In dieser Arbeit wurden 48 Patienten nach multimodaler Tumortherapie bei lokal fortgeschrittenem Rektumkarzinom im Rahmen der CAO/ARO/AIO-04-Studie untersucht. Die Patienten wurden neoadjuvant radiochemotherapiert und entweder in Arm A mit 5-FU (1. und 5. RTx-Woche, 1000 mg/m2/Tag) oder in Arm B mit 5-FU und Oxaliplatin (5-FU Tag 1-14 und Tag 22-35, 250 mg/m2/Tag; Oxaliplatin Tag 1,8,22,29, 50 mg/m2/Tag) zusätzlich zur Bestrahlung mit 50,4 Gy (1,8 Gy/Tag; 3DCRT oder IMRT oder VMAT oder VMAT und 3DCRT) behandelt. Bei Nachsorgeuntersuchungen (NS) 1 und 2 Jahre nach Therapieende wurde die Spättoxizität nach LENT/SOMA-Kriterien erfasst. Blutproben wurden akquiriert zur Durchführung des Mikronukleustests (MNT), eines zuverlässigen und einfach durchführbaren Tests zur Darstellung genomischer Schäden in peripheren Blutlymphozyten (PBL). Innerhalb des Kollektivs trat eine interindividuelle Variabilität der Mikrokern(MK)-Ausbeuten auf, die nur zum Teil (Effekt des Geschlechts bei BE 1y) durch Patientenalter und geschlecht, Bestrahlungsart und –volumina und Zeitpunkte der NS erklärt werden konnte. Bezogen auf einzelne Patienten traten im Verlauf der NS konstant hohe bzw. niedrige MK-Ausbeuten auf. Im Vorfeld konnte eine Zunahme der MK-Ausbeuten im Verlauf der RCT gezeigt werden (Helms 2010; Hennies 2010; Wolff et al. 2011b). Die MK-Ausbeuten waren jeweils 1 Jahr und 2 Jahre nach Ende der RCT signifikant (p<0,0001) über dem Level von vor Beginn der RCT. Die MK-Ausbeuten lagen bei beiden NS signifikant (p<0,0001) unter dem Level des Endes der RCT. Für die Gesamt-, Rektum- und Hautspättoxizität bestand keine Korrelation mit dem Ausmaß der MK-Ausbeuten. Die Befunde im Bereich der Blase sollten weiter beobachtet werden, da ein Zusammenhang zwischen dem Grad der Blasenspättoxizität und den MK-Ausbeuten bei der 1. NS bestand. Auf der einen Seite kann vermutet werden, dass genetische Faktoren (Radiosensitivität) interindividuelle Schwankungen der MK-Ausbeuten erklären könnten. Auf der anderen Seite könnten dezidiertere Kenntnisse der Einflussvariablen (z. B. integrale Dosis des Knochenmarks) zur Klärung beitragen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit könnten die Kenntnis der Relation experimentell darstellbarer zytogenetischer Schäden und klinischer Folgen einer multimodalen Tumortherapie bei einzelnen Patienten verbessern.

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Background: In an aging society, the incidence and relevance of rectal cancer as one of the most frequent gastrointestinal cancers gains in importance. Excellent surgery and up-to-date multimodal treatments are essential for adequate oncological results and good quality of life. Summary: In this review, we describe modern developments in rectal cancer surgery and its embedment in modern multimodal therapy concepts. Key Message: Distinguished interdisciplinary cooperation combined with an outstanding surgical expertise is the basic requirement for an optimal treatment of rectal cancer. Thus, high standards of oncological outcome and patient’s quality of life can be achieved. Due to its localization within the rectum, rectal cancers are divided into tumors of the lower (0–6 cm), middle (6–12 cm), and upper (12–16 cm) third, assessed by rigid rectoscopy measured from the anal verge to the lower tumor margin. This classification is essential for the surgical strategy [2].

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Personalized treatment strategies for oncological patient management can improve outcomes of patient populations with heterogeneous treatment response. The implementation of such a concept requires the identification of biomarkers that can precisely predict treatment outcome. In the context of this thesis, we develop and validate biomarkers from multimodal imaging data for the outcome prediction after treatment in patients with locally advanced rectal cancer (LARC) and in patients with newly diagnosed glioblastoma multiforme (GBM), using conventional feature-based radiomics and deep-learning (DL) based radiomics. For LARC patients, we identify promising radiomics signatures combining computed tomography (CT) and T2-weighted (T2-w) magnetic resonance imaging (MRI) with clinical parameters to predict tumour response to neoadjuvant chemoradiotherapy (nCRT). Further, the analyses of externally available radiomics models for LARC reveal a lack of reproducibility and the need for standardization of the radiomics process. For patients with GBM, we use postoperative [11C] methionine positron emission tomography (MET-PET) and gadolinium-enhanced T1-w MRI for the detection of the residual tumour status and to prognosticate time-to-recurrence (TTR) and overall survival (OS). We show that DL models built on MET-PET have an improved diagnostic and prognostic value as compared to MRI.

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