CD-Labor für Bild- und erkenntnisbasierte Präzisionsstrahlentherapie

Das Ziel dieses CD-Labors ist die Verbesserung radioonkologischer Behandlungen, d.h. der Bestrahlung von Tumoren durch die Kombination neuer technischer Ansätze in der (Echtzeit)bildgebung, tumorbiologisch orientierter adaptiver Behandlungskonzepte und automatisierter prospektiver Datenerfassung um allen Patient*Innen eine individualisierte Therapie anbieten zu können.

Trotz wesentlicher Fortschritte in der Radioonkologie, die es mittlerweile erlauben sehr genau das zu behandelnden Gebiet zu bestrahlen, basieren die meisten der aktuellen Standardbehandlungen auf einer „Zielgebietsdefinition“ unmittelbar vor Beginn der Behandlung. Veränderungen während oder im Verlauf der mitunter mehrere Wochen dauernden Therapie werden in der Regel nicht berücksichtigt oder durch ein größeres Bestrahlungsvolumen kompensiert. Im Fokus des CD-Labors steht daher die Erhöhung der Präzision der Bestrahlung sowohl im Hinblick auf mögliche Tumorbewegungen während bzw. Tumorveränderungen im Verlauf der Strahlenapplikation, maßgeschneidert für jede Patientin und jeden Patienten.

Beispielsweise kann es bei Lungentumoren während der Bestrahlung (intrafraktionell) oder zwischen zwei Bestrahlungen (interfraktionell) zu Tumorbewegungen und anatomischen Veränderungen kommen, die im Verlauf der Behandlung berücksichtigt werden müssen, um den Ort der Bestrahlung gegebenenfalls korrigieren zu können. Diese geometrische Präzision der Strahlapplikation versucht dieses CD-Labor mittels in Echtzeit gewonnenen Oberflächeninformationen und Röntgenbildgebung zu erhöhen. Die Umsetzung basiert auf der Entwicklung von Softwaretools unter Nutzung von Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) um in Echtzeit Tumorbewegungen zu verfolgen und korrigieren zu können, welche in weiterer Folge klinisch implementiert und evaluiert werden. Für die Bewertung des therapeutischen Nutzens sind hierbei die Entwicklung automatisierter Qualitätssicherungsprozesse sowie eine verbesserte Korrelation interner und externer anatomischer Strukturen mit den Behandlungsparametern essentiell.

Die Adaptierung radioonkologischer Behandlungen an die individuelle, patientenbezogene Tumorcharakteristik ist die zweite Säule dieses CD-Labors, wobei biologische Faktoren und vor allem das Tumoransprechverhalten berücksichtigt werden. Das Tumoransprechen im Verlauf der radiotherapeutischen Behandlung wird durch longitudinale morphologische und funktionelle Magnetresonanztomographiebildgebung erfasst. Quantitative und qualitative Bildinformation von z.B. Patient*Innen mit HNO oder gynäkologischen Tumoren werden zur Bildanalyse herangezogen und in Hinblick auf die Bestrahlungsdosis evaluiert. Für die anschließende klinische Forschung werden adaptive Therapiekonzepte entwickelt und bewertet.

Die Etablierung einer kontinuierlichen Datenübertragung im Rahmen dieses CD-Labors wird einen Datenkreislauf ermöglichen, indem „real world“-Daten bestehend u.a. aus morphologischer und funktioneller Bildinformation, dosimetrischen Daten und Therapieergebnissen (aus ärztlicher sowie aus Patientensicht) verknüpft werden. Das Ziel ist es, den darauf basierten Erkenntnisgewinn direkt in den Therapieprozess einzubinden.

Zusammenfassend ermöglicht dieses CD-Labor die Zusammenführung von zwei wesentlichen Grundsätzen der aktuellen personalisierten Radioonkologie: Neue technische Ansätze in der Echtzeitbildgebung sowie moderne tumorbiologisch orientierte adaptive Behandlungskonzepte werden durch die automatisierte prospektive Datenerfassung und Evaluierung erweitert. Dadurch werden wesentliche Aspekte der bildgestützten, adaptiven Radioonkologie verknüpft und können direkt in den klinischen Entscheidungsprozess integriert und als Grundlage für die kontinuierliche Therapieoptimierung verwendet werden.