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MAST - Vollautomatische volumetrische Gesamttumorlastsegmentierung auf konsekutiven Ganzkörper-CTs

In der modernen Krebsforschung fallen immer umfangreichere Datensätze an (Big Data). Die Daten stammen unter anderem aus molekularen und biochemischen Analysen, Bildgebungsverfahren, klinischen Studien. Teilweise bilden diese Daten auch Krankheitsverläufe von Patientinnen und Patienten ab. Neue computergestützte Ansätze der Datennutzung, modernste Methoden der Künstlichen Intelligenz bzw. des Maschinellen Lernens bergen ein großes Potenzial bei der Analyse und Extraktion solcher forschungsrelevanten Informationen. Mit dieser Förderrichtlinie im Rahmen der Nationalen Dekade gegen Krebs beabsichtigt das BMBF, Forschungsgruppen aus dem Bereich der Datenanalyse einen niederschwelligen Zugang zu hochqualitativen Daten aus der translationalen, biomedizinischen Krebsforschung und der onkologischen Routineversorgung zu ermöglichen. Zeitgleich arbeiten Forschende aus den Bereichen der Datengewinnung und Datenanalyse eng zusammen, um klinisch relevante onkologische Fragen anzugehen. Darüber hinaus soll die Kultur des Datenteilens für Forschungszwecke gefördert werden.

In dem Projekt MAST wird erstmalig ein vollständig volumetrisch annotierter Datensatz aus computertomografischen Bildern von Metastasen erstellt. Konkret werden Aufnahmen von ca. 10.000 Metastasen von 413 Patientinnen und Patienten mit zusätzlichen Informationen etikettiert, um sie für Maschinen lesbar und für weitere Analysen verfügbar zu machen. Ziel ist es, dass dieser Datensatz zum Training für Algorithmen der Künstlichen Intelligenz genutzt werden kann. Der qualitätsgesicherte Testdatensatz wird nach Projektende öffentlich zugänglich gemacht, um auch anderen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu ermöglichen, ihre informationstechnologischen Werkzeuge trainieren und verbessern zu können.

Teilprojekte

Universität Tübingen

Förderkennzeichen: 01KD2417A
Gesamte Fördersumme: 208.900 EUR
Förderzeitraum: 2024 - 2026
Projektleitung: Dr. Felix Peisen
Adresse: Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Medizinische Fakultät, Radiologische Universitätsklinik (Department), Abt. Diagnostische und Interventionelle Radiologie
Hoppe-Seyler-Str. 3
72076 Tübingen

Universität Tübingen

Krebspatientinnen und -patienten bekommen während und nach ihrer Therapie regelmäßig Computertomographie-(CT)-Untersuchungen, um die Wirkung der Behandlung zu überprüfen. Auf den CT-Bildern messen Radiologen die Tumorgrößen und vergleichen sie mit der Voruntersuchung. Es gibt zwar einen Standard für die Beurteilung, aber aus Zeitgründen kann er nicht immer befolgt werden und der Befund hängt vom Radiologen ab, der ihn erstellt hat. Künstliche Intelligenz (KI) kann hier helfen, indem sie die Größe eines Tumors automatisch bestimmt und ihn in Folgeuntersuchungen selbstständig wiederfindet. Sie kann sogar statt des heute üblichen Durchmessers ein 3D-Volumen angeben. Ein solches KI-Modell muss jedoch auf einer großen Menge von CT-Bildern mit manuell markierten Metastasen trainiert werden. So ein Datensatz mit Metastasen in verschiedenen Organen und mit Verlaufsuntersuchungen desselben Patienten ist bisher nicht öffentlich verfügbar. Daher ist es für Forschende schwer, eine KI für dieses Problem zu entwickeln. Es soll ein Datensatz bereitgestellt werden, der CT-Bilder aus zwei Kliniken von 413 Patientinnen und Patienten und mehr als 10.000 Metastasen enthält. Neben der Veröffentlichung des Datensatzes, soll auch ein Wettbewerb ausgerichtet werden, um Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu motivieren, in diesem wichtigen Feld zu arbeiten.

