Nowatorskie badanie nad wczesnym wykrywaniem adenomiozy

Konsorcjum pod przewodnictwem Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego w Erlangen oraz Charité – Universitätsmedizin Berlin, w ramach projektu RACOON FADEN, po raz pierwszy przeprowadziło systematyczną analizę obrazów rezonansu magnetycznego (MRI) macicy zarówno w stanie zdrowia, jak i w przebiegu adenomiozy. Analiza obrazów została wykonana z wykorzystaniem CuraMate — modułowego oprogramowania opracowanego w Instytucie Fraunhofera ds. Cyfrowej Medycyny MEVIS, przeznaczonego do anotacji, segmentacji i ilościowej oceny cech obrazowych.

Na całym świecie około 10% kobiet w wieku rozrodczym cierpi na łagodne zmiany w obrębie macicy. Adenomioza, czyli wrastanie endometrium (błony śluzowej) do mięśniówki macicy (myometrium), może powodować silne bóle oraz prowadzić do niepłodności. W projekcie RACOON FADEN po raz pierwszy podjęto próbę opracowania metody umożliwiającej wczesne rozpoznanie adenomiozy.

Opracowanie biomarkera adenomiozy

W centrum zainteresowania badaczy znajduje się trójwarstwowa struktura ściany macicy: błona śluzowa (endometrium), środkowa strefa przejściowa (junctional zone) oraz warstwa mięśniowa (myometrium). Strefa przejściowa wraz z warstwą mięśniową tworzą mięśniówkę macicy. W przebiegu adenomiozy tkanka endometrialna wnika w mięśniówkę, zaburzając jej strukturę. Jako potencjalny biomarker choroby wskazywana jest właśnie strefa przejściowa.
„Macica ma kształt zbliżony do balonu” – tłumaczy prof. dr Matthias May, radiolog z Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego w Erlangen. – „Ręczne oznaczanie grubości strefy przejściowej na obrazach 3D jest zbyt czasochłonne na potrzeby rutynowej diagnostyki”.

Automatyczna segmentacja z wykorzystaniem CuraMate

W ramach projektu RACOON FADEN opracowywany jest zautomatyzowany workflow segmentacji macicy na bazie technologii głębokiego uczenia. W tym celu wykorzystywane jest CuraMate — modułowe, webowe oprogramowanie Instytutu Fraunhofera MEVIS, pozwalające na anotację niemal każdego rodzaju obrazów medycznych.
„CuraMate rozwijamy od 2017 roku” – mówi dr Bianca Lassen-Schmidt, kierowniczka projektu RACOON w MEVIS. – „Zawiera ono rozbudowane narzędzia do anotacji obrazów, wizualizacji, zarządzania procesami oraz przeglądu wyników i może być dostosowane do konkretnych zastosowań klinicznych”.

Zanim algorytm będzie mógł dokonać automatycznej segmentacji, radiolodzy muszą ręcznie zaznaczyć trzy warstwy macicy na obrazach MRI — to podstawowy krok niezbędny do trenowania systemu.
„To bardzo czasochłonny proces” – zaznacza Chiara Tappermann, doktorantka w Fraunhofer MEVIS, która zaprojektowała workflow zgodnie z wymaganiami klinicystów. Im bardziej precyzyjna anotacja, tym lepsze wyniki osiąga algorytm. Na tej podstawie możliwa jest automatyczna segmentacja struktur.
„Naszym celem jest maksymalna automatyzacja procesu segmentacji dzięki sztucznej inteligencji” – podkreśla Tappermann.

RACOON FADEN przynosi nowe dane o zdrowej i chorej macicy

Dotychczas nie przeprowadzono systematycznej, zaawansowanej analizy MRI zdrowej macicy u kobiet w wieku 12–30 lat.
„Dzięki projektowi RACOON FADEN po raz pierwszy uzyskaliśmy referencyjne dane MRI zdrowej macicy” – mówi prof. dr Sylvia Mechsner, ginekolog z Charité.
Radiolodzy wkroczyli na nowy teren: w odróżnieniu np. od tomografii komputerowej płuc, w przypadku MRI macicy na początku nie było ustalonego standardu segmentacji. Dlatego wykonano wiele różnych sekwencji i rodzajów obrazów.
W toku analizy okazało się, że podczas 40-minutowego badania MRI kształt i pozycja macicy może ulegać znacznym zmianom. Tappermann dostosowała więc CuraMate w taki sposób, by lekarze mogli przed rozpoczęciem anotacji obrócić trójwymiarowy obraz i ustawić oś macicy zgodnie z osią obrazu. Dzięki ujednoliceniu osi w całym zbiorze danych segmentacje stały się porównywalne.

Nowe obserwacje dotyczące strefy przejściowej jako biomarkera

Badanie pozwoliło także na weryfikację dotychczasowych założeń dotyczących strefy przejściowej.
„W badaniach USG strefa ta była traktowana jako struktura o stałej grubości, ale obrazy MRI pokazują, że jej grubość zmienia się nie tylko w trakcie jednej sesji, ale też w zależności od fazy cyklu – menstruacyjnej lub owulacyjnej” – zauważa prof. May.
„Analiza danych jeszcze trwa” – dodaje – „ale widzimy, że kobiety z silnymi bólami menstruacyjnymi wykazują mniejszą zmienność ruchów macicy”.
Ponadto, wbrew dotychczasowej literaturze, badanie nie potwierdziło średniej grubości strefy przejściowej wynoszącej 12 mm jako charakterystycznej dla wczesnego stadium adenomiozy.

Informacje o projekcie

Projekt RACOON FADEN realizowano od 1 stycznia 2024 do 30 czerwca 2025 roku, finansowany był przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF, obecnie BMFTR). W badaniu oprócz Uniwersytetu w Erlangen i Charité wzięło udział łącznie 14 niemieckich ośrodków, w tym 12 centrów leczenia endometriozy, zrzeszonych w sieci Universitätsmedizin (NUM).
Badanie prowadzono jako prospektywną analizę porównawczą z wykorzystaniem infrastruktury badawczej RACOON (Radiological Cooperative Network) i NUKLEUS (NUM Klinische Epidemiologie- und Studienplattform). Partnerami projektu były również: Instytut Fraunhofera ds. Cyfrowej Medycyny MEVIS, Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ), Mint Medical GmbH oraz Helmholtz-Zentrum München – Niemieckie Centrum Badań nad Środowiskiem i Zdrowiem.

Źródło: Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS