Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz
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3. METHODIK<br />
3.1 FUNKTIONELLE BILDGEBUNG FÜR DIE BIOLOGISCH-ADAPTIERTE STRAHLENTHERAPIE<br />
Konkret wurden drei Bildgebungstechniken untersucht, nämlich<br />
1. das H-1-Chemical-Shift-Imaging (H-1-CSI) an einem 3-T-MR-System, sowie<br />
2. die dynamische PET-Bildgebung unter Verwendung des Glukoseanalogons F-18-Fluordesoxyglukose<br />
(FDG-PET) in Kombination mit<br />
3. der dynamischen kontrastverstärkten (DCE) CT an einem modernen PET/CT-System.<br />
Die dynamisch akquirierten FDG-PET- und DCE 1) -CT-Daten wurden mittels tracerkinetischer Modelle analysiert,<br />
um den Energiestoffwechsel bzw. die Mikrozirkulation zu quantifizieren. Die Relevanz dieser Ansätze<br />
<strong>für</strong> die Strahlentherapie sollte im Rahmen einer klinischen Studie bei Patienten mit Hirnmetastasen untersucht<br />
werden.<br />
TB 04<br />
Ergebnisse<br />
3.2 WIRKUNG STATISCHER MAGNETFELDER AUF DIE MIKROZIRKULATION<br />
Um die Wirkung statischer Magnetfelder auf die Mikrozirkulation in der Muskulatur des Menschen zu quantifizieren,<br />
sollten Perfusionsmessungen an Probanden an drei Ganzkörper-MR-Systemen durchgeführt werden,<br />
die bei unterschiedlichen magnetischen Flussdichten von 1,5, 3 und 7 T betrieben werden. Die MR-Systeme<br />
werden hierbei sowohl <strong>für</strong> die Erzeugung eines sehr hohen und homogenen statischen Magnetfeldes in<br />
der Muskulatur als auch <strong>für</strong> die Durchführung von MR-Perfusionsmessungen genutzt. Um den Einfluss der<br />
Gefäßorientierung relativ zum Feld berücksichtigen zu können, sollten die Messungen gleichzeitig in Muskelregionen<br />
durchgeführt werden, die senkrecht und parallel zum statischen Magnetfeld orientiert sind.<br />
4. DURCHFÜHRUNG<br />
4.1 FUNKTIONELLE BILDGEBUNG FÜR DIE BIOLOGISCH-ADAPTIERTE STRAHLENTHERAPIE<br />
4.1.1 Bestimmung von Metabolitkarten mittels H-1-CSI<br />
Die CSI-Untersuchungen wurden an einem 3-T-MR-Tomographen (Magnetom TIM) durchgeführt. Für die Erfassung<br />
der Abbildungseigenschaften der implementierten 2D-Sequenz wurden Messungen an Zylindern unterschiedlichen<br />
Durchmessers (zur Bestimmung von Recovery-Faktoren) sowie an einem anatomischen Hirnphantom<br />
durchgeführt, die jeweils mit einer Metabolitlösung (Laktat, Cholin, Creatin und N-Acetylaspartat<br />
(NAA)) befüllt wurden.<br />
4.1.2 Quantifizierung des Energiestoffwechsels von Hirnmetastasen mittels FDG-PET<br />
Die PET/CT-Untersuchungen erfolgten am Biograph mCT. Für dieses System wurde sowohl die räumliche<br />
Auflösung als auch die Bildqualität <strong>für</strong> verschiedene Rekonstruktions-Algorithmen (FBP 2) , OSEM 3) , TrueX 4) ;<br />
mit und ohne „time-of-flight“ (TOF) Option) bestimmt. Darüber hinaus wurden anhand von Phantommessungen<br />
Recovery-Faktoren <strong>für</strong> Zylinder und Kugeln (als Modell <strong>für</strong> Hirnmetastasen) bestimmt sowie Messungen<br />
am Hirnphantom durchgeführt. Für die tracerkinetische Auswertung dynamisch akquirierter FDG-Bildserien<br />
wurde ein Zweikompartimentemodell implementiert.<br />
4.1.3 DCE-CT-Messung zur Bestimmung der Mikrozirkulation in Hirnmetastasen<br />
Zur Optimierung der vorgesehenen DCE-CT-Untersuchungen wurden Phantomexperimente durchgeführt,<br />
bei denen das Strom-Zeit-Produkt systematisch variiert wurde. Als Ausgangspunkt diente das vom Hersteller<br />
<strong>für</strong> die Infarktdiagnostik implementierte Perfusionsprotokoll (Röhrenspannung: 80 kV, Strom-Zeit-Produkt:<br />
270 mAs, CTDI vol : 429 mGy, Schichtdicke der rekonstruierten CT-Bilder: 8 mm, Bildmatrix: 512 x 512).<br />
4.1.4 Bildkorrelation<br />
Für die räumliche Korrelation der mit den verschiedenen funktionellen Bildgebungstechniken akquirierten Patientenbilder<br />
wurde ein Software-Programm entwickelt.<br />
1)<br />
Dynamic contrast enhanced<br />
2)<br />
Filter Backprojection<br />
3) Ordered Subset Expectation Maximisation<br />
4) ein Rekonstruktionsalgorithmis <strong>für</strong> PET<br />
Ergebnisse der abgeschlossenen Forschungsvorhaben im Jahr <strong>2012</strong> - TB 04 33