Ziel der Gruppe ist es, den Behandlungserfolg der Strahlentherapie (Tumorheilung, Nebenwirkungen) mittels statistischer Modellierung vorherzusagen. Dies soll die Grundlage bieten, um Patienten noch gezielter für individuelle Therapien auswählen zu können. Zur Erstellung der Modelle werden klinische Daten sowie genetische und radiologische Informationen verwendet. Da für jeden Patienten viele Variablen zur Verfügung stehen, werden maschinelle Lernverfahren eingesetzt, um (a) die wichtigsten Variablen zu finden (Signatur) und (b) Modelle zur Vorhersage des klinischen Erfolgs aufzustellen. Aktuell arbeitet die Gruppe zum Beispiel an Modellen, die Daten von circa 300 Patienten (etwa zur Aktivierung bestimmter Gene, zu Alter, Geschlecht und Tumorstadium, zur klinischen Bildgebung) mit Informationen zum Wiederauftreten von Kopf-Hals-Tumoren verknüpfen. Diese und weitere generierte Modelle werden anhand von externen Datensätzen validiert. Falls erfolgreich, sollen sie in prospektiven klinischen Studien dazu dienen, Patienten für verschiedene Behandlungsoptionen auszuwählen. Die bei der Erstellung der Modelle gewonnene Kombination aller verfügbaren "Omics"-Daten (zum Beispiel Daten zu Genen oder Proteinen) soll weiterhin verwendet werden, um die molekularen Mechanismen der Krebsentstehung und Strahlenwirksamkeit besser zu verstehen. Ein wichtiger Fokus der Gruppe liegt zudem auf der Analyse klinischer Bilddaten, sogenannten Radiomics-Analysen. Im Rahmen der Image Biomarker Standardization Initiative trägt die Gruppe trägt wesentlich zur Standardisierung solcher Analysen bei.
Ein weiteres Ziel der Gruppe ist es die relative biologische Wirksamkeit von Protonen besser zu verstehen, um den Vorteil der Protonentherapie im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie mit Photonen weiter zu verbessern. Dazu werden validierte Modelle zur Normalgewebskomplikationswahrscheinlichkeit (NTCP) (d.h. Modelle, die die Wahrscheinlichkeit von Nebenwirkungen vorhersagen) verwendet und gegebenenfalls angepasst. Die Entwicklung neuer NTCP-Modelle sowie von Modellen zur Tumorkontrolle wird ebenfalls angestrebt. Die Gruppe unterstützt zudem andere Forschungsgruppen am OncoRay bei statistischen Fragestellungen.
