Intraductal papillary mucinous neoplasms (IPMN) are pancreatic lesions with uncertain biologic behavior. This study sought objective, accurate prediction tools, through the use of quantitative histopathological signatures of nuclear images, for classifying lesions as chronic pancreatitis (CP), IPMN, or pancreatic carcinoma (PC). Forty-four pancreatic resection patients were retrospectively identified for this study (12 CP; 16 IPMN; 16 PC). Regularized multinomial regression quantitatively classified each specimen as CP, IPMN, or PC in an automated, blinded fashion. Classification certainty was determined by subtracting the smallest classification probability from the largest probability (of the three groups). The certainty function varied from 1.0 (perfectly classified) to 0.0 (random). From each lesion, 180 +/- 22 nuclei were imaged. Overall classification accuracy was 89.6% with six unique nuclear features. No CP cases were misclassified, 1/16 IPMN cases were misclassified, and 4/16 PC cases were misclassified. Certainty function was 0.75 +/- 0.16 for correctly classified lesions and 0.47 +/- 0.10 for incorrectly classified lesions (P = 0.0005). Uncertainty was identified in four of the five misclassified lesions. Quantitative histopathology provides a robust, novel method to distinguish among CP, IPMN, and PC with a quantitative measure of uncertainty. This may be useful when there is uncertainty in diagnosis.

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Die Detektion des Pankreaskarzinoms oder die Unterscheidung zwischen einem Karzinom und einer chronischen Pankreatitis bleibt ein diagnostisches Problem. Jedes bisher eingesetzte bildgebende Verfahren hat seine Vor- und Nachteile. Die Bildfusion macht sich die verschiedenen Stärken und Schwächen der einzelnen Bildgebungen zum Vorteil und kombiniert diese mit dem Ziel, die Stärken zu addieren und die Schwächen zu reduzieren. In dieser Arbeit werden Bilder der CT und der Positronenemissionstomographie miteinander kombiniert, um sowohl eine hohe anatomische Auflösung zu erreichen als auch auf Stoffwechseleigenschaften des Gewebes zurückgreifen zu können. Die Auswertung ergab, dass die Bildfusion hinsichtlich der Karzinomdetektion der CT und der PET überlegen ist. Auch für Umgebungsinfiltration, Lymphknotenbefall und Fernmetastasen ergab die Auswertung bessere Ergebnisse als für die jeweiligen Einzelmodalitäten. Die Bildfusion kann die Akkuratheit der verschiedenen Untersuchungen verbessern und ohne technisch großen Aufwand wie auch ohne weitere Patientenbelastung um wertvolle Information ergänzen. Damit stellt die Bildfusion eine wertvolle Methode zur Erkennung und Visualisierung vor allem kleiner und schwer zu lokalisierender Neoplasien dar. Ebenfalls bietet sie eine genaue Möglichkeit zur Biopsie- und Bestrahlungsplanung. / The differentiation between pancreatic carcinoma and inflammatory pancreatic diseases remains a diagnostic problem. Every imaging method available has its own lack of information. Image-fusion uses the strength and the disadvantage of each imaging method. Trough the combination of the images advantages are combined whereas the disadvantages are reduced. In this study images of CT and PET were fused to archive a high anatomic resolution and the information about tissue metabolism. The evaluation showed the superiority of fused images in comparison to the single modalities regarding the detection of lesions, the infiltration of surrounding tissue and lymph nodes as well as detection of distant metastases. Image fusion improves accuracy of CT and PET without huge technical effort or patient-strain while providing useful accessory information. For this reason image-fusion presents a valuable method for detection and visualisation of particularly small lesions in early tumor stage. Furthermore it offers administrable information for biopsy and radiation-planning.