Fraunhofer MEVIS

Förderkennzeichen: 01KD2417B
Gesamte Fördersumme: 150.498 EUR
Förderzeitraum: 2024 - 2026
Projektleitung: Dr. Tanja Loßau
Adresse: Fraunhofer Gesellschaft e.V., Institut für Digitale Medizin
Max-von-Laue-Str. 2
28359 Bremen

Fraunhofer MEVIS

Die Messung von (metastasierten) Tumoren mittels aufeinanderfolgender Computertomographie (CT)-Scans ist entscheidend für die Beurteilung des Therapieerfolges. Diese Messungen werden in der Regel manuell von Radiologen durchgeführt. Trotz standardisierter Response-Kriterien, ist die Bewertung longitudinaler Veränderungen zeitaufwendig und birgt das Risiko einer Variabilität zwischen den Bewertenden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, kann eine durch künstliche Intelligenz (KI) unterstützte Läsions-Nachverfolgung und Segmentierung eingesetzt werden. Bei ausreichendem Training könnten solche Modelle schnell und zuverlässig longitudinale zeitabhängige Veränderungen erfassen und zusätzliche tumor-assoziierte Informationen, wie das Gesamtvolumen oder longitudinale volumetrische Änderungen, liefern. Dadurch würden weitere Parameter, über durchmesser-basierte Messungen hinaus, möglich, was die Bewertung des Ansprechens bei metastasierten Tumoren verbessern kann. Um KI-basierte Tracking- und Segmentierungsmodelle zu implementieren, sind große repräsentative Trainingsdatensätze mit zuvor volumetrisch annotierten Läsionen in multiplen Organen erforderlich. Bisher stehen der Öffentlichkeit und wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht genügend longitudinale Ganzkörper-Trainingsdatensätze zur Verfügung, was die Implementierung verbesserter Algorithmen verhindert. Das Ziel ist, einen vollständig volumetrisch annotierten Ganzkörper-Datensatz aus konsekutiven CT-Untersuchungen von 413 Patientinnen und Patienten bereitzustellen, die eine disseminierte metastatische Erkrankung (>10.000 metastatische Läsionen) in verschiedenen Organen aufwiesen. Darüber hinaus soll ein zweiter Test-Datensatz einer unabhängigen Institution inkludiert werden. Das Ziel ist, den Datensatz öffentlich zu teilen und anschließend in einem Wettbewerb ("Data-Challenge") zu verwenden, um die entwickelten Algorithmen und Algorithmen anderer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu testen, analysieren und evaluieren.

Universitätsmedizin Mainz

Förderkennzeichen: 01KD2417C
Gesamte Fördersumme: 173.596 EUR
Förderzeitraum: 2024 - 2026
Projektleitung: Prof. Ahmed Othman
Adresse: Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Klinik und Poliklinik für Neuroradiologie
Langenbeckstr. 1
55131 Mainz

Universitätsmedizin Mainz

Krebspatientinnen und -patienten bekommen während und nach ihrer Therapie regelmäßig Computertomographie-(CT)-Untersuchungen, um die Wirkung der Behandlung zu überprüfen. Auf den CT-Bildern messen Radiologen die Tumorgrößen und vergleichen sie mit der Voruntersuchung. Es gibt zwar einen Standard für die Beurteilung, aber aus Zeitgründen kann er nicht immer befolgt werden und der Befund hängt vom Radiologen ab, der ihn erstellt hat. Künstliche Intelligenz (KI) kann hier helfen, indem sie die Größe eines Tumors automatisch bestimmt und ihn in Folgeuntersuchungen selbstständig wiederfindet. Sie kann sogar statt des heute üblichen Durchmessers ein 3D-Volumen angeben. Ein solches KI-Modell muss jedoch auf einer großen Menge von CT-Bildern mit manuell markierten Metastasen trainiert werden. So ein Datensatz mit Metastasen in verschiedenen Organen und mit Verlaufsuntersuchungen desselben Patienten ist bisher nicht öffentlich verfügbar. Daher ist es für Forschende schwer, eine KI für dieses Problem zu entwickeln. Es soll ein Datensatz bereitgestellt werden, der CT-Bilder aus zwei Kliniken von 413 Patientinnen und Patienten und mehr als 10.000 Metastasen enthält. Neben der Veröffentlichung des Datensatzes, soll auch ein Wettbewerb ausgerichtet werden, um Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu motivieren, in diesem wichtigen Feld zu arbeiten.