Untersuchung der koronaren Atherosklerose durch CT-Bildgebung und Histologie

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Dewey
• Fachliche Zuordnung: Radiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567897117

Hintergrund und Zielsetzung: Die präzise Identifizierung von Patienten mit erhöhtem Risiko für einen Myokardinfarkt ist eine Herausforderung. Obwohl die Computertomographie (CT) das bevorzugte nicht-invasive Verfahren zur Beurteilung der koronaren Atherosklerose darstellt, ist sie aufgrund ihrer begrenzten räumlichen Auflösung in der Charakterisierung der Mikrostruktur von Plaques eingeschränkt. Während die Histologie weiterhin als Goldstandard gilt, wurde koronare CT-Plaque-Software bisher nur mit Karotishistologie validiert, die pathologisch von koronaren Plaques abweicht. Ziel des Projekts ist es, eine histologiebasierte Validierung in die koronare CT-Plaquecharakterisierung zu integrieren. Am Anfang steht hierbei der Aufbau einer ex-vivo-Datenbank, in der koronare Plaques aus 50 Herzen mittels CT, Histologie und Mikro-CT registriert werden, um die Auflösung der CT und die Quantifizierung der Atherosklerose mittels Informationen aus der Histologie zu verbessern.Methoden und Arbeitsprogramm: Im Rahmen des Projekts wird ein plattformübergreifender ex-vivo Bildgebungsansatz verfolgt, der Photon-Counting-Detektor-CT (PCD-CT), Standard-CT (drei verschiedenen Plattformen), Mikro-CT und Histologie kombiniert. Die entstehende Datenbank umfasst etwa 1.500.000 CT-Schichten, 2.000.000 Mikro-CT-Schichten und 7.500 Histologieschnitte und soll als Referenzstandard für die Charakterisierung koronarer Plaques dienen. Zur Entwicklung eines neuartigen Segmentierungssoftware, die sich an der histologischen Morphologie und Klassifizierung orientiert, werden drei Arbeitsschritte verfolgt: 1) Automatische Plaquesegmentierung und deformierbare Registrierung zwischen CT, Mikro-CT und Histologie. 2) Up-sampling der PCD-CT Bilder auf die Auflösung der Mikro-CT, um bisherige Grenzen bei der Auflösung zu überwinden. 3) Quantifizierung der Koronarplaques in superauflösender CT, die auf histologischen Klassifizierungen basiert und über die reine dichtebasierte Quantifizierung hinausgeht. Das finale Modell soll in der Lage sein ausschließlich mit Daten von klinischen CT-Plattformen zu operieren. Die diagnostische Leistung wird anhand der Genauigkeit bei der Erkennung von „thin-cap fibroatheromas“ in der Koronar-CT bewertet, mit einer statistischen Power von >90%, um eine Fläche unter der ROC Kurve von mindestens 0.80 als Maß für die diagnostische Genauigkeit zu belegen.Erwarteter Erkenntnisgewinn: Die verbesserte Quantifizierung der koronaren Atherosklerose durch die Integration histologischer Daten in die CT-Bildgebung hat das Potenzial, die Erkennung von Risikopatienten zu optimieren und ein tieferes Verständnis der Erkrankung zu ermöglichen. Langfristig könnten die gewonnenen Erkenntnisse zur Entwicklung personalisierter kardiovaskulärer Präventionsstrategien beitragen und eine präzisere Überwachung der Wirksamkeit anti-atherosklerotischer Behandlungen gewährleisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen