Οι οστικές μεταστάσεις εμφανίζονται συχνά κατά την εξέλιξη του καρκίνου, συχνότερα σε συγκεκριμένου τύπου καρκίνους όπως ο καρκίνος του μαστού και του προστάτη και λιγότερο συχνά σε άλλους κακοήθεις όγκους όπως του πνεύμονα και του νεφρού. Περισσότερο από 50% των ασθενών με προχωρημένο καρκίνο του μαστού και του προστάτη εμφανίζουν οστικές μεταστάσεις, ενώ άπαξ και ο όγκος προσβάλλει τα οστά η νόσος καθίσταται στην πλειονότητα των περιπτώσεων μη ιάσιμη. Τα συμπτώματα από την προσβολή του σκελετού περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων πόνο, παθολογικά κατάγματα, υπερασβεστιαιμία, και εκδηλώσεις από τα νεύρα Οι υπάρχουσες θεραπευτικές παρεμβάσεις είναι παρηγορητικές καθιστώντας επιτακτική την καλύτερη κατανόηση των υποκείμενων μηχανισμών, η οποία θα επιτρέψει την ανακάλυψη νέων θεραπειών. Ο οστεοτροπισμός συγκεκριμένων νεοπλασιών είχε απασχολήσει από πολύ νωρίς τους επιστήμονες δίνοντας τις βάσεις για τις πιο σύγχρονες προσεγγίσεις. Τα όλο αυξανόμενα δεδομένα υπογραμμίζουν ότι ο σχηματισμός των οστικών μεταστάσεων δεν αποτελεί μια απλή διαδικασία μετανάστευσης των καρκινικών κυττάρων στην μεταστατική εστία. Αντίθετα συνίσταται από ένα σύνολο πολύπλοκων διεργασιών στο οποίο συμμετέχουν τα καρκινικά κύτταρα και τα κύτταρα του ξενιστή. Αρχικά εμφανίζεται επέκταση της πρωτοπαθούς εστίας εις βάρος των παρακείμενων κυττάρων και του στρώματος του ιστού. Στη συνέχεια η μείωση της έκφρασης μορίων προσκόλλησης στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων οδηγεί σε αποκοπή τους από την πρωτοπαθή εστία και σε διήθηση του ιστού και των αγγειακών τοιχωμάτων. Ακολουθεί η μετανάστευσή τους μέσω της αιματικής ροής ενώ με την βοήθεια κατάλληλων μορίων διαφεύγουν της εποπτείας του ανοσοποιητικού συστήματος και καταλήγουν στα κολποειδικά τριχοειδή του μυελού όπου αγκυροβολούν και αναπτύσσονται. Στη συνέχεια διηθούν και πάλι τα αγγειακά τοιχώματα για να εγκατασταθούν πλέον στον μυελό των οστών όπου και θα αναπτυχθεί η δευτεροπαθής εστία με μηχανισμούς που θα αναλυθούν. / -

Ο μυελός των οστών επηρεάζεται από λεμφοϋπερπλαστικές διαταραχές, μεταστατική νόσο, αλλά και από διάφορες θεραπευτικές προσεγγίσεις. Η μαγνητική τομογραφία είναι η πιο κατάλληλη μέθοδος για την ανίχνευση των μεταστάσεων και την παρακολούθηση μετά τη θεραπεία. Τεχνικές ανάλυσης εικόνας χρησιμοποιούνται επιπλέον προκειμένου να αντλήσουμε πρόσθετες διαγνωστικές πληροφορίες. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στις πρώιμες αλλαγές που προκαλούνται στον οστικό μυελό μετά από ακτινοβόληση και συγκρίνει καθιερωμένες μεθόδους για την ταυτοποίηση και τον χαρακτηρισμό αυτών των βλαβών με τη χρήση ενός αυτοματοποιημένου συστήματος ταξινόμησης. ΜΕΘΟΔΟΙ: 36 ασθενείς με ιστολογικά επιβεβαιωμένη πρωτοπαθή κακοήθεια και οστικές μεταστάσεις συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη. Όλοι οι ασθενείς υποβλήθηκαν σε ακττινοθεραπεία για την αντιμετώπιση οστικών μεταστάσεων στη σπονδυλική στήλη ή τη λεκάνη. Η μαγνητική τομογραφία πραγματοποιήθηκε ακριβώς πριν, 12 έως 18 ημέρες και 3 μήνες μετά την έναρξη της ακτινοθεραπείας. Ελήφθησαν εικόνες εντός, πλησίον και εκτός του πεδίου ακτινοβόλησης. Η ποιοτική αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε ανεξάρτητα από δύο έμπειρους ακτινολόγους. Για την ποσοτική αξιολόγηση, συγκεκριμένες μετρήσεις επιλέχθηκαν και αξιολογήθηκαν με τη μέθοδο της περιοχής ενδιαφέροντος. Επιπλέον, χαρακτηριστικά υφής 1ης και 2ης τάξης εξήχθησαν και τοποθετήθηκαν σε ένα πιθανοτικό νευρωνικό δίκτυο, προκειμένου να δημιουργηθεί ένα σύστημα αυτόματης ταξινόμησης των βλαβών. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Σύμφωνα με την ποιοτική και ποσοτική αξιολόγηση, εντός του πεδίου ακτινοβολίας 22.22% και 33.33% των ασθενών αντίστοιχα παρουσίασε λιπώδη μεταστροφή του μυελού, 19.44% και 16.67% των ασθενών παρουσίασε αιμορραγία, ενώ 11.11% και 16.67% των ασθενών εμφάνισε οίδημα του οστικού μυελού. Παρακείμενα του πεδίου ακτινοβόλησης 11.11% και 19.44% των ασθενών παρουσίασε λιπώδη μεταστροφή, 8.33% παρουσίασε αιμορραγία, ενώ 2.78% και 8.33% έδειξε οίδημα του μυελού των οστών. Εκτός του πεδίου ακτινοβολίας 5.56% των ασθενών παρουσίασαν αλλαγές συμβατές με λιπώδη μεταστροφή, ενώ το υπόλοιπο 94.44% δεν έδειξε σημαντικές μεταβολές. Δεν υπήρξε στατιστικά σημαντική μεταβολή του δείκτη σκιαγραφικής ενίσχυσης μετά τη χορήγηση γαδολινίου. Με βάση την πολυπαραγοντική ανάλυση, καμία από τις παραμέτρους που μελετήθηκαν δεν φάνηκε να επηρεάζει στατιστικά σημαντικά την εμφάνιση οποιασδήποτε από τις μετακτινικές αλλοιώσεις. Η μέγιστη συνολική ακρίβεια ταξινόμησης του συστήματός μας, ως προς τη διάκριση μεταξύ προ και μετακτινικών εικόνων ήταν 93.02%, με χρήση του συστήματος ταξινόμησης LSFT - PNN και της μεθόδου ECV. Η ακρίβεια του συστήματος στη διάκριση μεταξύ των τριών κυρίων τύπων των μετακτινικών βλαβών ήταν 86.67% . ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η παρούσα μελέτη δείχνει ότι σημαντικό ποσοστό των ασθενών που υποβάλλονται σε ακτινοθεραπεία θα εμφανίσει τουλάχιστον μία από τις κοινές μετακτινικές μεταβολές του οστικού μυελού. Η λιπώδης μεταστροφή του μυελού είναι η πιο συχνά εμφανιζόμενη πρώιμη μεταβολή. Η ποιοτική ανάλυση των εικόνων μαγνητικής τομογραφίας υστερεί σε ευαισθησία σε σύγκριση με τις ποσοτικές μετρήσεις. Το βασζόμενο σε νευρικό δίκτυο προτεινόμενο σύστημα ταξινόμησης μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμο εργαλείο για το χαρακτηρισμό αυτών των βλαβών. / Bone marrow can be affected by lymphoproliferative disorders and metastatic disease but also by several therapeutic approaches. MRI is the most suitable method for the detection of metastases and post-treatment follow-up. Image analysis techniques are now used to extract additional diagnostic information. This study focuses on the early radiation-induced changes that can be detected by MRI and compares the established methods for the identification and characterization of these lesions with an automated classification system. METHODS: 36 patients with histologically confirmed primary malignancy and associated bone metastases were included in the study. All patients underwent radiation therapy (RT) to treat bone metastases to the spinal column or the pelvis. Magnetic resonance imaging (MRI) was performed just before the start of RT, 12 to 18 days and up to 3 months after the start of RT. Images were obtained within, adjacent and outside the radiation field. Qualitative assessment was performed independently by two experienced radiologists. For quantitative assessment, specific measurements were selected and evaluated by the method of the region of interest (ROI). In addition, textural features of 1st and 2nd class were exported and inserted into a probabilistic neural network classifier, in order to create an automatic classification system for these lesions. RESULTS: Following qualitative and quantitative assessment, within the radiation field, 22.22% and 33.33% of patients respectively showed fatty conversion of the bone marrow, 19.44% and 16.67% of patients showed haemorrhage, while 11.11% and 16.67% of the patients demonstrated bone marrow oedema. Adjacent to the radiation field, 11.11% and 19.44% of patients showed fatty conversion, 8.33% showed haemorrhage, while 2.78% and 8.33% demonstrated bone marrow oedema. Outside of the radiation field, 5.56% of patients showed changes compatible with fatty conversion, while the remaining 94.44% showed no significant change. There was no statistically significant change of the enhancement index after gadolinium administration. In multivariate analysis, none of the studied parameters did not appear to affect significantly the appearance of any of the radiation-induced lesions. The largest overall classification accuracy of the system designed to distinguish between the pre- radiation and radiation-induced images was 93.02% using the LSFT-PNN classification system of multiple sequences and the ECV method. Discrimination accuracy of the classification system designed to distinguish between the three main types of post-radiation lesions was 86.67%. CONCLUSIONS: This study shows that a significant proportion of patients undergoing RT will experience at least one of the common radiation-induced bone marrow changes. Fatty marrow conversion is the most often featured change in the examined period. Qualitative analysis of the MRI images lacks sensitivity comparing to quantitative measurements. The proposed classification system, based on the neural network, can be used as a very helpful tool for the characterization of these lesions.