Predictive Clinical Decision Support System Using Machine Learning and Imaging Biomarkers in Patients With Neurostimulation Therapy: A Pilot Study

Fecha de publicación:

Autores de IIS La Fe

Participantes ajenos a IIS La Fe

  • De Andres, Jose
  • Harutyunyan, Anushik
  • Romero-Garcia, Carolina S.
  • Fabregat-Cid, Gustavo
  • Marcos Asensio-Samper, Juan

Grupos

Abstract

Background: Chronic pain is correlated with alterations in brain structure and function. The selection process for the ideal candidate for spinal cord stimulation (SCS) therapy is based on functional variables analysis and pain evaluation scores. In addition to the difficulties involved in the initial selection of patients and the predictive analysis of the trial phase, the large rate of explants is one of the most important concerns in the analysis of the suitability of implanted candidates. Objective: To investigate the usefulness of imaging biomarkers, functional connectivity (FC) and volumetry of the whole brain in patients with Failed back surgery syndrome (FBSS) and to create a clinical patient-based decision support system (CDSS) combining neuroimaging and clinical data for predicting the effectiveness of neurostimulation therapy after a trial phase. Study Design: A prospective, consecutive, observational, single center study. Setting: The Multidisciplinary Pain Management Department of the General University Hospital in Valencia, Spain. Methods: A prospective, consecutive, and observational single-center study. Using Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) and Region of interest (ROI) to ROI analysis, we compared the functional connectivity between regions to detect differences in FC and volume changes. Basal magnetic resonance images were obtained in a 1.5T system and clinical variables were collected twice, at the basal condition and at 6-months post-SCS implant. We also conducted a seed-to-voxel analysis with 9 items as seed-areas characterizing the functional connectivity networks. A decreased in 10 units in the Pain Detect Questionnaire (PD-Q) score was established to define the subgroup of Responders Group (R-G) to neurostimulation therapy. The clinical variables collected and the imaging biomarkers obtained (FC and volumes) were tested on a set of 6 machine learning approaches in an effort to find the best classifier system for predicting the effectiveness of the neurostimulator. Results: Twenty-four patients were analyzed and only seven were classified in the R-G. Volumetric differences were found in the left putamen, F = 34.06, P = 0.02. Four pairwise brain areas showed statistical differences in the rs-fMRI including the right insular cortex. Linear Discriminant Analysis showed the best performance for building the CDSS combining clinical variables and significant imaging biomarkers, the prediction increased diagnostic accuracy in the R-G patients from 29% in current practice to 96% of long-term success. Conclusion: These findings confirm a major role of the left putamen and the four pairs of brain regions in FBBS patients and suggest that a CDSS would be able to select patients susceptible to benefitting from SCS therapy adding imaging biomarkers

Datos de la publicación

ISSN/ISSNe:
1533-3159, 2150-1149

Pain Physician  American Society of Interventional Pain Physicians

Tipo:
Article
Páginas:
1279-1279
DOI:
Factor de Impacto:
0,847 SCImago
Cuartil:
Q1 SCImago

Citas Recibidas en Web of Science: 4

Documentos

  • No hay documentos

Métricas

Filiaciones mostrar / ocultar

Keywords

  • Chronic pain; failed back surgery syndrome; neuroimaging; imaging biomarker; machine learning; rs-fMRI; spinal cord stimulation; structural imaging; supraspinal mechanisms

Proyectos asociados

CUANTIFICACION DE LA INFLAMACION, GRASA, HIERRO Y FIBROSIS MEDIANTE BIOMARCADORES DE IMAGEN DE RM EN PACIENTES TRASPLANTADOS HEPATICOS CON INFECCION RECURRENTE POR VIRUS DE HEPATITIS C.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

PI12/01262 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2013

IMPLEMENTACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN DE LAS MEDIDAS DE ATROFIA CEREBRAL Y DE MÉDULA CERVICAL EN PRÁCTICA CLÍNICA (LOCALIZACIÓN, GRADO Y EVOLUCIÓN DE LA ATROFIA EN PACIENTES CON ESCLEROSIS MÚLTIPLE)

