Der Nuklearmediziner 2019; 42(02): 133-143
DOI: 10.1055/a-0943-0020
Big data
© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Die Wichtigkeit des „Machine Learning“ und der Texturanalyse in der Onkologie anhand der Fusionsbildgebung

Role of hybrid imaging in machine learning and texture analyses in oncology
Nina Eberhardt
Klinik für Nuklearmedizin, Universitätsklinikum Ulm, Ulm
,
Katharina Kneer
Klinik für Nuklearmedizin, Universitätsklinikum Ulm, Ulm
,
Vikas Prasad
Klinik für Nuklearmedizin, Universitätsklinikum Ulm, Ulm
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Publikationsverlauf

Publikationsdatum:
22. Juli 2019 (online)

Zusammenfassung

Das Gebiet der Onkologie hat sich in den letzten Jahrzehnten deutlich weiterentwickelt. Klassische Chemotherapien werden aktuell zunehmend durch neue, zielgerichtete „State-of-the-Art“-Therapien ersetzt. Diese zielgerichteten Therapien basieren auf einer Zusammenführung von Informationen aus der molekularen Pathologie, spezifischen Tumormarkern und fortgeschrittener Bildgebungstechnik. PET/CT und PET/MRT bieten aufseiten der Bildgebung hierbei die einzigartige Möglichkeit funktionelle und anatomische Informationen in einer Untersuchung zu vereinen. Bis vor Kurzem wurden PET- und CT/MRT-Bilder meistens binär (Tumor ja/nein) analysiert ohne wesentliche Informationen über die räumliche Verteilung von relevanten Bildparametern innerhalb einer Tumorläsion zu erheben. Mit der Entwicklung und dem Voranschreiten von Texturanalyse-Softwares der nächsten Generation ist es jetzt möglich eine Tumorläsion auch bez. ihrer Heterogenität und Expression spezifischer Zielstrukturen auf den Tumorzellen zu charakterisieren. Jedoch gibt es bei diesem Vorgehen mehrere Herausforderungen, wobei die wichtigste ist, die durch die Texturanalysen generierten großen Datenmengen zu interpretieren. Der Erfolg des „Machine Learning“/des maschinellen Lernens in anderen Gebieten der Wissenschaft, welche mit ähnlich großen Datenmengen umgehen müssen, hat ein neues Kapitel in der zielgerichteten Onkologie mit radioaktiv-markierten Proben eröffnet. In unserem Review-Artikel haben wir das primäre Ziel, aktuelle Literatur und zukünftige Trends der Integration von „Machine Learning“ in der Onkologie durch die Nutzung der Fusionsbildgebung mittels PET/CT oder PET/MRT zusammengefasst.

Abstract

The field of oncology has advanced significantly in the last couple of decades. „Blanket treatment“ with chemotherapy is now being slowly replaced by state of the art targeted therapy. These targeted therapies are guided by integration of information from molecular pathology, surrogate tumor markers, and advanced imaging technologies. PET/CT and PET/MRI offer the unique opportunity to combine functional and anatomical information. Until recently the PET and CT/MRI images were mostly analyzed as „structural binary changes“ with little information on the spatial distribution of relevant imaging parameters within a tumor lesion. With advancement of next generation texture analyses software it is now possible to characterize a tumor lesion with respect to its heterogeneity and target expression. However, there are several challenges in this approach most important amongst them is the ways and means of interpreting vast data generated through the texture analyses. Success of machine learning in other fields of science dealing with similarly large data has opened up a new chapter in precision oncology with radiolabeled probes. In our review article we have summarized the primary aim, current literature and future trends in the integration of machine learning in oncology using PET/CT or PET/MRI images.

 
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