title: Die differentialdiagnostische Einordnung von Lungenherden bei hämatologischer Grunderkrankung
title: von den Erkenntnissen aus der Magnetresonanztomografie zu einem neuen Ansatz in der Texturanalyse
titleType: Subtitle
Creators: name: Nagel, Sebastian Niko
Publisher: name: Charité - Universitätsmedizin Berlin
Year: 2022
Subjects: subject: Magnetic resonance imaging
subject: pulmonary fungal infections
subject: hematology
subject: lymphoma
subject: diagnostic techniques and procedures
subject: image processing
subject: differential diagnosis
subject: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit

description: Mit der Magnetresonanztomographie steht ein bildgebendes Verfahren zur Verfügung, welches einen hervorragenden Weichteilkontrast bietet. Zudem können mit der Texturanalyse wertvolle Zusatzinformationen aus Bilddaten extrahiert werden. Aus diesen Gründen wurde in dieser Arbeit die Magnetresonanztomographie in Verbindung mit der Texturanalyse zur verbesserten Einordnung unklarer pulmonaler Herdbefunde bei hämatologischer Grunderkrankung weiterentwickelt und klinisch erprobt. Dazu wurden drei Anforderungen definiert: 1. kurze Untersuchungsdauer, 2. unkomplizierte Auswertung und 3. hohe diagnostische Genauigkeit. Zunächst wurden 13 Patientinnen und Patienten mit hämatologischer Grunderkrankung und CT-morphologisch nachgewiesenen herdförmigen Infiltraten mittels eines standardisierten und auf Schnelligkeit optimierten 3 Tesla Protokolls untersucht (Originalarbeit 1). Analysiert wurden axiale Bilder einer T1 GRE und zweier T2 FSE Sequenzen. Im Vergleich zum CT konnten 93,2% aller Rundherde detektiert werden, bei Herden &gt; 5 mm betrug die Rate 97,9%. Danach wurden Signalintensitätsquotienten zur Differenzierung allgemeiner infektiöser und maligner Lungenveränderungen an 29 Patientinnen und Patienten (15 infektiöse und 14 maligne Befunde) überprüft (Originalarbeit 2). Die Quotienten wurden aus der Signalintensität der Läsion und lokaler Skelettmuskulatur bzw. lokalem Fettgewebe gebildet. Die beste AUC von 83% zeigte eine Kombination der Quotienten T1-Qmean und T2-NICQ90th. Diese Methode wurde noch einmal zur Differenzierung infektiöser Veränderungen und pulmonaler Lymphommanifestationen in 45 ausschließlich hämatologischen Patientinnen und Patienten (10 bakterielle und 16 fungale Pneumonien, 19 pulmonale Lymphommanifestationen) angewandt (Originalarbeit 3). Hier zeigten der T2 NICQmean und T2-NICQ90th eine AUC von 74% bzw. 73% in der Differenzierung von pilzpneumonischen Infiltraten bzw. von jeweils 79% in der Differenzierung von bakteriellen Infiltraten gegenüber Lymphommanifestationen. Um eine mögliche Verbesserung der Diagnostik zur erreichen wurde daraufhin die Texturanalyse in 35 Patientinnen und Patienten (16 Pilzpneumonien, 19 pulmonale Lymphom-manifestationen) zu den NICQs verglichen (Originalarbeit 4). T1w Entropy, T2w Energy und T1w Uniformity erreichten dabei eine AUC von je 80%, T1w Energy von 77%. Die beste AUC für die Quotienten betrug 72% für den T2-NICQmean. Es sollte anschließend noch geprüft werden, ob eine Differenzierung auch unter ausschließlicher Verwendung von schnellen T1-Sequenzen möglich ist (Originalarbeit 5). Verglichen wurden dabei die Texturanalyse und die Quotienten sowie zusätzlich das T1-Mapping, da letzteres im Gegensatz zum Ansatz über Quotienten die T1-Relaxationszeit direkt quantifiziert. Hierzu wurden 20 Patientinnen und Patienten (10 Pilzpneumonien, 10 pulmonale Lymphommanifestationen) untersucht. Dabei zeigten die Texturmerkmale Variance, Mean Absolute Deviation, Robust Mean Absolute Deviation, Interquartile Range und Minimum eine AUC von &gt; 80%, der T1-Qmean von 70% und das Mapping von lediglich 63%. Um die Anwendung der Texturanalyse alltagstauglich und nutzerfreundlich zu gestalten, wurde eine Vereinfachung der Methode angestrebt. Mittels des schließlich entwickelten, auf der Software PyRadiomics aufbauenden Tools können jetzt Parameterkarten erstellt werden, aus denen sich die Werte eines Texturmerkmals in einem Standardbildbetrachter direkt ablesen lassen (Originalarbeit 6). Damit entfallen die sonst üblichen Arbeitsschritte von der Segmentierung über die Extraktion hin zu mit abstrakten Zahlenwerten gefüllten Tabellen. Die aus den Karten ermittelten Werte wurden dabei zu denen der konventionellen Extraktion verglichen, wobei sich acht Texturmerkmale konkordant verhielten. Zudem folgte die Evaluation zweier beispielhafter klinischer Anwendungen, wobei die Differenzierung von pulmonalen Lymphommanifestationen und Pilzinfiltraten in Karten von Variance generiert aus T1w MR-Bildern und die Unterscheidung von benignen Rundherden und Bronchialkarzinomen in Karten von Skeweness generiert aus CT-Bildern eine AUC von 89% bzw. 83% erreichten. Die in dieser Habilitationsarbeit durchgeführten Untersuchungen bestätigen eine kurze Untersuchungsdauer der MRT der Lunge bei Patientinnen und Patienten mit hämatologischer Grunderkrankung zur Detektion pulmonaler Rundherde. Darüber hinaus kann bereits mit einer unkomplizierten Auswertung eine hohe diagnostische Genauigkeit in der differentialdiagnostischen Einordnung erreicht werden. Zudem wurde erfolgreich ein neuer voxelbasierter Ansatz der Texturanalyse entwickelt und erprobt, der eine vereinfachte Anwendung dieser komplexen Methodik erlaubt.