medical Research Radiological Centre

Author for correspondence.
Email: kukalery@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-4872-3182

клин. ординатор отд-ния лучевой диагностики

Russian Federation, Obninsk

Tatev A. Agababyan

Tsyb Medical Radiological Research Centre – Branch of the National Medical Research Radiological Centre

Email: kukalery@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9971-3451

канд. мед. наук, зав. отд-нием лучевой диагностики

Russian Federation, Obninsk

References

  1. Злокачественные новообразования в России в 2021 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена − филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2022 [Zlokachestvennyie novoobrazovaniia v Rossii v 2021 godu (zabolevaiemost' i smertnost'). Pod red. AD Kaprina, VV Starinskogo, AO Shakhzadovoi. Moscow: MNIOI im. PA Gertsena − filial FGBU “NMITS radiologii” Minzdrava Rossii, 2022 (in Russian)].
  2. Cruz-Jentoft AJ, Bahat G, Bauer J, et al. Writing Group for the European Working Group on Sarcopenia in Older People 2 (EWGSOP2), and the Extended Group for EWGSOP2. Sarcopenia: revised European consensus on definition and diagnosis. Age Ageing. 2019;48(1):16-31. doi: 10.1093/ageing/afy169
  3. Kuwada K, Kuroda S, Kikuchi S, et al. Clinical Impact of Sarcopenia on Gastric Cancer. Anticancer Res. 2019;39(5):2241-9. doi: 10.21873/anticanres.13340
  4. Дикова Т.С., Зацепина А.Ю., Федоринов Д.С., Лядов В.К. Саркопения, саркопеническое ожирение, миостеатоз как факторы неблагоприятного прогноза при опухолях желудочно-кишечного тракта: обзор литературы. Современная Онкология. 2021;23(1):141-7 [Dikova TS, Zatsepina AYu, Fedorinov DS, Lyadov VK. Sarcopenia, sarcopenic obesity, myosteatosis as factors of poor prognosis in gastrointestinal tract tumors: review. Journal of Modern Oncology. 2021;23(1):141-7 (in Russian)]. doi: 10.26442/18151434.2021.1.200715
  5. Fearon KC, Jenkins JT, Carli F, Lassen K. Patient optimization for gastrointestinal cancer surgery. Br J Surg. 2013;100(1):15-27. doi: 10.1002/bjs.8988
  6. Shi B, Liu S, Chen J, et al. Sarcopenia is Associated with Perioperative Outcomes in Gastric Cancer Patients Undergoing Gastrectomy. Ann Nutr Metab. 2019;75(4):213-22. doi: 10.1159/000504283
  7. Tagliafico AS, Bignotti B, Torri L, Rossi F. Sarcopenia: how to measure, when and why. Radiol Med. 2022;127(3):228-237. doi: 10.1007/s11547-022-01450-3
  8. Otsuji H, Yokoyama Y, Ebata T, et al. Preoperative sarcopenia negatively impacts postoperative outcomes following major hepatectomy with extrahepatic bile duct resection. World J Surg. 2015;39(6):1494-500. doi: 10.1007/s00268-015-2988-6
  9. Fukuda Y, Yamamoto K, Hirao M, et al. Sarcopenia is associated with severe postoperative complications in elderly gastric cancer patients undergoing gastrectomy. Gastric Cancer. 2016;19(3):986-93. doi: 10.1007/s10120-015-0546-4
  10. Хорошилов И.Е. Кахексия и саркопения у онкологических пациентов: диагностика и лечебная тактика. Клиническое питание и метаболизм. 2020;1(1):36-46 [Khoroshilov IE. Cachexia and sarcopenia at oncological patients: diagnostics and treatment tactics. Clinical Nutrition and Metabolism. 2020;1(1):36-46 (in Russian)]. doi: 10.17816/clinutr20650
  11. Бриш Н.А., Семиглазова Т.Ю., Карачун А.М., и др. Влияние коррекции нутритивной недостаточности на эффективность неоадъювантной химиотерапии у больных местно-распространенным раком желудка. Современная Онкология. 2021;23(3):519-24 [Brish NA, Semiglazova TY, Karachun AM, et al. Influence of correction of nutritive deficiency on the effectiveness of neoadjuvant chemotherapy in patients with locally advanced gastric cancer. Journal of Modern Oncology. 2021;23(3):519-24 (in Russian)]. doi: 10.26442/18151434.2021.3.201075
  12. Fearon K, Strasser F, Anker SD, et al. Definition and classification of cancer cachexia: an international consensus. Lancet Oncol. 2011;12(5):489-95. doi: 10.1016/S1470-2045(10)70218-7
  13. Zhou CJ, Zhang FM, Zhang FY, et al. Sarcopenia: a new predictor of postoperative complications for elderly gastric cancer patients who underwent radical gastrectomy. J Surg Res. 2017;211:137-46. doi: 10.1016/j.jss.2016.12.014
  14. Burns JE, Yao J, Chalhoub D, et al. A Machine Learning Algorithm to Estimate Sarcopenia on Abdominal CT. Acad Radiol. 2020;27(3):311-20. doi: 10.1016/j.acra.2019.03.011
  15. Ackermans LLGC, Volmer L, Wee L, et al. Deep Learning Automated Segmentation for Muscle and Adipose Tissue from Abdominal Computed Tomography in Polytrauma Patients. Sensors (Basel). 2021;21(6):2083. doi: 10.3390/s21062083

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Axial CT slice. Patient A. Computed tomography sarcometry at the level of the LIII vertebra before surgery. The area of the allocated zone is 130 cm2, and the SMI is 32 cm2/m2. Sarcopenia.

Download (155KB)
3. Fig. 2. Axial computed tomography slice. Muscle tissue contours over of the original images.

Download (130KB)

Copyright (c) 2024 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».