KI-basierte Aszites Detektion und Quantifizierung bei Patient:innen mit hepatozellulärem Karzinom - Entwicklung, Umsetzung und klinische Relevanz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist das häufigste primäre Lebermalignom und tritt in über 80 % der Fälle infolge einer Leberzirrhose auf. Dies führt zu einem Dualismus aus Tumorgeschehen und chronischer Erkrankung, die sich gegenseitig beeinflussen. Therapieentscheidungen sind schwierig, da Tumorlast und Lebersyntheseleistung allein oft nicht zur Prognosebestimmung ausreichen. Zudem entstehen morphologische Veränderungen und Portale Hypertension, die die Therapiefähigkeit weiter einschränken. Heutzutage stehen nicht-invasiv bestimmbare Surrogat-Parameter zur Bestimmung der portalen Druckverhältnisse zur Verfügung. In Vorarbeiten zeigte sich, dass insbesondere das Vorhandensein von Aszites stark mit der Prognose korreliert, jedoch bleibt unklar, wie relevant das Aszites-Volumen an sich ist. Eine händische Volumenbestimmung ist manuell aufwändig, aber durch automatisierte Volumetrie mittels Deep-Learning-Techniken könnte dieser wichtige prognostische Faktor effizient erfasst werden. Dieses Projekt zielte deshalb darauf ab, die prognostische Rolle des quantifizierten Aszitesvolumen für Patient:innen mit HCC zu untersuchen. Zudem sollte ein Algorithmus zur automatisierten Aszitesquantifizierung entwickelt werden. Nach Erfassung der klinischen Daten wurde bis zum Ende der Förderperiode eine manuelle Segmentierung an insgesamt 125 CT- Datensätzen von Patient:innen mit HCC und TACE-Therapie oder Immuntherapie durchgeführt. Das Projekt konnte in zwei Veröffentlichungen zeigen, dass Aszites ein hoch relevanter Prognosefaktor für Patient:innen mit HCC ist. Dabei zeigen die Ergebnisse der manuellen Segmentierung, dass die Menge des Aszites eine Rolle spielt. Die automatisierte Quantifizierung mittels eines Algorithmus, der im Rahmen des Projektes entwickelt wurde, erreicht aktuell im Trainingsdatensatz (n=101 Patient:innen mit HCC und TACE-Therapie) einen DICE-Score von 0.84, wohingegen im Validierungsset (n=24 Patient:innen mit HCC und Immuntherapie) ein DICE-Score von 0.74 erreicht wird, was von Antragssteller und Mitverantwortlichen aktuell als klinisch noch nicht ausreichende Genauigkeit angesehen wird. Deshalb ist nach Ende der Förderperiode eine weitere Verbesserung in Training und Validierung geplant, um darauf aufbauend den entwickelten Algorithmus in übergreifenden prädiktiven Modellen zu nutzen. Zusammengefasst zeigen unsere Ergebnisse, dass die Quantifizierung von Aszites wichtige prognostische Informationen liefert und in Zukunft bei der nicht-invasiven Einschätzung der Portalen Hypertension eine Rolle spielen könnte. Aufgrund der Komplexität ist eine manuelle Quantifizierung im klinischen Alltag jedoch nicht praktikabel, weshalb eine automatisierte Lösung angestrebt wird. Aktuell weist der entwickelte Algorithmus nur eine moderate Genauigkeit auf. Zukünftig soll das Projekt fortgesetzt werden, um die Genauigkeit zu verbessern und eine übergreifende klinische Nutzung zu ermöglichen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Portal hypertension in patients with hepatocellular carcinoma and immunotherapy: prognostic relevance of CT-morphologic estimates. Cancer Imaging, 23(1).
Müller, Lukas; Gairing, Simon J.; Foerster, Friedrich; Weinmann, Arndt; Mittler, Jens; Stoehr, Fabian; Graafen, Dirk; Düber, Christoph; Galle, Peter R.; Kloeckner, Roman & Hahn, Felix
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Amount of ascites impacts survival in patients with hepatocellular carcinoma undergoing transarterial chemoembolization advocating for volumetric assessment. Scientific Reports, 14(1).
Müller, Lukas; Bender, Daniel; Gairing, Simon J.; Foerster, Friedrich; Weinmann, Arndt; Mittler, Jens; Stoehr, Fabian; Halfmann, Moritz C.; Mähringer-Kunz, Aline; Galle, Peter R.; Kloeckner, Roman & Hahn, Felix
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ESGAR 2024, Göteborg, Schweden (SE-093 Ascites in patients with hepatocellular carcinoma undergoing transarterial chemoembolisation: the more, the worse?)
Müller, Lukas
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European Congress of Radiology 2024, Wien, Österreich (RPS 101-5 Ascites in patients with hepatocellular carcinoma undergoing transarterial chemoembolisation: the more, the worse?
Müller, Lukas