Das Pankreaskarzinom hat bei steigender Inzidenz eine äußerst schlechte Prognose und ist häufig bei Diagnosestellung nicht mehr kurativ operabel. Die laserinduzierte Thermotherapie (LITT) gewann in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung als ein minimal invasives Verfahren zur perkutanen Ablation von parenchymatösen Tumoren. Dabei ist die Magnetresonanztomographie (MRT) eine Methode, mit der eine präzise Prozesskontrolle der Thermoablation und eine suffiziente Erfolgskontrolle zur Verfügung stehen. Ziel der vorliegenden Studie war es, im Tierexperiment die Anwendung der LITT zur Ablation von Pankreasgewebe am Schwein zu erproben, sowie die Möglichkeiten der MRT als Online-Monitoringverfahren mit Hilfe einer histopathologischen Korrelation zu untersuchen. Dazu wurde an 15 Läuferschweinen das Pankreas einer perkutanen laserinduzierten Thermotherapie mit einer Leistung von 5, 10 und 20 Watt sowie zwei mal 5 Watt in Multiapplikatortechnik unter MRT Prozesskontrolle unterzogen. Anschließend wurde das Pankreasgewebe histologische aufgearbeitet und die magnetresonanztomographisch detektierten Läsionen histopathologisch korreliert. Das Auftreten einer schwerwiegenden Komplikation wie einer generalisierten Pankreatitis, Peritonitis oder Blutung wurde nicht beobachtet. Die durchgeführten Korrelationsanalysen zeigen eine hohe Übereinstimmung zwischen magnetresonanztomographisch dokumentiertem Thermoeffekt und histopathologisch verifizierter thermisch induzierter Nekrose. Interessanterweise wurden bei Anwendung von zwei Lasern niedriger Leistung in Multiapplikatortechnik, im Vergleich zur Anwendung von einem Laser mit höherer Leistung, größere Nekrosen induziert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die LITT ein geeignetes und sicheres minimalinvasives Verfahren zur Ablation von Pankreasparenchym unter MRT-Monitoring ist. Weiterführende Untersuchungen zur Durchführbarkeit und Ermittlung der Genauigkeit der MRT als Monitoringverfahren sind erforderlich. / Pancreatic carcinoma has an increasing incidence and a poor prognosis. Frequently at diagnosis pancreatic tumors are surgically unresectable. Laser-induced thermotherapy has become an area of considerable interest during the past few years as a minimally invasive method for percutanous ablation of parenchymatous tumors. With magnetic resonance imaging (MRI) an accurate process control of thermocoagulation and a sufficient control of performance are possible. Control of carcinoma growth of is still a problem. Therefore the aim of this study was to investigate the application of laser induced thermotherapy for ablation of pancreas in a porcine model and the possibility of MRI as an online-monitoring with histopathologic correlation. Laser applicators with energy of 5, 10, 20 and two lasers of 5 watt were placed in the pancreas of 15 female pigs. After sacrifice a pathological examination was performed and histological lesions were correlated with magnetic resonance detected lesions. No serious adverse event like generalized pancreatitis, peritonitis or bleeding was observed. Correlation analysis showed a high correspondence between magnetic resonance documented thermoeffects and histopathologic verified lesions. Thermally induced lesions were best visualised on contrast-enhanced T1-weighted images. Interestingly application of two lasers with each 5 watt, greater lesions were generated than on application of one laser with higher energy. Over a period of 7 days increasing inhomogeneity and contraction of lesions were observed. Our results show that laser-induced thermotherapy of pancreatic tissue was feasible in this porcine model, and online monitoring was practicable. Further studies are necessary to increase the accuracy of online MR imaging of thermal effects.

