Verbesserte Diagnostik und Therapieplanung des Prostatakarzinoms mittels Magnetresonanzelastographie (MRE), Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) und Chemical-Exchange-Saturation-Transfer (CEST): Ex-vivo-Bildgebung und Translation zur In-vivo-Anwendung für Patienten

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Rolf Otto Reiter
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387074563

Motivation:Das Prostatakarzinom (PCa) ist in Deutschland die häufigste Tumorerkrankung des Mannes. Trotz des Erfolges der multiparametrischen Magnetresonanztomographie (mpMRT) zur Evaluation des PCa, bestehen deutliche Limitationen, wie z.B. eine geringe Spezifität zur Unterscheidung von benigner Prostatahyperplasie und malignen Tumoren, eine geringe Sensitivität zur Detektion von extraprostatischen Tumorausdehnungen und eine mäßige Interreader-Reliabilität der Radiologen. Dieses Projekt baut auf dem vorangegangenen Neuantrag auf und dient ebenfalls der Verbesserung der nicht-invasiven PCa-Diagnostik. Die Innovation des Fortsetzungsantrags besteht in einer Erweiterung und Beschleunigung der diagnostischen Methodik sowie in einer Translation zur In-vivo-Anwendung für Patienten. Methoden:Es werden insgesamt drei neue MRT-Techniken untersucht, die quantitative Informationen über die viskoelastischen Eigenschaften (Magnetresonanzelastographie, MRE), die strukturelle Organisation (Diffusions-Tensor-Bildgebung, DTI) und die Physiologie (Chemical-Exchange-Saturation-Transfer, CEST) der Prostata liefern. Außerdem soll dabei zum ersten Mal eine simultane Akquisition von DTI und MRE der Prostata erfolgen - die sogenannte DTI-MRE. Dadurch können die Untersuchungszeiten beschleunigt und Bewegungsartefakte, z.B. durch unwillkürliche Darmbewegungen, bei In-vivo-Anwendungen reduziert werden. Diese Techniken werden zunächst ex vivo an zehn resezierten Prostatektomiepräparaten von Patienten mit PCa an einem Ultrahochfeld-9,4-Tesla-MRT untersucht. Anschließend soll eine Translation zur In-vivo-Anwendung an jeweils zehn gesunden Probanden und Patienten mit PCa an einem klinischen 3-Tesla-MRT erfolgen. Zur Evaluation der diagnostischen Genauigkeit werden die Ergebnisse mit der Pathologie als Referenzstandard verglichen. Außerdem wird mit den verschiedenen quantitativen Parametern eine 3D-Visualisierungssoftware und ein prädiktives Regressionsmodell zur PCa-Wahrscheinlichkeitsbestimmung entwickelt.Hypothese und Ziele:Wir vermuten, dass die Erweiterung der aktuellen Standard-mpMRT um eine zeiteffiziente DTI-MRE- und CEST-Sequenz die Detektion, Graduierung und Therapieplanung des PCa verbessert ohne dabei einen wesentlichen Mehraufwand für die klinische Routine darzustellen. Möglicherweise können Patienten in Zukunft von dieser nicht-invasiven Diagnostik profitieren, da nicht nur die Komplikationen der transrektalen Stanzbiopsie, z.B. Infektionen und rektale Blutungen, sondern auch unnötige chirurgische Prostataentfernungen und deren Risiken, z.B. Inkontinenz und Impotenz, vermieden werden. Außerdem vermuten wir, dass die Implementation von quantitativen Informationen die Interreader-Reliabilität der Radiologen steigert. Um diese Informationen im klinischen Alltag effektiv für die behandelnden Ärzte nutzbar zu machen, werden die quantitativen Daten mit der Standard-mpMRT und der Pathologie visuell integriert.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Dieter Klatt