@article{SchadtIsraelSamnick2021,
  author    = {Schadt, Fabian and Israel, Ina and Samnick, Samuel},
  title     = {Development and Validation of a Semi-Automated, Preclinical, MRI-Template Based PET Image Data Analysis Tool for Rodents},
  series = {Frontiers in Neuroinformatics},
  volume    = {15},
  journal   = {Frontiers in Neuroinformatics},
  issn      = {1662-5196},
  doi       = {10.3389/fninf.2021.639643},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-240289},
  year      = {2021},
  abstract  = {AimIn PET imaging, the different types of radiotracers and accumulations, as well as the diversity of disease patterns, make the analysis of molecular imaging data acquired in vivo challenging. Here, we evaluate and validate a semi-automated MRI template-based data analysis tool that allows preclinical PET images to be aligned to a self-created PET template. Based on the user-defined volume-of-interest (VOI), image data can then be evaluated using three different semi-quantitative parameters: normalized activity, standardized uptake value, and uptake ratio. Materials and MethodsThe nuclear medicine Data Processing Analysis tool (NU_DPA) was implemented in Matlab. Testing and validation of the tool was performed using two types of radiotracers in different kinds of stroke-related brain diseases in rat models. The radiotracers used are 2-[\(^{18}\)F]fluoro-2-deoxyglucose ([\(^{18}\)F]FDG), a metabol\(^{68}\)Ga]Ga-Fucoidan, a target-selective radioligand specifically binding to p-selectin. After manual image import, the NU_DPA tool automatically creates an averaged PET template out of the acquired PET images, to which all PET images are then aligned onto. The added MRI template-based information, resized to the lower PET resolution, defines the VOI and also allows a precise subdivision of the VOI into individual sub-regions. The aligned PET images can then be evaluated semi-quantitatively for all regions defined in the MRI atlas. In addition, a statistical analysis and evaluation of the semi-quantitative parameters can then be performed in the NU_DPA tool. ResultsUsing ischemic stroke data in Wistar rats as an example, the statistical analysis of the tool should be demonstrated. In this [\(^{18}\)F]FDG-PET experiment, three different experimental states were compared: healthy control state, ischemic stroke without electrical stimulation, ischemic stroke with electrical stimulation. Thereby, statistical data evaluation using the NU_DPA tool showed that the glucose metabolism in a photothrombotic lesion can be influenced by electrical stimulation. ConclusionOur NU_DPA tool allows a very flexible data evaluation of small animal PET data in vivo including statistical data evaluation. Using the radiotracers [\(^{18}\)F]FDG and [\(^{68}\)Ga]Ga-Fucoidan, it was shown that the semi-automatic MRI-template based data analysis of the NU_DPA tool is potentially suitable for both metabolic radiotracers as well as target-selective radiotracers.},
  language  = {en}
}
@article{SchadtIsraelBeezetal.2023,
  author    = {Schadt, Fabian and Israel, Ina and Beez, Alexandra and Alushi, Kastriot and Weiland, Judith and Ernestus, Ralf-Ingo and Westermaier, Thomas and Samnick, Samuel and Lilla, Nadine},
  title     = {Analysis of cerebral glucose metabolism following experimental subarachnoid hemorrhage over 7 days},
  series = {Scientific Reports},
  volume    = {13},
  journal   = {Scientific Reports},
  number    = {1},
  doi       = {10.1038/s41598-022-26183-1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-300725},
  year      = {2023},
  abstract  = {Little is known about changes in brain metabolism following SAH, possibly leading towards secondary brain damage. Despite sustained progress in the last decade, analysis of in vivo acquired data still remains challenging. The present interdisciplinary study uses a semi-automated data analysis tool analyzing imaging data independently from the administrated radiotracer. The uptake of 2-[18F]Fluoro-2-deoxy-glucose ([\(^{18}\)F]FDG) was evaluated in different brain regions in 14 male Sprague-Dawley rats, randomized into two groups: (1) SAH induced by the endovascular filament model and (2) sham operated controls. Serial [\(^{18}\)F]FDG-PET measurements were carried out. Quantitative image analysis was performed by uptake