KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.1
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pp.105-125
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2024
Gliomas are the most common malignant brain tumor and cause the most deaths. Manual brain tumor segmentation is expensive, time-consuming, error-prone, and dependent on the radiologist's expertise and experience. Manual brain tumor segmentation outcomes by different radiologists for the same patient may differ. Thus, more robust, and dependable methods are needed. Medical imaging researchers produced numerous semi-automatic and fully automatic brain tumor segmentation algorithms using ML pipelines and accurate (handcrafted feature-based, etc.) or data-driven strategies. Current methods use CNN or handmade features such symmetry analysis, alignment-based features analysis, or textural qualities. CNN approaches provide unsupervised features, while manual features model domain knowledge. Cascaded algorithms may outperform feature-based or data-driven like CNN methods. A revolutionary cascaded strategy is presented that intelligently supplies CNN with past information from handmade feature-based ML algorithms. Each patient receives manual ground truth and four MRI modalities (T1, T1c, T2, and FLAIR). Handcrafted characteristics and deep learning are used to segment brain tumors in a Global Convolutional Neural Network (GCNN). The proposed GCNN architecture with two parallel CNNs, CSPathways CNN (CSPCNN) and MRI Pathways CNN (MRIPCNN), segmented BraTS brain tumors with high accuracy. The proposed model achieved a Dice score of 87% higher than the state of the art. This research could improve brain tumor segmentation, helping clinicians diagnose and treat patients.
Objective : Cancer-testis (CT) genes are considered promising candidates for immunotherapeutic approaches. The aim of this study was to investigate which CT genes should be targeted in immunotherapy for brain tumors. Methods : We investigated the expression of 6 CT genes (MAGE-E1, SOX-6, SCP-1, SSX-2, SSX-4, and HOMTES-85) using reverse-transcription polymerase chain reaction in 26 meningiomas and 32 other various brain tumor specimens, obtained from the patients during tumor surgery from 2000 to 2005. Results : The most frequently expressed CT genes of meningiomas were MAGE-E1, which were found in 22/26 (85%) meningioma samples, followed by SOX-6 (9/26 or 35%). Glioblastomas were most frequently expressed SOX-6 (6/7 or 86%), MAGE-E1 (5/7 or 71%), followed by SSX-2 (2/7 or 29%) and SCP-1 (1/7 or 14%). However, 4 astrocytomas, 3 anaplastic astrocytomas, and 3 oligodendroglial tumors only expressed MAGE-E1 and SOX-6. Schwannomas also expressed SOX-6 (5/6 or 83%), MAGE-E1 (4/6 or 67%), and SCP-1 (2/6 or 33%). Conclusion : The data presented here suggest that MAGE-E1 and SOX-6 genes are expressed in a high percentage of human central nervous system tumors, which implies the CT genes could be the potential targets of immunotherapy for human central nervous system tumors.
Objective : We investigated the effect of hypnotics on sleep quality, cognitive function, and depressive mood in patients with insomnia following brain tumor resection. Methods : From patients who underwent brain tumor resection, we recruited 10 patients with insomnia who received hypnotics for more than 1 week during a 3-week follow-up period (insomnia group). We also recruited 12 control patients with brain tumors but without insomnia (control group). We evaluated sleep quality at baseline and 3 weeks later using the Insomnia Severity Index (ISI), the Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI), the Stanford Sleepiness Scale (SSS), and the Epworth Sleepiness Scale (ESS) and investigated cognitive function and depression using the Computerized Neuropsychological Test and the Beck Depression Inventory (BDI). Results : At baseline, SSS, ISI, PSQI, and BDI scores were significantly higher and visual continuous performance test (VCPT) and auditory continuous performance test (ACPT) scores were significantly lower in the insomnia than in the control group. Three weeks later, the patients who had received hypnotics had significantly higher ISI, PSQI, ESS, VCPT, ACPT, visual span forward and backward, and visual recognition test scores, and significantly lower BDI scores. Conclusion : Quality of sleep in patients with insomnia following brain tumor resection was initially poor but improved significantly after taking hypnotic medication. Further, the hypnotic medications appeared to contribute to the amelioration of cognitive impairments and depressive moods in patients who previously underwent brain tumor resection. We thus recommend the use of hypnotics for patients with brain tumors with insomnia.
Astrocytomas are tumors that arise from brain cells called astrocytes. These tumors can occur anywhere in the brain and spinal cord. Clinical features and symptoms depend on the location of the tumor and the victim's age. Patients with cerebellar tumors have symptoms that include headache, vomiting and unsteadiness in walking. Tumors in the cerebral hemispheres commonly present with seizures: occasionally there is weakness of the arms and legs. We treated a 33 year-old male patient who complained of dyarthria, TMD, nausea, dysphagia, and facial numbness etc. he had frequent undergone general weakness before above symptoms occurred. He was diagnosed as astrocytoma and multifocal inf and responded well to treatment with Chukdamtang(滌痰湯). acupunture and oriental physical stimulations etc.
