Erstellung und Evaluierung eines Messprotokolls für die diffusionsgewichtete MRT im Kontext der Screening-basierten Risikostratifikation

Type: MA thesis

Status: finished

Date: August 1, 2021 - February 1, 2022

Supervisors: Andreas Maier, Prof. Dr. rer. nat. Frederik Laun, UK Erlangen

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In Deutschland erkranken rund 10 % aller Frauen im Laufe ihres Lebens an Brustkrebs
[1]. Verschiedene Risikofaktoren tragen zur Entstehung von Brustkrebs bei, wobei 20-
25 % der Frauen durch ihren familiären Hintergrund betroffen sind. Weitere Faktoren,
die zu einem erhöhten Brustkrebsrisiko führen, sind unter anderem ein dichtes Brustdrüsengewebe, ein höheres Alter bei der Geburt des ersten Kindes sowie ein höheres
Lebensalter, circa 85 % der betroffenen Frauen sind über 50 Jahre alt [2, 3].
Zur Brustkrebsfrüherkennung gibt es verschiedenen Verfahren, unter anderem die
Mammographie, die Sonographie, das Abtasten der Brust sowie die Magnetresonanztomographie (MRT).
Gegenüber der Mammographie hat die MRT den großen Vorteil, dass keine ionisierende Strahlung verwendet wird und im Vergleich zur Mammographie vier bis fünf
Krebstodesfälle mehr pro 100 Frauen entdeckt werden [4, 5].
Beim standardisierten MRT-Verfahren wird ein Kontrastmittel verabreicht, welches die
Darstellung sowohl von normalem Brustgewebe als auch von Brustläsionen verbessert. Die Anreicherung des Kontrastmittels im fibroglandulären Gewebes wird als
Background Parenchymal Enhancement (BPE) bezeichnet und ein erhöhter BPE kann
ein starker Indikator für die Wahrscheinlichkeit von Brustkrebs sein [6, 7].
Ein nicht-invasives Verfahren in der MRT, bei der kein Kontrastmittel verabreicht wird
und gleichzeitig die Auswertung der Brustdichte möglich ist, ist die diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie (engl. diffusion weighted imaging, DWI).
Diffusion beschreibt hierbei die zufällige Bewegung von Wassermolekülen aufgrund
von Wärmeenergie [8]. Die DWI misst diese Diffusionsbewegung im Gewebe [9].
Ein wesentlicher Bestandteil der DWI ist der Diffusionskoeffizient. In der freien Diffusion (ohne Einschränkungen der Bewegung) ist es umso wahrscheinlicher, dass die
Wassermoleküle eine längere Distanz zurücklegen, je länger die Diffusionszeit ist. Die
Diffusionsstrecke ist umso größer, je größer der Diffusionskoeffizient ist [8].
Im menschlichen Gewebe ist der Diffusionsprozess jedoch beispielsweise durch Zellwände eingeschränkt, die die Bewegung der Wassermoleküle begrenzen.
Durch diese Beschränkung ist der Diffusionskoeffizient zeitabhängig und wird ADC
(scheinbarer Diffusionskoeffizient, engl. apparent diffusion coefficient) genannt [8]. Bei
einer Brustläsion können die ADC-Werte helfen, bösartige von gutartigen Läsionen
weiter zu unterscheiden [10].
In dieser Masterarbeit geht es um die Optimierung eines MRT-Bildgebungsstandardprotokolls für die weibliche Brust hinsichtlich der Bildqualität und der Stabilität von quantitativen Parametern. Das optimierte Protokoll soll eine verbesserte multidimensionale Analyse des gesunden fibroglandulären Gewebes der Frau in der Makromorphologie ermöglichen sowie einen Einblick in die Gewebemikrostruktur geben.
Des Weiteren soll das optimierte Protokoll mit dem derzeitigen Protokollstandard verglichen werden. Hierzu werden 10 Probandinnen rekrutiert und mit beiden Protokollen
untersucht. Im Anschluss sollen die Daten miteinander verglichen werden.

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[1] W. Hiddemann und C. R. Bartram. Die Onkologie: Teil 1: Epidemiologie-Pathogenese-Grundprinzipien der Therapie; Teil 2: Solide Tumoren-Lymphome-Leukämien.
Heidelberg: Springer-Verlag, 2. akt. Auflage, S.134, 2009.
[2] K. Rhiem und R. Schmutzler. Risikofaktoren und Prävention des Mammakarzinoms. In Der Onkologe, Vol. 21, No. 3, S. 202 ff, 2015.
[3] M. Kaufmann et al. Die Gynäkologie. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 3. Auflage,
S.379, 2012.
[4] N. Hylton. Magnetic Resonance Imaging of The Breast: Opportunities to Improve
Breast Cancer Management. In Journal of Clinical Oncology, Vol. 23, No. 8, S.1678,
2005.
[5] M. Jochelson. Advanced Imaging Techniques for the Detection of Breast Cancer.
In American Society of Clinical Oncology Educational Book, Vol. 32, No. 1, S. 65, 2012.
[6] C. S. Giess et al. Background Parenchymal Eenhancement at Breast MR Imaging:
Normal Patterns, Diagnostic Challenges, and Potential for False-Positive and FalseNegative Interpretation. In RadioGraphics, Vol. 34, No. 1, S. 234, 2014.
[7] V. King et al. Background Parenchymal Enhancement at Breast MR Imaging and
Breast Cancer Risk. In Radiology, Vol. 260, No. 1, S.50, 2011.
[8] F. Laun et al. Einführung in die Grundlagen und Techniken der Diffusionsbildgebung. In Der Radiologe, Vol. 51, No. 3, S. 170 ff., 2011.
[9] M. Freitag et al. Ausgewählte klinisch etablierte und wissenschaftliche Techniken
der diffusionsgewichteten MRT. Im Kontext der onkologischen Bildgebung. In Der Radiologe, Vol. 56, No. 2, S. 137, 2016.
[10] G. Jin et al. The Role of Parallel Diffusion-Weighted Imaging and Apparent Diffusion Coeffcient (ADC) Map Values for Evaluating Breast Lesions: Preliminary results.
In Academic Radiology, Vol. 17, No. 4, S. 457, 2010.