Investigador Principal: BONAVENTURA CASANOVA ESTRUCH

2013_0423_CRC_CASANOVA . FUNDACION GENZYME . 2014

OPTIMIZACION DE LA QUANTIFICACION EN IMAGEN POR TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONES (PET) PARA SU USO EN RADIOTERÀTIA

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

APOSTD2015/017 . FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA; CONSELLERIA DE EDUCACION . 2015

PREMICAT. DESARROLO DE UNA ESTRATEGIA PARA LA PREVENCION MIOCARDICA DEL DAÑO INDUCIDO POR REPERFUSION BASADA EN EL USO DE CATETERES Y POLIMEROS TARAPEUTICOS DE NUEVA GENERACION.

Investigador Principal: PILAR SEPÚLVEDA SANCHIS

DTS15/00079 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2016

TERAPIA CELULAR DESPUES DEL ICTUS DIRIGIDA MEDIANTE CAMPOS MAGNETICOS. APLICACION DE RM-TDI Y TRACTOGRAFIA CEREBRAL EN ICTUS PARA LA VALORACION DEL DAÑO NEUROLOGICO

Investigador Principal: JOSÉ MANUEL GARCÍA VERDUGO

2015_0534_GARCIA_VERDUGO_MAPFRE . 2015

CARDIORESPIRATORY PHYSIOLOGY IN THE BOTTLENOSE DOLPHIN BEFORE AND AFTER BREATH-HOLDING AND EXERCISE.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

N00014-16-1-3088 . OFFICE OF NAVAL RESEARCH . 2016

MODELOS DE HÍGADO AISLADO PERFUNDIDO PARA EL RESCATE DE ÓRGANOS Y TRASLACIÓN DE LA TERAPIA GÉNICA EN EL TRASPLANTE: ESCENARIOS HUMANO "EX VIVO" Y PORCINO "IN VIVO"

Investigador Principal: RAFAEL LÓPEZ ANDÚJAR

2017_0270_CRC_LOPEZ . FUNDACION MUTUA MADRILEÑA . 2017

Active sensing in echolocating marine mammals.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

N00014-18-1-2062_2017_0811_CPC_ONR_MARTI-BONMATI . 2017

PRIMAGE. PREDICTIVE IN-SILICO MULTISCALE ANALYTICS TO SUPPORT CANCER PERSONALIZED DIAGNOSIS AND PROGNOSIS, EMPOWERED BY IMAGING BIOMARKERS.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

826494 . COMISION EUROPEA . 2018

PerProGlio. Integrative Personal Omics Profiles in Glioblastoma Recurrence and Therapy Resistance.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

AC18/00077 . COMISION EUROPEA . 2019

VIOLIN. Virtual BIopsy frOm RectaL cancer ImagiNg.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

C66161/A29001 . CANCER RESEARCH UK . 2019

Multicentre prospective study of diagnostic accuracy for quantification by Magnetic Resonance multiparametric imaging of liver fibrosis, inflammation, steatosis, iron and vascular resistance.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

PI19/00380 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2020

ESTUDIO ABIERTO, MULTICENTRICO Y ALEATORIZADO EN FASE II PARA EVALUAR LA ADICION DE BEVACIZUMAB A LA QUIMIOTERAPIA EN NIÑOS Y ADOLESCENTES CON DIAGNOSTICO INICIAL DE SARCONA METASTASICO DE TEJIDOS BLANDOS, RABDOMIOSARCOMA Y NO-RABDOMIOSARCOMA.

Investigador Principal: JOSÉ MARÍA FERNÁNDEZ NAVARRO

BO20924 . 2010

ESTUDIO DE FASE 1/2 MULTICÉNTRICO, ABIERTO, DE BÚSQUEDA DE DOSIS PARA EVALUAR LA SEGURIDAD, TOLERABILIDAD Y EFICACIA PRELIMINAR DE NAB®-PACLITAXEL SEMANAL, EN PACIENTES PEDIÁTRICOS CON TUMORES SÓLIDOS EN RECAÍDA O REFRACTARIOS.