Die Mehrzahl der Patienten mit einem duktalen Pankreaskarzinom weist bei Diagnosestellung ein fortgeschrittenes Tumorstadium auf. Da die Chemo- und die Strahlentherapie nur geringe Ansprechraten bei gleichzeitig starken Nebenwirkungen zeigen, ist die Entwicklung neuer nebenwirkungsarmer Therapiekonzepte erforderlich. Zur Evaluierung neuer medikamentöser Behandlungskonzepte etablierten wir das Tumordell eines N-Nitrosobis-2-oxopropylamin (BOP)-induzierten duktalen Pankreaskarzinoms des Syrischen Hamsters, welches morphologisch und biologisch dem humanen Pankreaskarzinom sehr ähnlich ist. Um fortgeschrittene Tumorstadien zu simulieren hoben wir die in diesem Tiermodell auftretende Lebermetastasierungsrate von 30-35% auf 90% durch eine diätetische Modifikation an, indem der Rohfettanteil von 3,5% im Hamsterstandardfutter auf 21,4% erhöht wurde. Die führenden Komponenten waren dabei Linolsäure und Linolensäure. Da die gesteigerte Lebermetastasierung durch die Anhebung des Rohfettanteils bedingt war und eine Steigerung des oxidativen Stresses durch Nitrosamine, wie BOP, bekannt ist, untersuchten wir ferner den Einfluß auf die intra- und extrametastatische Lipidperoxidation. Unter der Therapie mit dem Somatostatin-Analogon Octreotid und dem Östrogenantagonisten Tamoxifen zeigte sich, daß Tamoxifen keinen Einfluß auf das Wachstum und die Lebermetastasierung hat. Hingegen verringerte Octreotid in Einzel- und Kombinationstherapie gleichermaßen das Lebermetastasenwachstum. Darüberhinaus führte Octreotid bei gleichzeitiger Hochfetternährung zu einer Erniedrigung der extrametastatischen und einer Erhöhung der intrametastatischen hepatischen Lipidperoxidation. Über diese beiden Mechanismen führt Octreotid möglicherweise zu einer Inhibition des Wachstums der Lebermetastasen. Hierbei scheint es sich nicht um einen rezeptorvermittelten Effekt handeln, da in metastasenfreien Leberanteilen keine Somatostatinrezeptoren nachweisbar waren. Demgegenüber könnte es sich bei der Octreotid-bedingten intrametastatischen Steigerung der Lipidperoxidation um einen direkten, rezeptorvermittelten Effekt handeln, da intrametastatisch Somatostatinrezeptoren nachgewiesen wurden. Unter der Therapie mit Vitamin A und E wurde die Lebermetastasierung beim Pankreaskarzinom erniedrigt. Biochemisch war unter der Behandlung mit den Vitaminen A, C und E die Aktivität der antioxidativen Schutzenzyme GSHPX und SOD erhöht, sowie die hepatisch Lipidperoxidation (TBARS) intra- und extrametastatisch erniedrigt. Ferner untersuchten wir den Einfluß der hochselektiven Cyclooxigenase-II- (Celebrex) und der 5-Lipoxygenase-Inhibition (Zyflo) des Eicosanoidstoffwechsels auf das Tumorwachstum des Pankreaskarzinoms. Während die Einzeltherapie mit Celebrex oder Zyflo keinen Einfluß auf die Inzidenz, Anzahl oder Größe von Lebermetastasen hatte, wurden alle 3 Parameter durch die Kombinationstherapie erniedrigt. Darüberhinaus war die hepatische Aktivität der Lipidperoxidations-Schutzenzyme intrametastatisch unter der Kombinationstherapie nicht erhöht. Dies führte zu einer Steigerung der intrametastatischen Lipidperoxidation, die wahrscheinlich für Membranschäden von Metastasenzellen mitverantwortlich ist, und über einen Verlust von Zellintegrität zum Zelltod führt. / At the time of diagnosis the majority of patients with ductal pancreatic cancer suffers from advanced tumor stages. Since present adjuvant therapies show strong side-effects and only decrease tumour growth in very few patients, the development of new therapeutic concepts seems urgent. In order to evaluate new therapeutic strategies we established a tumour model of N-nitrosobis-2-oxopropylamin (BOP) induced ductal pancreatic cancer in Syrian Hamster, which is equal to human cancer in morphological and biological aspects. Accordingly we increased the incidence of liver metastasis from 30-35% to 90% by diatetic modification elevating raw fat content from 3,5% zu 21,4% with important components linolenic and linol acid. Furthermore we evaluated the impact of increased raw fat content and oxidative stress, caused by nitrosamines, on intra- and extrametastatic lipidperoxidation. Evaluating the effect of the somatostatin analogue Octreotide and the estrogen antagonist Tamoxifen we observed that Tamoxifen did neither influence tumour growth nor liver metastasis while Octreotide decreased liver metastasis in single and combined therapy. Moreover Octreotide significantly decreased extrametastatic lipidperoxidation and increased intrametastatic lipidperoxidation. Probably inhibition of growth of liver metastasis was caused by these mechanisms. This effect seems not to be mediated by somatostatin receptors since we did not detect any receptors in non-metastatic hepatic tissue. However, intrametastatic increase of lipidperoxidation might directly be receptor-mediated, since we proved somatostatin receptors in liver metastasis. Therapy with Vitamine A and E decreased liver metastasis in pancreatic cancer. Biochemically activity of lipidperoxidation protective enzymes GSHPX and SOD was increased by Vitamine A, C and E while hepatic lipidperoxidation was decreased intra- and extrametastically. Furthermore we analysed the impact of selective cyclooxigenase-II- (Celebrex) and 5-lipoxygenase-inhibition (Zyflo) of eicosanoid metabolism on tumor growth in. While single therapy with Celebrex or Zyflo did not influence incidence, number or size of liver metastasis, these parameters were decreased by combined therapy. Moreover hepatic activity of lipidperoxidation protective enzymes was not increased intrametastatically by combined therapy. Thus intrametastatic lipidperoxidation increased and probably caused damage of membranes and apoptosis of metastatic cells.

