Titelaufnahme

Titel
Diffusion-weighted imaging of breast lesions: Technical validity and clinical application / submitted by Claudio Spick, MD
Verfasser / VerfasserinSpick, Claudio
Betreuer / BetreuerinBaltzer, Pascal
ErschienenWien, October 31st 2016
UmfangXVI, 117 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Brustkrebs / Magnetresonanztomographie / Diffusion / Brust MRT / Biomarker / DWI / Quantitativer bildgebender biomarker / Brustbildgebung / Diffusionsbildgebung / Brusttumor / Brustkrebs screening
Schlagwörter (EN)Breast cancer / Magnetic resonance imaging / Diffusion-weighted imaging / Breast MRI / Imaging biomarker / DWI / ADC / MR imaging / Quantitative imaging biomarker / Breast imaging / breast cancer screening
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-9488 Persistent Identifier (URN)
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Diffusion-weighted imaging of breast lesions: Technical validity and clinical application [3.94 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie (DWI) gibt Einblicke in die Gewebegeometrie durch Visualisierung und Quantifizierung der Wasserdiffusionsfähigkeit. Die quantitative Auswertung des Diffusionskoeffizienten (ADC), der von DWI berechnet wird, wurde als möglicher quantitativer bildgebender Biomarker vorgeschlagen. Ziel dieser PhD Arbeit war es, die technische Validität und mögliche klinische Anwendungen der DWI von Brustläsionen zu evaluieren.

Der erste Teil konzentriert sich auf die technische Validierung und bewertet die Robustheit der DWI in einer prospektiven intra-individuellen klinischen Studie. Es wurden zwei gleiche Magnetresonanztomographieuntersuchungen mit DWI an Frauen, mit einem Mindestabstand von einem Tag zwischen den beiden Untersuchungen, durchgeführt. In weiterer Folge wurden die Reproduzierbarkeit, und Diagnosegenauigkeit beurteilt. Zuerst wurde festgestellt, dass die ADC Werte bei gutartigen im Vergleich zu bösartigen Brustläsionen signifikant höher waren. Dies unterstützt somit die Aussage, dass DWI es ermöglicht, verschiedene Brusttumore zu unterscheiden. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass DWI eine robuste Technik ist und eine hohe Übereinstimmung zwischen wiederholten DWI-Untersuchungen und Messungen zeigt.

Der folgende Teil der Arbeit beschreibt den Vergleich von verschiedenen region-of-interest (ROI) Platzierungsansätzen (kleiner 2D-ROI, großer 2D-ROI und 3D-ROI) von ADC Messungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die ROI Platzierung einen signifikanten Einfluss auf ADC Werte hat. Hinsichtlich der diagnostischen Wertigkeit der ADC Werte, erreichten der minimale und der mittlere ADC die besten Ergebnisse. Die 2D-ROIs haben sich am besten bewährt und ermöglichen eine schnelle Messung.

Das nächste Kapitel liefert Beweise dafür, dass die DWI die Beurteilung von verdächtigen, nur in der MRT identifizierbaren, Brustläsionen ermöglicht. Diese klinische Anwendung ist von besonderer Bedeutung, da die Brust MRT mehr Brusttumore als jede andere bildgebende Methode darstellen kann. Auch hier zeigen weitere Daten, dass die ADC Werte bei gutartigen Läsionen signifikant höher waren als bei bösartigen Läsionen. Darüber hinaus wurden Ein- und Ausschlusskriterien mit flexiblen ADC Schwellenwerten identifiziert. Dies ermöglicht es, falsch-positive Biposien zu vermeiden.

Der letzte Teil zeigt das Potenzial der DWI zur Bewertung der Invasivität des Brustkarzinoms. DWI war in der Lage, invasive Brustkarzinome von nicht-invasiven duktalen Karzinom in situ (DCIS) zu unterscheiden. Die ADC Werte unterschieden sich signifikant zwischen invasiven Karzinom und nicht-invasivem DCIS.

Abschließend liefert diese Dissertation weiterführende Evidenz, dass die DWI als quantitativen bildgebenden Biomarker in der Bildgebung des Brustkarzinoms unterstützt. DWI ist eine robuste Technik, die leicht in Standard Brust Magnetresonanztomographie Protokolle integriert werden kann und hilft bei der Erkennung und biologischen Charakterisierung von Brusttumoren. Schließlich hat DWI das Potenzial, das Vorliegen von Brustkrebs auszuschließen, was eine obligatorische Eigenschaft in einem diagnostischen Test darstellt.

Zusammenfassung (Englisch)

Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DWI) is a technique that enables insights into tissue microstructure through the visualization and quantification of water diffusivity. Quantitative measurement of the apparent diffusion coefficient (ADC), obtained from DWI, has been introduced as a potential imaging biomarker in oncology. The aims of this PhD thesis were to assess the technical validity and clinical applications of DWI of breast tumors.

The first part focuses on the technical validation, and evaluates the robustness of DWI in a prospective intra-individual clinical study. In particular, DWI examinations were repeated in the same women with at least one day in between. Consequently, the retest reproducibility, repeatability, and diagnostic accuracy were assessed. ADC values were significantly higher in benign compared to malignant breast lesions, supporting its value in distinguishing different breast tumors. Furthermore, the study revealed that DWI is a robust technique and shows high agreement between repeated DWI examinations and measurements.

The subsequent part describes the comparison of different region-of-interest (ROI) placement approaches (small 2D-ROI, large 2D-ROI, and 3D-ROI) to ADC measurements. The findings showed that ROI placement significantly influences ADC values. With regard to the diagnostic performance of ADC values, the minimum and mean ADC achieved the best results. The 2D ROIs performed best and allow rapid measurement.

The next chapter provides data that show that DWI enables the assessment of suspicious breast lesions visible only on MRI. This clinical application is important since breast MRI has been proven to show more breast tumors than any other imaging modality. Here also, further data has revealed that ADC values were significantly higher in benign lesions than in malignant breast lesions. Furthermore, rule-in and rule-out criteria were identified using flexible ADC threshold values, based on receiver-operating characteristic analysis. Consequently, false-positive biopsies could have been avoided.

The final part presents data regarding the potential of DWI to evaluate breast cancer invasiveness. DWI was able to distinguish invasive breast cancer from non-invasive ductal carcinoma in situ (DCIS). Mean ADC values differed significantly between invasive cancers and DCIS.

In conclusion, this PhD thesis adds to the body of evidence that supports DWI as a potential quantitative imaging biomarker in breast cancer imaging. DWI is a robust technique that can be easily incorporated in standard breast MRI protocols and helps in the detection and biological characterization of breast tumors. Finally, breast DWI has the potential to rule-out breast cancer, a mandatory characteristic in a test applied to diagnose breast cancer.