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Bildgeleitete multiskalen Modellierung von vaskulärem Tumorwachstum als Werkzeug basierend auf der Systembiologie, um die Therapiewirkung in hepatozellulären Karzinomen vorauszusagen

Die aktuellen Therapiekonzepte beim fortgeschrittenen HCC basieren im Wesentlichen auf einer Modulation der tumorversorgenden Gefässen. Dies wird entweder über eine Systemtherapie mit sogennanten antiangiogenetischen Substanzen oder direkt über eine intraarterielle interventionelle Gefässokklusion mittels anbehandelten Partikeln (TACE) erreicht. Die antiangiogenetische Wirkung dieser Therapien hat Folgen auch auf das Tumorwachstum sowie auf die Fermetastasierung. 

VPCT bei einem 44-jährigen Patienten mit HCC. Die Farbkarten für alle Perfusionsparameter (BF, BV, ALP, PVP und HPI) zeigen eine komplette, erfolgreiche Tumorgefässembolisation.

Eines der Ziele dieses Projektes ist daher die präzise Characterisierung der Tumormikrozirkulation mithilfe verschiedener bildgebender Techniken sowie die Integration dieser Informationen in ein matemathisches Modell welches in der Lage sein soll eine individualisierte Behandlung sowie Therapieüberwachung zu gewährleisten.

VPCT in einem 67-jährigen Patienten mit HCC am Tag 1 nach TACE. Die Farbkarten zeigen alle eine komplette erfolgreiche Tumorgefässembolisation.     

Beginnend mit der Auswertung von bereits vorliegenden, mittels Volumenperfusions-CT (VPCT) und Angiographie acquierierten Perfusionsdaten bei Patienten mit HCC, soll im nächsten Schritt die Korrelation von klinisch-radiologischen Daten mit einem 3D Multiscale-Modell in Sache Tumorgefässwachstum untersucht werden.

A. hepatica-Angiographie: Eine komplette Tumordevaskularisation wird vorgetäuscht durch Okklusion der zuführenden Tumorgefässen über die man auch das Kontrastmittel appliziert wurden.

Neue Datenanalysen und Entwicklung bildgebender diagnostischer Kriterien sollen in SP4 stattfinden. Die dabei resultierenden bildgebenden "Fingerprints" sollen dann zu einer noch raffinierteren und individualisierteren Prädiktion des Tumorwachstums im mathematischen Modell weiterhelfen. Dieser Schritt soll außerdem im Zusammenschau mit biologischen Daten analysiert werden. Im weiteren Verlauf sollen dann aktuell offene Fragen im Zusammenhang mit HCC-Therapie simmuliert werden, gefolgt vom Transfer und Validierung der Ergebnisse am Patienten ("back-to-the-bedside") in SP5. Das finale Ziel ist es ein Multiscale-Modell zu entwickeln was bei der Auswahl der richtigen Therapiestrategie basierend auf bildgebenden Daten aus dem Alltag helfen soll.

Keywords: HCC (hepatozelluläres Karzinom); Volumenperfusions-CT (VPCT); transarterielle Chemoembolisation (TACE)