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„Personalisierte Medizin“ –
Herausforderungen und Chancen für die Bildgebung
Konstantin Nikolaou
Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Radiologie
Steigerung der Arbeitslast + Kosten in der Bildgebung „Value-based Healthcare“
Imaging Biomarker Quantitative Bildgebung
Radiomics „Big Data“ + künstliche Intelligenz
Potential & Innovationen der Magnetresonanztomographie
Personalisierte Medizin am Universitätsklinikum Tübingen
„Personalisierte Medizin“Herausforderungen und Chancen für die Bildgebung
2
Transformation der Radiologie:Hohe (funktionelle) Informationsdichte in Relation zu „Big Data“
Bildgebung
Informations-
Verarbeitung
Entscheidungs-
prozesse
1895.........................................1997.................................2025
Persönliche Kommunikation
PACS
WEB 2.0/CLOUD
Courtesy of Maximilian Reiser, LMU Munich
Diagnostisches CT
McDonald, Acad Radiol 2015
15000
16000
17000
18000
19000
20000
21000
22000
23000
24000
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 20167600
7800
8000
8200
8400
8600
8800
9000
9200
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Diagnostisches MRT
Abteilung für Radiologie, UKT
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Radiology, 2010Kashani, Perspective for Managers Newsletter, 2010
Modified from: Jakka and Rossbach, The HUGO Journal, 2013
Radiologie
„Surrogat-Bildgebung“, Imaging Biomarker und Radiomics als integrale Bestandteile der Präzisionsmedizin
4
Biomarker für die Bildgebung
Courtesy of G. Krestin, Rotterdam
Entwicklung QUANTITATIVER Biomarker für die Bildgebung…
• …Bildgebung innerhalb beschreibbarer Einflussgrößen (Bias, Varianzen)
• …Standardisierung von Untersuchungsprotokollen zwischen Imaging-Zentren
• …Festlegung von Akquisitions- und Rekonstruktionsstandards
NATURE REVIEWS | CLINICAL ONCOLOGY, 2016
• Als zuverlässiger Test medizinischer Hypothesen• Als Werkzeuge in der medizinischen Forschung
• Neue Biomarker müssen technischer und biologisch/klinischerValidierung sowie Kosteneffektivitätstests standhalten
‘clinical decision-making tool’
Inter- und intratumorale TumorheterogenitätMüssen wir jede Läsion biopsieren?
“Intratumor heterogeneity can lead to underestimation of the tumor genomics landscape and may present major challenges to personalized-medicine and
biomarker development.”New England Journal of Medicine 366;10 nejm.org march 8, 2012
Radiology, 2016
“Multiscale HCC”, eMed BMBF project, University Hospital Tuebingen
5
(Advanced) Imaging Big data Künstliche Intelligenz
Scan Images Features Prädiktion Biomarker
Radiomics
Courtesy of F. Nensa, University of Essen
Adap+ng to ar+ficial intelligence
• Radiologen und Pathologen müssen sich auf die Nutzung „Künstlicher Intelligenz“
(KI) einstellen
• Künstliche Intelligenz leistet Informationsextraktion aus Bildgebungsdaten
• Radiologen/Pathologen werden zu…
Informations-Spezialisten:
Zur Datenverarbeitung
Zur Dateninterpretation
Zur Datenkommunikation
Künstliche Intelligenz
6
Warum Tübingen?
Warum MRT?
OK!, aber….
Tübingen: Zentrum für Personalisierte Medizin (ZPM)
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Patient management
(SAP)
Clinical CancerRegistryGTDS
HL7
WebInterface
BiobankingPathology
BiobankingUniversity
gynecologicalhospital
BiobankingNeuropathology
by MPI
XML
by MPI XML
XML
Clinical Study center
XML
CentraXXBiobank / Study Mgt. / ResearchLösung der Datenintegration
Research data
Identified an validated User(pseudonymized web‐view)
Courtesy of N. Malek, Chairman, ZPM & Med. Dpt., University Hospital Tuebingen
1972 1975 1980 1983 1990 2000 2003 2005 2010 2015
Meilensteine der MR-Entwicklung
0,5 Tesla
Clinical MR Systems4
1,5 Tesla 3 Tesla 7 Tesla
Lauterbur & Mansfield
1
Basics for modern MRI
First MR images in humans3
First experimentalMR Systems
2
PET-MR6
MR Fingerprinting7
Hyperpolarized MRI8
Noble Price forLauterbur und Mansfield
5
Innovationen in der MRT
8
MotivationBewegungs‐artefakte
Motion Blur
Aliasing• Atmung• Herzschlag• Nicht steuerbare Patientenbewegung
Mit Bewegung Ohne Bewegung
Bedarf an adaptiven Strategien zur BewegungskorrekturCourtesy of Th. KüstnerDpt. Radiology, UKT
Personalisierte Medizin:Die Rolle der (standardisierten) Bildgebung, Quantifizierung und Befundung
Res-
ponse
Res-
ponse
Therapie-
Relevanz
Therapie-
Relevanz
Quantitative DatenQuantitative Daten
Befundung / AnalyseBefundung / Analyse
Akquisition der BilddatenAkquisition der Bilddaten
PatientPatient
9
Rolle der Bildgebung in der Personalisierten Medizin
27.02.2017
Akquisition, Strukturierung und Kuratieren von Daten • Der Radiologe als INFORMATIONS-SPEZIALIST
Multidisziplinäre Forschung• klinische Partner, Statistiker, „data scientists“
Anwendung von Klassifizierungen auf neue Daten
Etablierung eines „decision support“
Wohin führt uns das neue MAGNETOM VIDA?
Modified from: Jakka and Rossbach, 2013
Test
Vielen Dank!