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Projekt
Bildmorphologische Biomarker der menschlichen Skelettmuskulatur (Muskelmasse, morphologische und Textureigenschaften von Muskelgruppen des Körperstamms und Oberschenkels) bei Sarkopenie und kardiometabolischen Erkrankungen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Lena Sophie Kiefer; Professor Dr. Fritz Schick; Professor Dr.-Ing. Bin Yang
Fachliche Zuordnung
Radiologie
Förderung
Förderung von 2019 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428210203
Ziel des Projekts ist die Charakterisierung der Skelettmuskulatur aus MRT-Bilddatensätzen der gesamten NAKO-Studie (etwa 30,000 Teilnehmer mit MRT-Bilddaten) im Hinblick auf klinisch relevante Veränderungen, wobei von definierten Muskelgruppen im Körperstamm und Oberschenkel sowohl das Volumen bzw. die maximale Querschnittsfläche als auch die Zusammensetzung und räumliche Verteilung (Textur) von Fettgewebe und Bindegewebe untersucht wird. Die Skelettmuskulatur hat für die Beweglichkeit und für den Stoffwechsel des menschlichen Organismus eine herausragende Bedeutung. Es ist bekannt, dass Veränderungen der Muskelstruktur mit dem Abbau der kontraktilen Elemente und Vermehrung von Fett und Bindegewebe (Sarkopenie) bei älteren Patienten oft zum Verlust der Beweglichkeit und zur Pflegebedürftigkeit führen. Auch metabolische Erkrankungen wie Diabetes sowie Herz-Kreislauf- und Lungenerkrankungen sind bei vielen Patienten mit einer Einschränkung der Muskelkraft und -ausdauer verbunden. Die damit einhergehenden strukturellen Änderungen der Muskulatur sind bisher nur wenig erforscht. In der ersten Phase des Projekts (Jan 2020 – Dez 2022) im „Schwerpunktprogramm SPP 2177“ wurden AI-basierte automatisierte Auswerteprogramme für die Segmentierung von vier Muskelgruppen (m. psoas, m. gluteus, m. quadriceps femoris und Beugemuskulatur des Oberschenkels) und die Texturanalyse der segmentierten Muskelareale entwickelt und qualitätsgeprüft. Entsprechende Daten wurden bereits an den zunächst verfügbaren etwa 11,000 Datensätzen der NAKO erhoben und ausgewertet. In der nun beantragten zweiten Förderphase sollen die Bildanalysen auf alle nun verfügbaren 30,000 Datensätze ausgeweitet werden. Ein Ziel ist dabei die Ermittlung der Muskeleigenschaften (wie Volumen, Fettgehalt, Texturmerkmale) und ihrer Abhängigkeit von Alter, Geschlecht und Konstitution (BMI, Körpergröße) in der gesamten Kohorte. Da die aus Fragebogen- und körperlichen bzw. Laboruntersuchungen stammenden NAKO-Daten erst jetzt verfügbar werden, sollen in der zweiten Projektphase auch die Zusammenhänge der Muskelmerkmale mit der körperlichen Aktivität und Muskelkraftmessungen sowie mit krankheitsbezogenen Daten (oraler Glukosetoleranztest, Blutdruck, Vorliegen von Lungen- oder kardiovaskulären Erkrankungen) ausgewertet werden. Spezifische, bildmorphologische Muskelmerkmale werden gesucht, die als diagnostische oder prognostische Biomarker für den physiologischen Alterungsprozess sowie für pathologische Veränderungen der Muskulatur dienen können. Die Regulation der muskulären Struktur und insbesondere der Fettanteile ist nicht unabhängig von der Verteilung des viszeralen und Unterhautfettgewebes sowie von ektopem Fett in der Leber. Um die genannten Zusammenhänge aufzuklären, ist eine enge Zusammenarbeit mit den Projektgruppen im SP 2177 vorgesehen, die sich mit der Analyse der Körperfettverteilung bzw. den Alterungsprozessen beschäftigen (eine enge Zusammenarbeit ist etabliert).
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
