Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz

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