Radiographic predictors determined with an objective assessment tool for neonatal patients with necrotizing enterocolitis

Abstract

Objective: The objective of this study was to develop and validate a computational tool to assist radiological decisions on necrotizing enterocolitis. Methodology: Patients that exhibited clinical signs and radiographic evidence of Bell's stage 2 or higher were included in the study, resulting in 64 exams. The tool was used to classify localized bowel wall thickening and intestinal pneumatosis using full‐width at half‐maximum measurements and texture analyses based on wavelet energy decomposition. Radiological findings of suspicious bowel wall thickening and intestinal pneumatosis loops were confirmed by both patient surgery and histopathological analysis. Two experienced radiologists selected an involved bowel and a normal bowel in the same radiography. The full‐width at half‐maximum and wavelet‐based texture feature were then calculated and compared using the Mann–Whitney U test. Specificity, sensibility, positive and negative predictive values were calculated. Results: The full‐width at half‐maximum results were significantly different between normal and distended loops (median of 10.30 and 15.13, respectively). Horizontal, vertical, and diagonal wavelet energy measurements were evaluated at eight levels of decomposition. Levels 7 and 8 in the horizontal direction presented significant differences. For level 7, median was 0.034 and 0.088 for normal and intestinal pneumatosis groups, respectively, and for level 8 median was 0.19 and 0.34, respectively. Conclusions: The developed tool could detect differences in radiographic findings of bowel wall thickening and IP that are difficult to diagnose, demonstrating the its potential in clinical routine. The tool that was developed in the present study may help physicians to investigate suspicious bowel loops, thereby considerably improving diagnosis and clinical decisions. Resumo: Objetivo: O objetivo deste estudo foi desenvolver e validar uma ferramenta computacional para auxiliar as decisões radiológicas na enterocolite necrotizante. Metodologia: Pacientes que exibiam sinais clínicos e evidências radiográficas do estágio 2 ou superior de Bell foram incluídos no estudo, que resultou em 64 exames. A ferramenta foi usada para classificar o aumento localizado da espessura da parede intestinal e a pneumatose intestinal com medidas de largura total a meia altura e análises de textura baseadas na decomposição da energia wavelet. Os achados radiológicos de aumento suspeito da espessura da parede intestinal e das alças na pneumatose intestinal foram confirmados pela cirurgia e análise histopatológica do paciente. Dois radiologistas experientes selecionaram um intestino afetado e um intestino normal na mesma radiografia. A largura total a meia altura e a característica da textura baseada em wavelet foram então calculadas e comparadas com o uso do teste U de Mann‐Whitney. Foram calculados a especificidade, sensibilidade, valores preditivos positivos e negativos. Resultados: Os resultados da largura total a meia altura foram significativamente diferentes entre a alça normal e a distendida (mediana de 10,30 e 15,13, respectivamente). Medidas de energia wavelet horizontal, vertical e diagonal foram avaliadas em oito níveis de decomposição. Os níveis 7 e 8 na direção horizontal apresentaram diferenças significativas. Para o nível 7, as medianas foram 0,034 e 0,088 para os grupos normal e com pneumatose intestinal, respectivamente, e para o nível 8, as medianas foram 0,19 e 0,34, respectivamente. Conclusões: A ferramenta desenvolvida pode detectar diferenças nos achados radiográficos do aumento da espessura da parede intestinal e PI de difícil diagnóstico, demonstra seu potencial na rotina clínica. A ferramenta desenvolvida no presente estudo pode ajudar os médicos a investigar alças intestinais suspeitas e melhorar consideravelmente o diagnóstico e as decisões clínicas. Keywords: Necrotizing enterocolitis, Abdominal radiography, Image processing, Texture analyses, wavelet, Palavras‐chave: Enterocolite necrotizante, Radiografia abdominal, Processamento de imagem, Análises de textura, wavelet