Computergestützte Phänotypisierung der Knochengesundheit bei Patienten mit Multiplem Myelom

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Böttcher; Privatdozentin Dr. Sarah Charlotte Foreman; Professor Dr. Jan Stefan Kirschke; Professor Dr. Marc-André Weber
• Fachliche Zuordnung: Radiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283653538

Das Multiple Myelom (MM) ist die zweithäufigste maligne hämatologische Erkrankung und zeigt eine deutliche Heterogenität auf transkriptioneller und genetischer Ebene. Dies führt zu einer erheblichen Variabilität der initialen Krankheitsmanifestation, des Krankheitsverlaufs sowie des Therapieansprechens. Skelettale Komplikationen sind bei Patienten mit MM hoch prävalent - 70-80% leiden unter Frakturen, Knochenschmerzen oder neurologischen Symptomen bei spinaler Kompression. Dies führt zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Lebensqualität und Mobilität und ist mit einer schlechteren Prognose und Überlebensrate assoziiert. Daher ist die umfassende Beurteilung sowie die zielgerichtete Therapie von ossären Läsionen von entscheidender Bedeutung. In der deutschen AWMF S3 Leitlinie ist die Ganzkörper-CT die Bildgebungsmodalität der Wahl zur Erfassung der Krankheitsmanifestation, des Krankheitsverlaufs sowie zur Abschätzung des Frakturrisikos aufgrund der effektiven Darstellung von Osteolysen und Osteopenie. Die reproduzierbare Erfassung wird jedoch erheblich erschwert aufgrund der beträchtlichen Heterogenität der Bildgebungsphänotypen mit teils diffusem Knochenmarksbefall sowie oft >100 Einzelläsionen. Diese Heterogenität ist auch mit prognostischen Unterschieden assoziiert, die zu inter- und intraindividuellen Variationen im Therapieansprechen führen und somit die effektive Behandlung erschweren. Folglich besteht ein großes klinisches Interesse an der Entwicklung reproduzierbarer, objektiver und skalierbarer Methoden zur Bewertung des Bildgebungsphänotyps sowie des Therapieansprechens auf Läsionsebene. Dies wurde jedoch bisher nicht systematisch untersucht. Ziel dieses Projekts ist daher die Implementierung eines umfassenden Profils der Knochengesundheit durch automatisierte, skalierbare Bildverarbeitungsroutinen, um die initiale Krankheitsmanifestation sowie das Therapieansprechen zu beurteilen. Erstmals sollen neben osteolytischen Läsionen auch fokale Läsionen durch Knochengewebekarten aus virtuellen non-calcium CT-Bildern extrahiert werden. Dies ermöglicht eine objektive Erfassung des Bildgebungsphänotyps und deren reproduzierbare Anwendung auf alle Läsionen in sämtlichen aufgenommenen Scans eines Patienten. Diese Daten werden durch quantitative Bildgebungsparameter auf Läsionsebene ergänzt, um eine individualisierte Mustererkennung der transkriptionellen und genetischen Varianz innerhalb einzelner Läsionen zu ermöglichen und zusätzlich mit labor- und zytogenetischen Parametern korreliert, um Aufschluss über das Therapieansprechen auf Läsion- und Patientenebene zu erhalten. Die in diesem Projekt entwickelten innovativen Methoden erlauben erstmals die mehrdimensionale Erfassung eines umfassenden Phänotyps der Knochengesundheit und die Analyse in großen Datensätzen. Diese automatisierte, reproduzierbare und umfänglichere Diagnostik soll letztlich eine frühere und zielgerichtetere Therapie sowie ein sensitiveres Therapiemonitoring ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Schweiz
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF); Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Georg Langs; Professor Dr. Björn Menze