How does Radiomics actually work? – Review Wie geht Radiomics eigentlich? – Review

Abstract Personalized precision medicine requires highly accurate diagnostics. While radiological research has focused on scanner and sequence technologies in recent decades, applications of artificial intelligence are increasingly attracting scientific interest as they could substantially expand the possibility of objective quantification and diagnostic or prognostic use of image information. In this context, the term “radiomics” describes the extraction of quantitative features from imaging data such as those obtained from computed tomography or magnetic resonance imaging examinations. These features are associated with predictive goals such as diagnosis or prognosis using machine learning models. It is believed that the integrative assessment of the feature patterns thus obtained, in combination with clinical, molecular and genetic data, can enable a more accurate characterization of the pathophysiology of diseases and more precise prediction of therapy response and outcome. This review describes the classical radiomics approach and discusses the existing very large variability of approaches. Finally, it outlines the research directions in which the interdisciplinary field of radiology and computer science is moving, characterized by increasingly close collaborations and the need for new educational concepts. The aim is to provide a basis for responsible and comprehensible handling of the data and analytical methods used. Key points: Radiomics is playing an increasingly important role in imaging research. Radiomics has great potential to meet the requirements of precision medicine. Radiomics analysis is still subject to great variability. There is a need for quality-assured application of radiomics in medicine. Citation Format Attenberger UI, Langs G, . How does Radiomics actually work? – Review. Fortschr Röntgenstr 2021; 193: 652 – 657 Zusammenfassung Personalisierte Präzisionsmedizin setzt eine hochakkurate Diagnostik voraus. Während die radiologische Forschung sich in den letzten Jahrzehnten mit Scanner- und Sequenztechnologien beschäftigt hat, rücken zunehmend Anwendungen der künstlichen Intelligenz in das wissenschaftliche Interesse, da sie die Möglichkeit der objektiven Quantifizierung und diagnostischen bzw. prognostischen Nutzung von Bildinformationen substanziell erweitern könnten. In diesem Zusammenhang beschreibt der Begriff „Radiomics“ die Extraktion quantitativer Merkmale aus Bilddaten wie zum Beispiel von Computertomografie- oder Magnetresonanztomografie-Untersuchungen. Diese Merkmale werden mithilfe von Modellen des maschinellen Lernens mit Vorhersagezielen wie Diagnose oder Prognose in Zusammenhang gebracht. Man geht davon aus, dass die integrative Beurteilung der so erhobenen Merkmalsmuster in Verbindung mit klinischen, molekularen und genetischen Daten eine genauere Charakterisierung der Pathophysiologie von Erkrankungen sowie eine präzisere Vorhersage von Therapieansprechen und Outcome ermöglichen kann. In dieser Übersichtsarbeit werden der klassische Radiomics-Ansatz beschrieben und die bestehende sehr große Variabilität an Zugängen diskutiert. Abschließend werden Forschungsrichtungen skizziert, in die sich das von zunehmend enger Kollaboration zwischen Radiologie und Computerwissenschaften und der Notwendigkeit neuer Ausbildungskonzepte gekennzeichnete interdisziplinäre Feld bewegt. Ziel ist es, eine Grundlage für verantwortungsvollen, nachvollziehbaren Umgang mit eingebrachten Daten und angewandten Analysemethoden zu ermöglichen. Kernaussagen: Radiomics gewinnt einen immer größeren Stellenwert in der bildgebenden Forschung. Radiomics birgt ein großes Potenzial, den Erfordernissen der Präzisionsmedizin gerecht zu werden. Die Radiomicsanalyse unterliegt noch einer großen Variabilität. Wir benötigen eine qualitätsgesicherte Anwendung von Radiomics in der Medizin. Zitierweise Attenberger UI, Langs G, . How does Radiomics actually work? – Review. Fortschr Röntgenstr 2021; 193: 652 – 657