Improved prostate cancer diagnostics and treatment planning with Magnetic Resonance Elastography (MRE), Diffusion Tensor Imaging (DTI) and Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST): ex-vivo imaging and translation to an in-vivo application for patients
Final Report Abstract
Das Auslandsforschungs-Stipendium an der University of Illinois at Chicago und das Rückkehr-Stipendium an der Charité – Universitätsmedizin Berlin ermöglichten mir die Forschung zur Magnetresonanzelastographie zur quantitativen Diagnostik des Prostatakarzinoms. Dabei war einer der wichtigsten wissenschaftlichen Fortschritte die erfolgreiche Durchführung einer ex vivo Machbarkeitsstudie in Chicago zur Magnetresonanzelastographie an frischen Prostatektomie-Proben von Patienten mit hochgradigem Prostatakarzinom. Trotz des Erfolges und der zunehmenden Verwendung der multiparametrischen MRT bestehen Limitationen, wie z.B. eine geringe Spezifität zur Unterscheidung von benigner Prostatahyperplasie und Tumoren. Außerdem gibt es trotz Empfehlungen zur strukturierten radiologischen Befundung gemäß der aktuellen Version 2.1 des sogenannten „Prostate Imaging Reporting and Data Systems“ (PI-RADS) Abweichungen in der Diagnosestellung durch verschiedene Radiologen. Die Magnetresonanzelastographie ist eine Methode zur quantitativen Bestimmung der viskoelastischen Gewebeeigenschaften. Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass erkranktes Gewebe steifer (gemessen in kPa) ist als gesundes Gewebe. In dieser Machbarkeitsstudie konnte die Durchführbarkeit der ex vivo Prostata-Magnetresonanzelastographie mit einer hohen diagnostischen Genauigkeit, insbesondere im Hinblick auf die Spezifität, demonstriert werden. Als quantitative Bildgebungsmethode kann potentiell auch die Vergleichbarkeit in der Diagnosestellung von Tumoren erhöht werden. Der Erfolg dieser Machbarkeitsstudie hat zur Durchführung einer in vivo Machbarkeitsstudie in Berlin geführt. Zudem ist eine weitere in vivo Studie in Berlin mit größerer Kohorte zur Etablierung von Referenzwerten zum Tumorstaging in Planung. In einer weiteren Studie wurde eine hohe diagnostische Genauigkeit der Magnetresonanzelastographie zur Graduierung der Leberfibrose mit histopathologischem Goldstandard gezeigt. Durch die Etablierung von Referenzwerten kann nun eine klinische Anwendung erfolgen, was wiederum eine Vielzahl von klinischen Studien in Hinblick auf unterschiedliche chronische Lebererkrankungen, wie z.B. Hepatitis, Fettlebererkrankungen, primär sklerosierende Cholangitis und Alpha-1-Antitrypsin-Mangel, ermöglicht. Die Ergebnisse der Publikationen zur Magnetresonanzelastographie von Leber und Prostata haben zur Gründung eines Startups durch meinen Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Ingolf Sack in Berlin beigetragen. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf der Leberelastographie zur nichtinvasiven Graduierung der Leberfibrose, da hier bereits klinisch anwendbare Referenzwerte vorliegen. Insgesamt wurde ich durch den Forschungsaufenthalt im In- und Ausland durch viele wissenschaftliche (mehrere Preise und Auszeichnungen) und persönliche Erfahrungen bereichert.
Publications
- (2020) In Vivo Quantification of Water Diffusion, Stiffness, and Tissue Fluidity in Benign Prostatic Hyperplasia and Prostate Cancer. Investigative radiology 55 (8) 524–530
Asbach, Patrick; Ro, Sa-Ra; Aldoj, Nader; Snellings, Joachim; Reiter, Rolf; Lenk, Julian; Köhlitz, Torsten; Haas, Matthias; Guo, Jing; Hamm, Bernd; Braun, Jürgen; Sack, Ingolf
(See online at https://doi.org/10.1097/RLI.0000000000000685) - An investigation into the relationship between inhomogeneity and wave shapes in phantoms and ex vivo skeletal muscle using Magnetic Resonance Elastography and finite element analysis. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2019
Palnitkar H, Reiter R, Majumdar S, Lewis P, Shah RN, Royston TJ, Klatt D
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2019.06.007) - Diagnostic Performance of Tomoelastography of the Liver and Spleen for Staging Hepatic Fibrosis. European Radiology 2020
Reiter R, Tzschätzsch H, Schwahofer F, Haas M, Bayerl C, Muche M, Klatt D, Majumdar S, Uyanik M, Mar W, Hamm B, Braun J, Sack I, Asbach P
(See online at https://doi.org/10.1007/s00330-019-06471-7) - Prostate cancer assessment using MR elastography of fresh prostatectomy specimens at 9.4 T. Magnetic Resonance in Medicine 2020
Reiter R, Majumdar S, Kearney S, Kajdacsy-Balla A, Macias V, Crivellaro S, Caldwell B, Abern M, Royston TJ, Klatt D
(See online at https://doi.org/10.1002/mrm.28127)