Purpose: To assess clinical proton MR spectroscopy (MRS) as a noninvasive method for evaluating tumor malignancy at 3T high field system. Materials and methods: Using 3T MRI/MRS system, localized water-suppressed single-voxel technique in patients with brain tumors was employed to evaluate spectra with peaks of N-acetyl aspartate (NAA), choline-containing compounds (Cho), creatine/phosphocreatine (Cr) and lactate. On the basis of Cr, these peak areas were quantificated as a relative ratio.
Lee, Yong-Woo;Cho, Hyung-Joon;Lee, Won-Hee;Sonntag, William E.
Biomolecules & Therapeutics
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v.20
no.4
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pp.357-370
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2012
Radiation therapy, the most commonly used for the treatment of brain tumors, has been shown to be of major significance in tumor control and survival rate of brain tumor patients. About 200,000 patients with brain tumor are treated with either partial large field or whole brain radiation every year in the United States. The use of radiation therapy for treatment of brain tumors, however, may lead to devastating functional deficits in brain several months to years after treatment. In particular, whole brain radiation therapy results in a significant reduction in learning and memory in brain tumor patients as long-term consequences of treatment. Although a number of in vitro and in vivo studies have demonstrated the pathogenesis of radiation-mediated brain injury, the cellular and molecular mechanisms by which radiation induces damage to normal tissue in brain remain largely unknown. Therefore, this review focuses on the pathophysiological mechanisms of whole brain radiation-induced cognitive impairment and the identification of novel therapeutic targets. Specifically, we review the current knowledge about the effects of whole brain radiation on pro-oxidative and pro-inflammatory pathways, matrix metalloproteinases (MMPs)/tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) system and extracellular matrix (ECM), and physiological angiogenesis in brain. These studies may provide a foundation for defining a new cellular and molecular basis related to the etiology of cognitive impairment that occurs among patients in response to whole brain radiation therapy. It may also lead to new opportunities for therapeutic interventions for brain tumor patients who are undergoing whole brain radiation therapy.
The effects of acid hydrolysis product of Panax ginseng and MeOH extract of Euphorbia humifusa on the growth of human brain tumor cells were evaluated using U-373 MG human astrocytoma and SK-N-MC human neuroblastoma cells as model cellular systems. These plant extracts induced cytotoxicity in both cells in a dose-dependent manner. These cytotoxic effects were significantly inhibited by GSH, an antioxidant, in both cells. BAPTA/AM, an intracellular $Ca^{2+}$ chelator, significantly blocked the cytotoxic effects of these extracts in U-373 cells, but enhanced these effects in SK-N-MC cells. These results suggest that the plant extracts may be a valuable choice for the studies on the treatment of human brain tumors.
The authors report three microcystic meningiomas with its characteristic immunohistochemical findings and chromosomal pattern. Three patients with surgically treated microcystic meningioma were studied for its radiological, histopathological findings, and chromosomal analysis was done in the one patient. Tumors were convexity meningioma in the frontal area. The tumors were enhanced homogenously in the two, and enhanced in homogenously with multiple small cysts in the other one on preoperative magenetic resonance image. Pathological examination showed marked nuclear pleomorphism, many small cysts, hyaline thickening in blood vessel wall, and mucinous background, compatable to microcystic type. EMA and vimentin were positive on the immunohistochemical stain. Chromosomal analysis showed tetrasomies of chromosome 5, 13, 17, and 20, and trisomies of chromosome 6, 7, 9, 11, 12, 16, 19, and 21, which are quite different from those of benign meningioma.
Previously, we have reported that methylene blue (MB) induces cytotoxicity in human brain tumor cells through the generation of free radicals. In this study the effect of deferoxamine (DFO), an iron chelator, on MB-induced cytotoxicity was investigated using SK-N-MC human neuroblastoma and U-373 MG human astrocytoma cells as model cellular systems. The cytotoxic effect of MB was potentiated by DFO. The potentiation effect of DFO was significantly blocked by either stoichiometric amounts of ferric ion, various antioxidants, hydroxyl radical scavengers or intracellular $Ca^{2+}$ release blockers. These results suggest that hydroxyl radical and intracellular $Ca^{2+}$ may act as important mediators of the enhanced cytotoxicity by MB and DFO. These results further suggest that the combined treatment with MB and DFO may be useful for the therapeutical applications of human brain tumors.
Meningioma is relatively common, benign, and extra-axial tumor accounting for about 20% of primary brain and spinal cord tumors. The World Health Organization (WHO) classified these tumors into Grade I (benign), Grade II (atypical), and Grade III (anaplastic) meningioma. Grade I meningioma which is slowly growing tumor and have some rare subtypes. Among them, metaplastic subtype is defined as a tumor containing focal or widespread mesenchymal components including osseous, cartilaginous, lipomatous, myxoid or xanthomatous tissue, singly or in combinations. We report a rare metaplastic meningioma overspreading nearly whole cerebral convexity from main extra-axial tumor bulk in the parietal lobe.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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