ratio using a self-developed MRI-template based data analysis tool. SAH animals showed significantly higher [\(^{18}\)F]FDG accumulation in gray matter, neocortex and olfactory system as compared to animals of the sham group, while white matter and basal forebrain region showed significant reduced tracer accumulation in SAH animals. All significant metabolic changes were visualized from 3 h, over 24 h (day 1), day 4 and day 7 following SAH/sham operation. This [\(^{18}\)F]FDG-PET study provides important insights into glucose metabolism alterations following SAH—for the first time in different brain regions and up to day 7 during course of disease.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schadt2022,
  author    = {Schadt, Fabian},
  title     = {Entwicklung und erste Validierung eines innovativen Analysen-Tools f{\"u}r pr{\"a}klinische Bewertungen von PET-Radiopharmazeutika zur \(in\) \(vivo\) Untersuchungen neurologischer Erkrankungen},
  doi       = {10.25972/OPUS-24749},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-247499},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Die pr{\"a}klinische Forschung stellt den ersten wichtigen Meilenstein in der Kl{\"a}rung und Untersuchung klinisch-relevanter Erkrankungen dar. Dar{\"u}ber hinaus unterst{\"u}tzt die pr{\"a}klinische Forschung erheblich die Entwicklung von Therapien. Die Kleintier-Positronenemissionstomographie (µ-PET) spielt dabei eine wichtige Rolle, da sie in der Lage ist, funktionelle, physiologische und biochemische Prozesse in vivo darzustellen und zu quantifizieren. Trotz diverser etablierter PET-Datenauswertungs-Programme bleibt die Analyse von in vivo akquirierten Bilddaten aufgrund der Vielzahl an medizinischen Fragestellungen, der Komplexit{\"a}t der Krankheitsbilder, sowie der Etablierung neuer Radiotracer weiterhin eine große Herausforderung in der Medizin. Ziel dieser Doktorarbeit ist es daher, ein geeignetes, brauchbares Auswertungstool f{\"u}r eine einfache und effiziente Analyse von akquirierten µ-PET-Daten zu entwickeln und zu etablieren, welches das Spektrum bereits vorhandener Programme erweitert. Das entwickelte nuklearmedizinische Datenverarbeitungs-Analyseprogramm (engl. nuclear medicine data processing analysis tool, NU_DPA) wurde in Matlab implementiert und anhand dreier pr{\"a}klinischer Versuchs- bzw. Testreihen erprobt und etabliert. Bei den Datenreihen handelt es sich um µ-PET-Datens{\"a}tze verschiedener Schlaganfall-Rattenhirnmodelle unter Verwendung folgender Radiotracer. Zum einen die im Gehirn homogen akkumulierende 2-[18F]Fluor-2-desoxy-glukose ([18F]FDG) zum anderen das spezifisch an P-Selektin anreichernde [68Ga]Fucoidan. Das NU_DPA umfasst die automatische Selektion des Zielvolumens (volume-of-interest, VOI) aus dem vollst{\"a}ndigen PET-Bild und die anschließende Ausrichtung des VOI mit Hilfe eines PET-Templates (gemittelter PET-Datensatz). Dieses PET Template wird aus den eigenen akquirierten PET-Daten erstellt. Durch das Einbinden eines geeigneten anatomischen MRT-Atlas' (anpassbar) k{\"o}nnen die ausgerichteten PET-Daten einzelnen, Atlas-spezifischen Teilregionen zugeordnet werden. Eine solche Subklassifikation des VOI erlaubt eine genauere Betrachtung und Auswertung der Radiotracer-Akkumulation. Des Weiteren bietet NU_DPA die M{\"o}glichkeit einer semiquantitativen Auswertung der PET-Bilddaten anhand von drei unterschiedlichen Parametern, der normalisierten Aktivit{\"a}t, dem Standardized Uptake Value und der Uptake Ratio. Durch die Matlab-integrierten Statistik-Algorithmen ist zus{\"a}tzlich eine M{\"o}glichkeit der statistischen Auswertung der zuvor berechneten Parameter gegeben. Das NU_DPA-Programm stellt somit ein semi-automatisiertes Datenauswertungs-Programm dar, das sowohl die Registrierung als auch die semiquantitative Auswertung von PET-Bilddaten innerhalb einer Versuchsreihe erm{\"o}glicht und bereits erfolgreich f{\"u}r die Radiotracer [18F]FDG und [68Ga]Fucoidan in Tiermodellen getestet wurde. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist kein Datenauswertungs-Programm bekannt, das PET-Bilddaten unter Verwendung des hinzugef{\"u}gten Atlas' semi-automatisiert analysieren kann und potenziell f{\"u}r homogene und Target-spezifisch akkumulierende Radiotracer geeignet ist.},
  subject      = {PET},
  language  = {de}
}