Interdisziplinäre Bilddatenbank zur Unterstützung der Diagnose und Therapie des Mammakarzinoms

Abstract

Der klinische Fortschritt in der Behandlung von Patienten hängt entscheidend von den diagnostischen Fähigkeiten des behandelnden ärztlichen Teams ab. Die diagnostische Genauigkeit in der Beurteilung der Brust erfordert dabei die Kooperation von Radiologen, Gynäkologen, Pathologen und Onkologen, die im Behandlungsmanagement eines Patienten involviert sind. Die an der Charité - Universitätsmedizin Berlin (CUB) durchgeführte Evaluation der herkömmlich genutzten digitalen Systeme in der interdisziplinären Behandlung zeigt, dass die Ärzte die etablierten Systeme zur Befundung und Befunddokumentation in wichtigen Komponenten der befragten Kerngruppen „Interoperabilität / Benutzerfreundlichkeit / Nützlichkeit“ in einer Mehrzahl als unzureichend befinden. Daraus folgt als einer der wichtigsten Punkte für die Entwicklung einer neuen Klasse an fachdisziplinübergreifend arbeitenden Datenbanksystemen die Verbesserung der Erreichbarkeit von medizinischen Informationen und der Bildgebung und der Möglichkeit des Feedbacks von Ergebnissen der Diagnostik und Behandlung in der interdisziplinären Arbeit. In dem nach diesem Konzept umgesetzten System 4DMAM (Diagnose Medicate Analyze Modify) sind alle Komponenten der Datenbank spezifisch für die Bedürfnisse der interdisziplinär tätigen Ärzte im klinischen Einsatz strukturiert und konstruiert, um Feedback für eine permanente Neubewertung von diagnostischen und therapeutischen Entscheidungen zu geben. Als solches kann die Datenbank sowohl prospektiv für spezifisch wissenschaftliche Aufgaben, als auch retrospektiv zur Erweiterung des klinischen Wissens von benignen, malignen und Hochrisiko-Läsionen genutzt werden. Die Entwicklung der Datenbank begann vor 8 Jahren und ist nun seit mehr als 6 Jahren erfolgreich in der klinischen Routine im Einsatz. In 4DMAM werden alle Patienten aufgenommen, die am CUB im Bereich der Brust zur Diagnosesicherung perkutan biopsiert und/oder die am CUB an der Brust operiert oder systemisch therapiert werden. Die erhobenen Daten beinhalten die diagnostische Untersuchung inklusive der signifikanten Bildgebung, die BI- RADS® (Breast Imaging-Reporting and Data System) Erhebung, die Modalität zur Führung der Biopsie, die Interventionsdurchführung, die entnommenen Präparate, die pathologisch-bildgebende Konkordanz, die Behandlungsempfehlung und die Nachkontrolle. Die Behandlungsergebnisse sind in einer Form zugänglich gemacht, die eine einfache Erreichbarkeit und Auswertbarkeit der Informationen und diagnostischen Bilder für die interdisziplinäre Therapie erlauben. In den 6 Jahren seit der Einführung des Systems zeigt sich eine Reduktion des BMR (Benign to Malignant Ratio) der 2932 histopathologisch ausgewerteten präoperativen Biopsien über alle Modalitäten von einer Ratio von 2:1 auf eine Ratio von 1:1. Pathologische Entitäten, die weniger häufig und damit oft unterrepräsentiert in Studien sind, können mit 4DMAM nachverfolgt werden, um neues Wissen über sie zu erlangen. Beispielhaft ist dafür die mit Hilfe von 4DMAM gezeigte 15%ige Upgrade-Rate von B3 Läsionen mit der Diagnose FEA (flache epitheliale Atypie) in der präoperativen Biopsie mit der Detektion von 15% Karzinomen postoperativ, die zu einer generellen Empfehlung zur Exzision dieser Läsionen nach der präoperativ ermittelten Diagnose führt. Die Unterschiede in der Upgrade-Rate von ADH (atypische duktale Hyperplasie) Läsionen mit einer Rate von 100% für die ultraschallgestützte Biopsietechnik gegenüber einer Rate von 27% für die stereotaktisch gestützte Biopsietechnik legen nahe, dass die dabei verwendete unterschiedliche Nadeldicke für die Gewinnung der Stanzzylinder für die diagnostische Genauigkeit für diese pathologische Entität einen entscheidenden Faktor darstellt. Auch die Upgrade Rate von DCIS (duktales carcinoma in situ) nach invasiv maligne für die ultraschallgestützt durchgeführten Biopsien mit durchschnittlich 44% gegenüber 18% für die stereotaktisch gestützte Biopsietechnik demonstriert die Nützlichkeit des Systems in Bezug auf die Bewertung der eigenen diagnostischen Arbeitsweise. Das System kann als Prototyp für zukünftige medizinische Datenbanken dienen, die Informationen zur Entscheidungsfindung in Echtzeit darstellen. 4DMAM ist ein Qualitätssicherungs- und Ausbildungswerkzeug, das Ärzte in der Brustkrebsbehandlung mit kritischen Informationen für die klinische Entscheidungsfindung zum Wohle der Patienten unterstützen kann.

