OncoReg – Challenge-Evaluation für die Integration von anatomischem Expertenwissen aus retrospektiven Daten in der onkologischen computertomographischen Bildregistrierung mit künstlicher Intelligenz (BMBF)

Mehr als 1,7 Millionen Menschen sterben jährlich an Lungenkrebs, was diesen zu einer der tödlichsten onkologischen Erkrankungen weltweit macht. Bildregistrierung und maschinelles Lernen begünstigen die Entwicklung neuartiger Medizintechnik, die das Potential hat, Diagnose und Therapie von Lungenkrebserkrankungen wesentlich zu verändern. Gleichzeitig fallen in der modernen Krebsforschung immer umfangreichere Datensätze an, die mit Hilfe von modernen Methoden der Künstlichen Intelligenz gehoben werden können.

Das Projekt OncoReg hat die Vorbereitung und Durchführung einer Data-Challenge zur Registrierung von onkologischen Bilddaten der Lunge zum Ziel. Es soll ein niederschwelliger Zugang zu hochqualitativen Daten aus der translationalen, biomedizinischen Krebsforschung und der onkologischen Routineversorgung gewährt und eine Kultur des Datenteilens für Forschungszwecke gefördert werden. Die geplante Challenge zielt auf die Entwicklung von 3D-Registrierungsverfahren für Computertomographiebilddaten aus der Strahlentherapie ab, um klinisch relevante Fragestellungen in der Onkologie zu bearbeiten. Beispielsweise sollen die Informationen aus hochaufgelösten Fan-Beam Computertomographiebildern, die zur Therapieplanung in der Strahlentherapie angefertigt werden, mit Hilfe von neuartigen 3D-Registrierungsverfahren auf niedrigaufgelöste interventionelle Cone-Beam CT-Bilder übertragen werden.
Die Datengrundlage der Challenge bildet ein kuratierter Datensatz, der auf ergänzenden manuellen Annotationen von Radiologinnen und Radiologen auf bereits öffentlich zugänglichem Bildmaterial basiert, sowie ein bisher unveröffentlichter Datensatz des Projektpartners UKSH. Durch die Zurverfügungstellung qualitativ hochwertiger Annotationen anatomischer Strukturen, Landmarken und Läsionen werden Einreichungen innovativer Algorithmen und KI-Modelle, die speziell auf die Verlaufskontrolle von Lungenläsionen und die 4D-Strahlentherapie onkologischer Lungenerkrankungen abzielen, erwartet.

 

 

Die wissenschaftlichen Ziele des Projektes sind:
die Kuration eines annotierten multimodalen Fan-Beam/Cone-Beam CT Datensatzes mit manuellen Segmentierungen verschiedener Strukturen, darunter Tumor, Risikoorgane und weitere für die Radiotherapieplanung wichtige Anatomien, sowie eines weiteren annotierten Datensatzes für die Verlaufskontrolle,
die Entwicklung und Zurverfügungstellung von Deep Learning Segmentierungs-modellen sowie von KI-basierten Bildregistrierungsmodulen sowie
das Design und die Implementierung einer Plattform für Privatsphäre-erhaltendes Training von Algorithmen.

OncoReg geht über die Lösung einer einzelnen Aufgabe in der onkologischen Bildanalyse hinaus, sondern zielt auch darauf ab, der Forschungsgemeinschaft Best-Practice-Lösungen anzubieten, die an neue Anwendungen angepasst werden können.

Neben der Universität zu Lübeck ist das UKSH Lübeck beteiligt.

BMBF Projekt Förderung (2022-2024) 251.665€ (IMI 125.357€)

 

Ausgewählte Publikationen:

Hering, A., Hansen, L., Mok, T. C., Chung, A. C., Siebert, H., Häger, S., ... & Heinrich, M. P. (2022). Learn2Reg: comprehensive multi-task medical image registration challenge, dataset and evaluation in the era of deep learning. IEEE Transactions on Medical Imaging, 42(3), 697-712.