Investigador Principal: VICTORIA CASTEL SÁNCHEZ

ABI-007-PST-001 . 2013

ENSAYO DE FASE I, ABIERTO, CON DOSIS MÚLTIPLES ASCENDENTES, PARA INVESTIGAR LA SEGURIDAD, TOLERABILIDAD, FARMACOCINÉTICA, Y ACTIVIDAD BIOLÓGICA Y CLÍNICA DE MSB0011359C EN SUJETOS CON TUMORES SÓLIDOS METASTÁSICOS O LOCALMENTE AVANZADOS Y EXPANSIÓN A INDICACIONES SELECCIONADAS.

Investigador Principal: ÓSCAR JOSÉ JUAN VIDAL

EMR 200647-001 . 2016

ESTUDIO DE FASE III MULTICÉNTRICO, ABIERTO, RANDOMIZADO DE ALECTINIB FRENTE A PEMETREXED O DOCETAXEL EN PACIENTES CON CÁNCER DE PULMÓN NO MICROCÍTICO AVANZADO QUINASA DEL LINFOMA ANAPLÁSICO POSITIVO, TRATADOS PREVIAMENTE CON QUIMIOTERAPIA BASADA EN PLATIN O Y CRIZOTINIB.

Investigador Principal: ÓSCAR JOSÉ JUAN VIDAL

MO29750 . 2016

Papel de la biodosimetría en la optimización del uso de 131I-MIBG como intensificación del tratamiento del neuroblastoma de alto riesgo.

Investigador Principal: JULIA BALAGUER GUILL

JBG-IOD-2017-01 . 2024

QUALIFICATION OF IMAGING METHODS TO ASSESS CANCER DRUG INDUCED INTERSTITIAL LUNG DISEASE (IMAGEILD).

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

EOR-CIS-2018-01 . 2018

ESTUDIO DE FASE III EN DOS ETAPAS, ABIERTO, INTERNACIONAL, MULTICÉNTRICO, ALEATORIZADO Y CONTROLADO PARA INVESTIGAR LA FARMACOCINÉTICA, LA EFICACIA Y LA SEGURIDAD DE RITUXIMAB S.C. CONJUNTAMENTE CON CHOP O CVP EN COMPARACIÓN A RITUXIMAB I.V. CONJUNTAMENTE CON CHOP O CVP EN PACIENTES CON LINFOMA FOLICULAR SIN TRATAR PREVIAMENTE, SEGUIDO POR UN TRATAMIENTO DE MANTENIMIENTO BIEN CON RITUXIMAB S.C. O BIEN CON RITUXIMAB I.V.

Investigador Principal: JOSÉ GÓMEZ CODINA

BO22334 . 2012

EVALUACIÓN PRONÓSTICA EN EL ICTUS ISQUÉMICO MEDIANTE PET/RM.

Investigador Principal: FERNANDO APARICI ROBLES

2019-078-1_CRC_SENR_APARICI . SOCIEDAD ESPAÑOLA DE NEURORRADIOLOGÍA . 2019

MULTICENTER STUDY OF DIAGNOSTIC ACCURACY FOR QUANTIFICATION BY MAGNETIC RESONANCE IMAGING OF LIVER STEATOSIS, INFLAMMATION, FIBROSIS, IRON AND VASCULAR RESISTANCE IN NON-ALCOHOLIC FATTY LIVER DISEASE.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

GLD19/00050 . GILEAD SCIENCES S.L . 2019

Imaging-La Fe. Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS).

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

MAPAICTS-2017-010/ReDIB . MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION; CONSELLERIA DE INNOVACIÓN, UNIVERSIDADES, CIENCIA Y SOCIEDAD DIGITAL . 2018

ESTUDIO FASE 3, ALEATORIZADO, DOBLE CIEGO, CONTROLADO CON PLACEBO, DE IBRUTINIB, UN INHIBIDOR DE LA TIROSINA QUINASA DE BRUTON (BTK), EN COMBINACIÓN CON BENDAMUSTINA Y RITUXIMAB (BR) EN SUJETOS CON LEUCEMIA LINFOCÍTICA CRÓNICA/LINFOMA LINFOCÍTICO DE CÉLULAS PEQUEÑAS EN RECAÍDA O REFRACTARIO.

