Arnoud Postema

Prostaatkanker (PCa) is de meest voorkomende niet-cutane maligniteit bij westerse mannen. Wij gaan er bij traditionele diagnostiek en behandelingen van prostaatkanker van uit dat prostaattumoren onzichtbaar zijn voor medische beeldvorming. Bij systematische biopsieën gebruiken wij echografie met name om de naald naar bepaalde prostaatregio’s te geleiden en weinig tot niet voor tumor detectie. Wanneer prostaatkanker wordt gevonden, wordt traditioneel de hele prostaat behandeld, ongeacht waar de tumor zich binnen de prostaat bevindt. Dit landschap is aan het veranderen door de opkomst van multiparametrisch Magnetic Resonance Imaging (mpMRI). Deze maakt nu een goede, maar niet perfecte visualisatie van prostaatkanker mogelijk.

Op het gebied van prostaatechografie vinden er ook verschillende ontwikkelingen plaats. Contrast versterkte echografie (Contrast Enhanced Ultrasound-CEUS) en elastografie maken verschillende eigenschappen van prostaattumoren zichtbaar: de veranderde vascularisatie en de veranderde weefselstijfheid. Hoofdstuk 2 beschrijft de werking, het gebruik en de prestaties van deze nieuwe echotechnieken. Daarnaast beschrijft het hoe computer-geassisteerde kwantitatieve analyse kan helpen bij de interpretatie en integratie van de verschillende nieuwe echotechnieken, om zo multiparameter echografie (mpUS) te vormen.

Prostaatbiopten worden vaak gebruikt als gouden standaard in onderzoek naar beeldvorming bij prostaatkanker. Eén van de hoofddoelen van dit onderzoek is het ontwikkelen van een gerichte biopsie methode, om zo de beperkingen en complicaties van systematische biopten te omzeilen (het missen en ondergraderen van significante prostaatkanker, en het onnodig detecteren van onbeduidende PCa). Hoofdstuk 3 beschrijft een studie waarin CEUS met en zonder kwantitatieve analyse wordt vergeleken met de biopsieresultaten bij 82 mannen. Met gebruik van de kwantitatieve analyse was 73% van de biopsielocaties niet-suspect, 5,6% bevatte toch significante prostaatkanker. In de per-patiënt analyse werd een sensitiviteit en specificiteit van respectievelijk 91% en 56% voor de detectie van significant prostaatkanker bereikt. Hoofdstuk 4 beschrijft vervolgens een studieprotocol waarbij binnen één groep patiënten de prostaatkankerdetectie van 3 biopsie strategieën wordt vergeleken: 1) CEUS en Contrast Ultrasound Dispersion Imaging (CUDI)-gerichte biopten, 2) MRI-gerichte biopten en 3) systematische biopten. Deze studie is inmiddels uitgevoerd en laat een per-patiënt significant prostaatkankerdetectie van 39%, 29% en 28% zien, voor respectievelijk systematische biopten, MRI-gerichte biopten en CEUS/CUDI-gerichte biopten.

Studies die prostatectomie preparaten gebruiken als gouden standaard zijn onontbeerlijk voor de ontwikkeling van prostaatkanker beeldvorming, omdat het meer complete informatie geeft over de aanwezigheid, agressiviteit en verspreiding van tumoren binnen de prostaat. Het correleren van preoperatieve MRI of echografie met postoperatieve pathologieresultaten is moeilijk. Dit komt doordat het preparaat krimpt tijdens fixatie, vervorming door de echosonde, arbitraire selectie van het juiste vlak binnen de prostaat en wisselende oriëntatie van de vlakken op beeldvorming en bij de pathologie. Hoofdstuk 5 beschrijft een methode om beeldvorming en pathologie te correleren door middel van registratie, of ‘fusie’ van 3D modellen van zowel de beeldvorming als de pathologie. Dit maakt geautomatiseerde en daarmee gebruikersonafhankelijke correlatie mogelijk met een foutmarge in de orde van grootte van de gebruikelijke plakdikte van de pathologie (4 mm).

Bij kwantitatieve analyse worden (met het blote oog niet-zichtbare) parameters uit de echografieopnames geëxtraheerd. Deze kunnen worden gecombineerd voor een classificatie-algoritme dat prostaatregio’s indeelt in verdacht of niet-verdacht. In hoofdstuk 6 worden verschillende perfusie- en dispersie gerelateerde parameters uit preoperatieve CEUS-opnames van 19 patiënten geëxtraheerd en vergeleken met prostatectomie preparaten. Door middel van machine learning wordt de optimale combinatie van parameters geïdentificeerd die per pixel het best de aanwezigheid van prostaatkanker kan voorspellen. Door alleen pixels mee te nemen in de analyse, die met een bepaalde mate van zekerheid geclassificeerd kunnen worden, wordt een negatief voorspellende waarde van 90% bereikt. Ondanks de exclusie van onzekere pixels valt hierbij geen enkele prostaatregio buiten de analyse.

