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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

3

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)

7

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!