Der Nuklearmediziner 2019; 42(02): 148-156
DOI: 10.1055/a-0838-8080
Big data
© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Möglichkeiten zur Verbesserung der Dosimetrie und Therapieplanung in der Molekularen Radiotherapie durch maschinelles Lernen

Possibilities for improving dosimetry and therapy planning in molecular radiotherapy using machine learning
Luis David Jiménez-Franco
1   ABX-CRO Advanced Pharmaceutical Services Forschungsgesellschaft mbH, Dresden
,
Peter Kletting
2   Medizinische Strahlenphysik, Abteilung für Nuklearmedizin, Universität Ulm, Ulm
,
Gerhard Glatting
2   Medizinische Strahlenphysik, Abteilung für Nuklearmedizin, Universität Ulm, Ulm
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Publication Date:
22 July 2019 (online)

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Zusammenfassung

Die Molekulare Strahlentherapie ist eine systemische oder lokoregionäre Therapie, bei der dem Patienten ein Radionuklid oder ein radioaktiv markiertes Arzneimittel verabreicht wird. Ziel ist es, die Tumorzellen abzutöten und gleichzeitig das Normalgewebe zu schonen. Die Therapieplanung umfasst deshalb die prätherapeutische Bestimmung der zu verabreichenden Aktivitätsmenge, der Substanzmenge und der zeitlichen Abfolge möglicher die Pharmakokinetik modulierender Interventionen/Injektionen.

Der Einsatz der künstlichen Intelligenz und insbesondere des maschinellen Lernens (ML) sind in letzter Zeit immer mehr in den Fokus auch der Bildgebung und Therapie mit ionisierenden Strahlen gerückt.

In dieser Übersichtsarbeit wird ein Verfahren der individualisierten Therapieplanung für die Molekulare Strahlentherapie anhand eines Ablaufplanes vorgestellt. Dabei werden die Möglichkeiten diskutiert, durch den Einsatz von maschinellem Lernen die Therapieplanung zu verbessern.

Der Einsatz von ML besitzt ein großes Potenzial in der Dosimetrie und Behandlungsplanung in der Molekularen Strahlentherapie. Jedoch sind noch weitere Anstrengungen erforderlich, um genügend relevante Daten zu sammeln und diese mittels ML effizient zur Verbesserung der Dosimetrie und Behandlungsplanung in der Molekularen Strahlentherapie zu nutzen.

Abstract

Molecular radiotherapy is a systemic or locoregional therapy in which the patient is administered a radionuclide or a radioactively labelled drug. The aim is to kill the tumour cells while at the same time protecting the normal tissue. Therapy planning therefore includes the pretherapeutic determination of the activity to be administered, the substance quantity and the temporal sequence of possible pharmacokinetics-modulating interventions/injections.

The use of artificial intelligence and in particular machine learning (ML) has recently moved more and more into the focus of imaging and therapy with ionising radiation.

In this review, an individualised treatment planning approach for molecular radiotherapy is presented based on a flow chart. The possibilities to improve therapy planning using machine learning are discussed.

The use of ML has great potential in dosimetry and treatment planning in molecular radiotherapy. However, further efforts are needed to collect sufficient relevant data and use them efficiently with ML to improve dosimetry and treatment planning in molecular radiotherapy.