In Hoofdstuk 7 beoordelen 5 waarnemers de preoperatieve CEUS- en multiparameter CUDI-beelden van 133 patiënten die gepland stonden voor radicale prostatectomie. De interpretaties van de beelden worden vergeleken met de prostatectomie preparaten met behulp van de eerdergenoemde 3D-registratiemethode. De resultaten tonen een redelijke sensitiviteit en specificiteit met een gemiddelde oppervlakte onder de ‘receiver operator characteristic’-curve van 0,78 voor de detectie van klinisch significante prostaatkanker. Met CUDI worden vergelijkbare resultaten behaald als met CEUS, ondanks dat CUDI uit een enkel kleur-gecodeerd kaartje van de prostaat bestaat in plaats van een video.

Met het verbeteren van de beeldvormingsmogelijkheden heeft focale therapie (FT) zich ontwikkeld tot een nieuw hot-topic binnen onderzoek naar prostaatkankerbehandelingen. Focale therapie is gericht op het minimaliseren van de bijwerkingen die horen bij de traditionele behandelingen van de gehele prostaat (bijv. erectiestoornissen, incontinentie, loze aandrang voor urine en ontlasting), door alleen dat gebied van de prostaat te behandelen waar de (significante) tumor zich bevindt. Beeldvorming is hierbij dus vereist voor tumorlokalisatie, geleiding tijdens de behandelprocedure en follow-up. Hoofdstuk 8 beschrijft een Delphi consensusproject waarin experts binnen het FT-onderzoeksveld gezamenlijk gestandaardiseerde definities hebben opgesteld om te gebruiken binnen FT-onderzoek. Dit helpt om goed vergelijkbare data te verkrijgen welke samengevoegd kan worden in grotere databases, hetgeen erg belangrijk is in een dergelijk snel evoluerend veld, waarin zoveel verschillende nieuwe technologieën in ontwikkeling zijn.

‘Irreversible Electroporation’ (IRE) is één van die nieuwe focale behandelmethoden. Tussen strategisch geplaatste naalden loopt hierbij een elektrische stroom die gaatjes in de celmembraan van prostaat(kanker)cellen veroorzaakt. Hierdoor gaan deze cellen ten gronde. Hoofdstuk 9 geeft een beschrijving van bevindingen met beeldvorming (CEUS en MRI) na IRE-behandelingen. De patiënten in deze studie ondergingen enkele weken na de IRE-behandeling ook een prostatectomie. Zo kon de relatie tussen de grootte van de ablatiezone op de beeldvorming na IRE, en de werkelijke grootte zoals gemeten op het prostatectomie preparaat onderzocht worden.

Toekomstig onderzoek naar prostaatechografie zal zich moeten richten op de verdere ontwikkeling en optimale integratie van de verschillende echotechnieken. MpUS moet bij voorkeur in 3D zijn. Dit maakt het mogelijk om in korte tijd de hele prostaat te scannen, in tegenstelling tot de huidige 2D vlak-voor-vlak methode. Het opnemen van de beelden, de interpretatie en rapportage moeten eenvoudig en gestandaardiseerd zijn. Artificial Intelligence is een hot-topic binnen medische beeldvorming en het kan ook een rol spelen in de verschillende stappen in de ontwikkeling van een mpUS. Machine learning kan, onder andere, helpen bij het identificeren en integreren van de beste parameters en de interpretatie van de beelden. Grote studies met accurate pathologie-beeldvorming correlatie en ondersteuning vanuit de industrie zijn voor die ontwikkeling noodzakelijk. Alleen dan kan mpUS een levensvatbaar hulpmiddel worden voor detectie en lokalisatie van PCa. Op zichzelf, of naast MRI tijdens bijvoorbeeld MR-mpUS fusiebiopten of FT-procedures. Hierbij kunnen de inherente voordelen van echografie (snel, kosteneffectief, makkelijk verplaatsbaar, compatibel met ferromagnetische biopsie/FT-apparatuur) een belangrijk verschil maken.

