Diagnostischer und prognostischer Wert von Koronararterienfluss und -morphologie in einer multizentrischen randomisierten Studie von computertomographischer versus invasiver Angiographie: klinische Radiomicsanalyse

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Dewey, seit 2/2023
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428223139

Hintergrund und Zielsetzung: Die computertomographische Angiographie (CTA) ermöglicht den zuverlässigen nichtinvasiven Ausschluss von Koronararterienstenosen im Vergleich mit der invasiven Koronarangiographie (IKA) als diagnostischen Referenzstandard. Es gibt erste Hinweise darauf, dass mittels Computational Fluid Dynamics (CFD) oder Machine Learning (ML) berechnete Flussreserven in der CTA ähnlich genau sind wie adenosin-basierte Analysen in der IKA. Die Anwendung von CFD auf morphologischen Informationen der IKA ermöglicht die Berechnung der quantitativen Flussratio (QFR) ohne invasive Druckdrahtmessung. Der prognostische Wert der CTA unter Verwendung von CFD oder ML wurde ebenso wenig wie für die QFR auf Basis der IKA in randomisierten Studien ermittelt; ein solcher randomisierter Vergleich wäre jedoch entscheidend für die klinische Umsetzung. In diesem Projekt wird das Potenzial von CFD und ML bezüglich Diagnose und Prognose der koronaren CTA bei Patienten mit Verdacht auf Koronararterienstenosen untersucht. Dies könnte eine umfassende nichtinvasive Analyse von Koronararterienfluss und -morphologie ermöglichen. Methoden und Arbeitsprogramm: Wir führten zwei randomisierte Studien zu CTA und IKA bei Patienten mit Verdacht auf Koronararterienstenosen durch: Die CAD-Man-Studie mit 340 Patienten und die multizentrische DISCHARGE-Studie mit 3546 Patienten. Beide Studien umfassten eine diagnostische Managementphase nach CTA und IKA sowie eine langfristige klinische Nachbeobachtung nach maximal vier Jahren, die klar definierte Endpunkte für den Vergleich des diagnostischen und prognostischen Wertes der CTA mittels CFD und ML und der IKA mittels QFR liefert. Zuerst werden im Projekt bestehende Bilddaten von allen randomisierten DISCHARGE Patienten vorbereitet und preprozessiert. Dies gewährleistet eine Homogenisierung der aus 26 Zentren stammenden CTA- und IKA-Daten. Zweitens, erfolgt eine Merkmalsextraktion für die erweiterte Bildverarbeitung von CTA- und IKA-Daten aus DISCHARGE zur Quantifizierung von Koronararterienfluss und -morphologie. Drittens, wird als zentrale methodische Aufgabe die Umsetzung und Erforschung der radionomischen Analyse zum diagnostischen und prognostischen Wert von CTA und IKA erfolgen. Dies geschieht anhand prospektiv definierter Endpunkte wie Flussratios und Stenosegraden für die Diagnostik sowie Myokardinfarkt, Schlaganfall und kardiovaskulärem Tod für die Prognose. Die quantitativen Ergebnisse der Bildanalyse werden als Referenzdatenbank für SPP-Partner und andere Wissenschaftler zur Verfügung gestellt.Erwarteter Erkenntnisgewinn: Wir erwarteten neue Erkenntnisse über den Zusammenhang von CTA-basierten Bildmerkmalen von Koronararterienfluss und -morphologie. Der randomisierte Vergleich mit der IKA stellt sicher, dass die Ergebnisse zu einer direkten klinischen Umsetzung und Implementierung der CTA für Patienten mit Verdacht auf Koronararterienstenose führen können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2177: Radiomics: Nächste Generation der Medizinischen Bildgebung
• Ehemalige Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Elke Zimmermann, bis 1/2023