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Recently the suspected precursor lesions of ductal adenocarcinoma of the pancreas have been called Pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN) and graded according to the degree of dysplasia. To correlate each grade of PanIN with molecular genetic alterations, we determined the frequency of allelic losses at chromosomal arms 9p (the location of the p16 gene), 17p (p53 gene) and 18q (DPC4/SMAD4 gene) in 81 microdissected PanINs, using a combination of whole genome amplification and microsatellite analysis. In addition, p53 and Dpc4 protein expression was determined by immunohistochemistry. Essentially no allelic losses were identified in the non-dysplastic PanIN-1 lesion. In PanIN-2 with low grade dysplasia the frequency of allelic losses at chromosomal region 9p, 17p and 18q was 20%, 33% and 17%, respectively, which increased to 46%, 77% and 58%, respectively, in PanIN-2 with moderate dysplasia, to 87%, 60% and 88% in PanIN-3 with high grade dysplasia, and to 100%, 91%, and 82% in the invasive carcinomas. The progressive occurrence of allelic losses at all three loci strongly supports the PanIN progression model for pancreatic carcinoma. Nuclear p53 and loss of Dpc4 protein expression was associated only with PanIN-3 and invasive carcinomas, consistent with the model that inactivation of p53 and DPC4 are late events in pancreatic carcinogenesis. Since the aberrant protein expression patterns, were preceded, however by a sharp increase in allelic losses from PanIN-2 with low grade dysplasia to PanIN-2 with moderate dysplasia it is suggested that the increasing grade of dysplasia in the PanIN lesions identify biologically relevant steps towards invasive carcinoma. The discrepancy between alleic loss frequencies and p53 and DPC4 expression also raises the possibility that additional tumor suppressor genes on chromosomes 17p and 18q promote early pancreatic carcinogenesis.

In current days, examination of circulating tumor DNA (ctDNA) finds new use across different cancers. It is directed at tumor-derived short fragments of DNA present in peripheral blood of patiens (mainly in advanced stages). Due to its minimal invasivity, almost 100 % specificity and relatively high sensitivity in stage IV patients, this approch found its main potential clinical utility especially in early detection of disease relapse or progression after tumor resection (i.e. post-operative follow-up), prediction and monitoring of therapy response and estimation of prognosis. As a result of minute levels of ctDNA on a high background of other non-tumor DNA fragments present in plasma, a suitable method exhibiting highest sensitivity is the key for proper detection of this marker. The approach is predominantly based on initial identification of a mutation in tumor tissue and its subsequent detection in plasma. The present work is aimed at optimization of ctDNA isolation and method of its detection based on PCR amplification followed by heteroduplex analysis by denaturing capillary electrophoresis (DCE) to achieve highest sensitivity for detection of mutated fraction in plasma sample. I have applied the optimized protocol to examine ctDNA in three types of cancers, namely colorectal cancer (122...