Clinical outcome in patient care relies crucially on the diagnostic skills of the clinical team. In the evaluation of breast cancer patients, diagnostic accuracy requires close cooperation of the radiologists, gynecologists, pathologists, and oncologists involved in patient management. An evaluation of digital systems used in interdisciplinary patient management at Charité – University Hospital Berlin (CUB) shows that most physicians find the existing systems for image interpretation and documentation to be inadequate in important components of the core groups: interoperability, user friendliness, usefulness. Thus we identified the need for a system that should offer easier accessibility of medical information and images as well as the feasibility for feedback on diagnostic results and treatment outcome. On the basis of these insights I created a new class of database systems for transdisciplinary use named 4DMAM (Diagnose Medicate Analyze Modify). In 4DMAM, all database components are designed and structured to meet the specific clinical needs of physicians in an interdisciplinary team and to give feedback for continual reassessment of diagnostic and therapeutic decisions. Development of the 4DMAM database began eight years ago, and it has been proven effective in clinical routine for six years. 4DMAM stores data on all patients seen at CUB who undergo percutaneous biopsy to establish the histopathologic diagnosis of breast lesions, which if high risk or malignant, will undergo breast surgery or systemic treatment. By storing and processing only data with predetermined values, the results are quantifiable and accurate. Therefore 4DMAM can be used prospectively for addressing specific scientific tasks and retrospectively for gaining new clinical insights into benign, malignant, and high-risk breast lesions. The database comprises the significant images, the BI-RADS® (Breast Imaging - Reporting and Data System) assessment, all relevant information about the biopsy guidance, the pathology of the tissue sampled, the pathology- imaging concordance, the recommended treatment, and follow-up. The results are provided in a form that allows easy access and analysis of all outcome data and diagnostic images in interdisciplinary settings where patient management is determined. In the six-year period the system has been in use, data on 2932 preoperative biopsies with guidance of all imaging modalities were stored. The histopathological analysis revealed that there has been a decrease in the benign-to-malignant ratio (BMR) from 2:1 to 1:1 during this period using the system. With the 4DMAM system, rare lesions, often underrepresented in clinical studies, can be systematically analyzed to gain new knowledge. For example, the 4DMAM data have revealed a 15% upgrade rate of lesions diagnosed as flat epithelial atypia (FEA) in preoperative biopsy to breast cancer in surgical specimens. This finding has led to the general recommendation for excision of FEA diagnosed by percutaneous biopsy. The usefulness of the database for reconsidering one’s own diagnostic practices is also underlined by the average upgrade rates of ductal carcinoma in situ (DCIS) to invasive cancer, which was found to be 44% for ultrasound-guided biopsies versus 18% for stereotactic biopsy. This marks 4DMAM as a tool for medical training and quality assurance in assisting physicians to assess and improve breast cancer treatment. As a real time evaluation system of outcomes, the 4DMAM system can serve as a prototype for future medical databases that allow continuous reassessment of diagnostic and therapeutic decision-making processes.