Supplements

AMC Graduate School Portfolio

Presentations Year ECTS
The 20th European symposium on Contrast Ultrasound Imaging 2015, Rotterdam (extended poster presentation): Contrast Enhanced Ultrasound Parametric Imaging for the detection of Prostate Cancer. 2015 0.5
TV appearance: Omroep Max-Tijd voor meldpunt (Live TV 23-1-2015): Nieuwe methode voor diagnose prostaatkanker. 2015 0.5
Engineering and Urology Society 2015, New-Orleans (poster presentation): 3D TRUS Reconstruction Based on Perpendicular 2D Sweep Videos. 2015 0.5
Engineering and Urology Society 2015, New-Orleans (poster presentation): Feasibility of transabdominal dynamic contrast-enhanced ultrasound imaging of the prostate 2015 0.5
AUA 2015, New-Orleans (poster presentation): Contrast Enhanced Ultrasound Parametric Imaging for the detection of Prostate Cancer. 2015 0.5
Focal Therapy and Imaging 2015, Noordwijk (invited speaker): What is the value of mpUS? 2015 0.5
Focal Therapy and Imaging 2015, Noordwijk (leading Delphi-consensus meeting): Standardization of definitions in Focal Therapy 2015 0.5
European Section of Urological Imaging 2015, Barcelona (invited speaker): Do we need PIRADS for Multiparametric Ultrasound? 2015 0.5
EAU 2016, München (poster presentation): Standardization of Definitions in Focal Therapy for Prostate Cancer: a Delphi consensus project 2016 0.5
AMC-VUmc reference sessions: 22-11-16: Can Multiparametric Ultrasound become a useful tool for the urologist? 2016 0.5
European Section of Urological Imaging 2016, Milan (invited speaker): Multiparametric Ultrasound: what holds us back? 2016 0.5

Attended (inter)national conferences, seminars, masterclasses Year ECTS
European Association of Urology Annual Congress, Stockholm 2014 2014 1.25
20th European Symposium on Ultrasound Contrast Imaging, Rotterdam 2015 2015 0.25
European Association of Urology Annual Congress, Madrid 2015 2015 1.25
Annual meeting of the American Urological Association, New Orleans 2015 2015 1.0
Engineering and Urology Society 2015 New Orleans 2015 0.25
8th symposium on Focal Therapy and Imaging, Noordwijk 2015 (faculty member) 2015 0.5
Mirrors of Medicine: Prostate Cancer, Amsterdam 2015 2015 0.1
Annual Meeting of the Radiological Society of North America, Chicago 2015 2015 1.0
European Section of Urological Imaging, Barcelona 2015 (faculty member) 2015 0.25
Regional Prostate Cancer Discussion 2016, Amsterdam 2016 2016 0.1
Meet the expert – dr. Eleni Efstathiou, Amsterdam 2016 2016 0.1
European Association of Urology Annual Congress, München 2016 2016 1.25
Nederlandse Vereniging voor Urologie voorjaarsvergadering 2016 2016 0.5
36th Congress of the Société Internationale d’Urologie, Buenos Aires 2016 2016 1.0
European Section of Urological Imaging, Milan 2016 (faculty member) 2016 0.25
Multidisciplinary European Meeting on Urological Cancers, Milan 2016 2016 0.75
22nd European Symposium on Ultrasound Contrast Imaging, Rotterdam 2017 2017 0.5
17th-19th EAU Review, Zeist the Netherlands 2014-16 0.3
AMC and VUmc Reference Sessions 2014-16 1.2
AMC Urology department Journal Club 2014-16 1.0

Graduate School Courses Year ECTS
AMC graduate school: BROK (Basiscursus Regelgeving Klinisch Onderzoek) 2014 0.9
AMC graduate school: The AMC World of Science 2015 0.7
AMC graduate school: Entrepreneurship in Health and Life Sciences 2014 1.5
AMC graduate school: Practical Biostatistics 2016 1.1
EAU Course: Prostate biopsies 2014 0.1

Other Year ECTS
Medical Business Masterclass, organizing committee 2014 4
Board member AMC PhD organization “APROVE” 2015 - 16 1
Guideline panel member - World Federation of Ultrasound in Medicine and Biology – Guidelines on Prostate Elastography 2015 1
Reviewer Engineering and Urology Society 2015, New Orleans – Best reviewer award 2015 0.5
The 7th Annual PhD Science Night: Science to Success: how to stand out from the crowd 2016 2
Reviewer for European Radiology, BMC Urology, British Radiology, World Journal of Urology 2015-17 0.5