Investigador Principal: ISIDRO JARQUE RAMOS

PCI-32765CLL3001 . 2012

PROCANCER-I: AN AI PLATFORM INTEGRATING IMAGING DATA AND MODELS, SUPPORTING PRECISION CARE THROUGH PROSTATE CANCER’S CONTINUUM.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

952159 . COMISION EUROPEA . 2020

CHAIMELEON. ACCELERATING THE LAB TO MARKET TRANSITION OF AI TOOLS FOR CANCER MANAGEMENT.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

952172 . COMISION EUROPEA . 2020

ESTUDIO FASE II ALEATORIZADO DE TRATAMIENTO DE LOS PACIENTES JÓVENES DIAGNOSTICADOS DE LINFOMA B DIFUSO DE CÉLULA GRANDE CON IPI DE ALTO RIESGO CON R-CHOP VS BORTEZOMIB-R-CAP.

Investigador Principal: ISIDRO JARQUE RAMOS

BRCAP-GELTAMO12 . 2013

Ciencia de Datos. iDATA-MP - Infraestructura de datos para Medicina Personalizada.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

IMP/00019 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2021

Plataforma ISCIII de Dinamización e Innovación de las capacidades industriales del SNS y su transferencia efectiva al sector productivo (ITEMAS)

Investigador Principal: SILVIA SÁNCHEZ SALVO

PT20/00105 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2021

ENSAYO FASE III, MULTICENTRICO, ABIERTO, ALEATORIZADO, DE DOS BRAZOS, DE BEVACIZUMAB MAS QUIMIOTERAPIA VERSUS QUIMIOTERAPIA SOLA PARA EL TRATAMIENTO DE PACIENTES CON CANCER DE OVARIO EPITELIAL, DE TROMPA DE FALOPIO O PERITONEAL PRIMARIO, RESISTENTE A PLAT INOS (AURELIA).

Investigador Principal: ANA SANTABALLA BERTRÁN

MO22224

ESTUDIO GLOBAL PARA EVALUAR LA ADICION DE BEVACIZUMAB A CARBOPLATINO Y PACLITAXEL COMO TRATAMIENTO EN PRIMERA LINEA DEL CANCER EPITELIAL DE OVARIO, CARCINOMA DE TROMPAS DE FALOPIO O CARCINOMA PERITONEAL PRIMARIO.

Investigador Principal: ANA SANTABALLA BERTRÁN

MO22923

ESTUDIO DE FASE 3, MULTICENTRICO, ALEATORIZADO, DOBLE CIEGO, DEL RAMUCIRUMAB (IMC-1121B) Y EL MEJOR TRATAMIENTO DE SOPORTE (BSC) FRENTE A PLACEBO MAS EL BSC COMO TRATAMIENTO DE SEGUNDA LINEA EN PACIENTES CON CARCINOMA HEPATOCELULAR TRAS EL TRATAMIENTO DE PRIMERA LINEA CON SORAFENIB.

Investigador Principal: ROBERTO PEDRO DÍAZ BEVERIDGE

IMCL-CP12-0919

ESTUDIO EN FASE IV, ALEATORIZADO, DOBLE CIEGO, QUE COMPARA LA COMODIDAD Y LA SEGURIDAD DEL PACIENTE AL ADMINISTRARLE IODIXANOL 320 MG I/ML O IOPAMIDOL 370 MG I/ML DURANTE LA REALIZACION DE UNA TOMOGRAFIA COMPUTARIZADA CON INTENSIFICACION DEL CONTRASTE (TC IC) DEL ABDOMEN O LA PELVIS.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

GE012-097

SARCOMAS DE PARTES BLANDAS LOCALIZADOS DE ALTO RIESGO DE EXTREMIDADES Y PARED DE TRONCO EN ADULTOS: UN ENFOQUE INTEGRADOR QUE INCLUYE QUIMIOTERAPIA ESTANDAR VS HISTOTIPO-DIRIGIDA NEOADYUVANTE.

Investigador Principal: ROBERTO PEDRO DÍAZ BEVERIDGE

ISG-GEIS10-01

ESTUDIO FASE 2, ALEATORIZADO, CIEGO, CONTROLADO CON PLACEBO Y MULTICENTRICO DE SILTUXIMAB (ANTICUERPO MONOCLONAL ANTI-IL-6) EN SUJETOS CON MIELOMA MÚLTIPLE QUIESCENTE DE ALTO RIESGO

Investigador Principal: ISIDRO JARQUE RAMOS

CNTO328SMM2001

ENSAYO CLÍNICO MULTICÉNTRICO, ALEATORIZADO, CON SIMPLE CIEGO Y DE GRUPOS PARALELOS PARA COMPARAR LA EFICACIA DE ADALIMUMAB CON LA DE AZATIOPRINA EN LA PREVENCIÓN DE LA RECURRENCIA POSTQUIRÚRGICA EN LA ENFERMEDAD DE CROHN DESPUÉS DE 52 SEMANAS DE TRATAMIEN TO.

Investigador Principal: PILAR NOS MATEU

APPRECIA

ESTUDIO ALEATORIZADO, DOBLE CIEGO Y CON CONTROL ACTIVO PARA EVALUAR LA EFICACIA Y SEGURIDAD DE DENOSUMAB COMPARADO CON RISEDRONATO EN PACIENTES TRATADOS CON GLUCOCORTICOIDES.

Investigador Principal: JOSÉ ANDRÉS ROMÁN IVORRA

20101217 . 2012

ENSAYO CLÍNICO FASE III PARA EVALUAR LA EFICACIA Y SEGURIDAD DE UNA ASOCIACIÓN DE CONDROITÍN SULFATO Y GLUCOSAMINA SULFATO FRENTE A PLACEBO EN PACIENTES CON ARTROSIS DE RODILLA.

Investigador Principal: JOSÉ ANDRÉS ROMÁN IVORRA

TM-CS+SG/301 . 2013

ESTUDIO DE FASE III, ALEATORIZADO, DOBLE CIEGO, CONTROLADO CON PLACEBO, PARA EVALUAR LA EFICACIA Y SEGURIDAD DE IDELALISIB (GS-1101) EN COMBINACIÓN CON BENDAMUSTINA Y RITUXIMAB EN LINFOMAS NO HODGKIN INDOLENTES PREVIAMENTE TRATADOS.

Investigador Principal: ISIDRO JARQUE RAMOS

GS-US-313-0125

EVALUACIÓN DE LAS IMÁGENES DE DIFUSIÓN POR RESONANCIA MAGNÉTICA - RM -EN PACIENTES CON METÁSTASIS HEPÁTICAS RESECABLES SECUNDARIAS A CÁNCER COLORRECTAL TRATADO CON TERAPIA PREOPERATORIA.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

1423-IG-GITCG

E²-RADIATE: EORTC-ESTRO RADIOTHERAPY INFRASTRUCTURE FOR EUROPE.

Investigador Principal: ANTONIO CONDE MORENO

EORTC 1811 . 2021

Resonancia Magnética y biomarcadores de imagen para el mapeo, localización de focos de espermatogénesis y guiado de las biopsias testiculares en pacientes con azoospermia no obstructiva.

Investigador Principal: SATURNINO LUJÁN MARCO

2003-FIVI-021-NG . 2021

ProCanAid - Gemelo digital para la detección, el diagnóstico asistido del cáncer de próstata y la simulación de los efectos y la eficacia de diferentes tratamientos oncológicos.

Investigador Principal: LUIS MARTÍ BONMATÍ

PLEC2021-007709 . MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION . 2021

Cita

Compartir