Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM)

Physik der Medizinischen Bildgebung (INM-4)

TECHNISCHE ASPEKTE DER MR-PET

Der Hybrid-Scanner 3TMR-PET besteht aus einem hochauflösenden BrainPET, das von Siemens neu entwickelt wurde und einen kommerziellen 3T MRT MAGNETOM Trio, während der 9,4TMR-PET den BrainPET mit einem in Zusammenarbeit zwischen dem Forschungszentrum Jülich und Siemens gebauten MRT mit einer Feldstärke von 9,4 T kombiniert. Der BrainPET ist ein kompakter 72 cm langer Zylinder mit einem äußeren Durchmesser von 60 cm, so dass er genau in die Öffnung des Magneten passt.

Der inneren Durchmesser des BrainPET beträgt 32 cm und bietet Platz für eine Birdcage Kopfspule, mit der die Radiofrequenzsignale gesendet und empfangen werden können sowie für eine innen liegende Achtkanal-Empfangsspule. Der BrainPET besteht aus 32 mit Kupferblech abgeschirmten Kassetten, die jeweils sechs Detektomodule enthalten und einen axiales Gesichtsfeld von 19,2 cm abdecken. Der zum Patienten zeigende Teil des Detektormoduls beherbergt eine Matrix von 12 mal 12 einzelnen, 2.5 x 2.5 x 20 mm3 großen Szintillationskristallen aus LSO (Lutetiumoxysilikat), die an eine 3 mal 3 Matrix von Avalanche Photodioden (APD) gekoppelt ist.

Die APDs Werden durch das Magnetfeld nicht beeinträchtigt und ersetzen deshalb die herkömmlichen Photomultplier, deren Verwendung in einem Magnetfeld nicht möglich ist. Da die APD sehr temperaturempfindlich sind, wird die Temperatur des BrainPET durch gekühlte Luft stabilisiert.

Die Ausgangssignale der PDS werden vor verstärkt und über lange Kabel zu der Filterplatten geleitet und von dort zur Datenaufnahmeelektronik. Hier werden die Koinzidenzereignisse gespeichert, so dass Bilder rekonstruiert werden können wie es unter (link zu Technische Aspekte der Positronen-Emissions-Tomographie) beschrieben ist. Der BrainPET bietet im Zentrum eine ausgezeichnete Bildauflösung mit einem Wert von 3 mm.

Projekte

BrainPET-7T

Das Ziel des BrainPET-7T Projekts: Die Entwicklung einer neuen Generation von UHF-MRI kompatiblen, fortschrittlichen PET-Einsätzen für den speziellen Zweck der Neurobildgebung, die nach Abschluss des Projekts an ein Unternehmen zur Markteinführung lizenziert werden können.

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Schwächungskorrekturen für MR-PET

Gegenwärtige MR-PET-Kombinationsgeräte, die eine simultane Bildgebung beider Modalitäten gestatten, bieten keine Möglichkeit für Transmissionsmessungen mit dem Ziel einer PET-basierten gemessenen Schwächungskorrektur.

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Das Ziel des BrainPET-7T Projekts: Die Entwicklung einer neuen Generation von UHF-MRI kompatiblen, fortschrittlichen PET-Einsätzen für den speziellen Zweck der Neurobildgebung, die nach Abschluss des Projekts an ein Unternehmen zur Markteinführung lizenziert werden können.

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Quantitative PET Bildgebung im MRPET

Von der PET Bildern wird nicht nur eine sehr gute Bildqualität erwartet, sondern sie sollen auch quantitative Daten über metabolische Funktionen bereitstellen. Zur Erreichung dieses Ziels haben wir Methoden entwickelt und implementiert, um Bilder zu quantifizieren.

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Entwicklung iterativer Rekonstruktionsmethoden

PET-Bilder, die mit iterativen Verfahren wie dem Maximum Likelihood Expectation Maximisation (MLEM) oder Ordered Subset Expectation maximisation (OSEM) Algorithmus rekonstruiert werden, zeichnen sich durch ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis aus

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Von der PET Bildern wird nicht nur eine sehr gute Bildqualität erwartet, sondern sie sollen auch quantitative Daten über metabolische Funktionen bereitstellen. Zur Erreichung dieses Ziels haben wir Methoden entwickelt und implementiert, um Bilder zu quantifizieren.

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Entwicklung und Optimierung von MRPET-Anwendungen

Dynamische PET-Untersuchungen wie z.B. diejenigen von Tumorpatienten nach Injektion von [18F]-Fluor-Ethyl-Tyrosine (FET) dauern 50 min. Während dieses Zeitraums können mehrere MR-Sequenzen aufgenommen werden.

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