Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz
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sichtigung der unterschiedlichen Auflösung in unterschiedlichen Bereichen des Körpers, die Einbeziehung<br />
des Bildempfängers in die Berechnungen sowie die Auswertung von Bildqualitätsparametern.<br />
Im Verlauf der Projektarbeiten stellte es sich jedoch heraus, dass der ursprüngliche Plan, hoch aufgelöste<br />
Teilkörpermodelle in die ansonsten unverändert grob aufgelösten Ganzkörpermodelle einzufügen und mit diesen<br />
hybriden Voxelmodellen Rechnungen zur Bildgebungssimulation zu machen, nicht zielführend war. Erste<br />
Simulationsrechnungen zur Bildqualität zeigten, dass die Auflösung des Ganzkörperphantoms zu grob ist im<br />
Vergleich zum hoch aufgelösten Teilkörperphantom und das simulierte Röntgenbild infolgedessen zu stufig<br />
ist. Dies betrifft insbesondere die Ränder von Objekten, die einen starken Absorptionskontrast zu ihrer unmittelbaren<br />
Umgebung haben, wie z. B. die Rippen. Diese Stufigkeit überdeckt die Feinstrukturen in den hoch<br />
aufgelösten Teilkörperbereichen und verhindert so deren Erkennbarkeit. Daneben gestaltete sich die Erzeugung<br />
hochaufgelöster Datensätze der Lunge und der Mamma erheblich schwieriger als ursprünglich antizipiert.<br />
Dies führte zu einem erheblich größeren Arbeitsaufwand, der in diesem Ausmaß bei der Projektplanung<br />
nicht abzusehen war und der folglich zu einer Reduzierung des Arbeitsumfangs in den weiteren Arbeitspaketen<br />
geführt hat.<br />
TB 04<br />
Ergebnisse<br />
4. DURCHFÜHRUNG<br />
4.1 ERSTELLUNG VON HYBRIDEN VOXELMODELLEN<br />
4.1.1 Ganzkörperphantome in normaler Auflösung<br />
Das Voxelmodell Klara wurde aus dem Ganzkörper-CT (Computertomographie)-Bilddatensatz einer Leukämiepatientin<br />
im Alter von 43 Jahren erstellt. Das Phantom ist 1,63 m hoch und wiegt 60 kg. Somit gleicht Klara<br />
in etwa dem weiblichen Referenzmenschen. Das Phantom verfügt über 88 unterschiedliche Organe und Gewebe;<br />
die Voxelauflösung beträgt 1,765 x 1,765 x 4,84 mm 3 . Dieses Phantom war bereits zu Projektbeginn<br />
verfügbar.<br />
4.1.2 Hochaufgelöste Teilkörperphantome<br />
Bilddatensätze der Lunge und der weiblichen Brust mit der <strong>für</strong> dieses Projekt erforderlichen sehr hohen Auflösung<br />
standen nicht zur Verfügung. Es konnten jedoch anatomische Präparate einer weiblichen Brust und<br />
eines Lungenflügels <strong>für</strong> die Zwecke des Projekts verwendet werden. Von diesen beiden Präparaten sollten<br />
hoch aufgelöste CT-Untersuchungen angefertigt werden. Wegen der geforderten sehr hohen Bildauflösung<br />
von ca. 50 μm in allen Dimensionen war es erforderlich, diese Aufnahmen an einem Spezialgerät anzufertigen.<br />
4.1.3 Hochauflösende CT-Scans<br />
Zur Erstellung der hochaufgelösten Datensätze wurden zwei Kooperationen mit Gruppen arrangiert, die<br />
CT-Geräte mit hoher Auflösung betreiben.<br />
In der Frühphase des Projekts war nur ein experimentelles Gerät am Center for Gamma-Ray Imaging der Universität<br />
von Tucson, Arizona (USA) bekannt und erreichbar, das eine genügend hohe Auflösung bei gleichzeitig<br />
möglichst großem Messfeld bot. Trotzdem war die verfügbare maximale Objektgröße so gering, dass das Präparat<br />
nicht in einem Stück in diesem Gerät gescannt werden konnte. Daraufhin wurde beschlossen, die präparierte<br />
Mamma in geeignet große Teile zerlegen zu lassen und in drei Stücken zu scannen. Ein <strong>für</strong> die Erstellung<br />
eines hochaufgelösten Voxelmodells geeigneter Bilddatensatz konnte auf Grund von Artefakten bei der Rekonstruktion<br />
der Bilddaten durch die Mitarbeiter der kooperierenden Gruppe dennoch nicht erstellt werden. Nach<br />
mehreren erfolglosen Versuchen wurden die drei Teile des Präparats wieder zurückgesandt.<br />
Nach Beginn der Aufnahmen in Tucson wurde bekannt, dass der Lehrstuhl von Prof. Dr. Franz Pfeiffer an der<br />
Physik-Fakultät der TU München ein hochauflösendes CT betreibt, das auf eine Bohrung völlig verzichtet und<br />
dementsprechend auch größere Objekte in variabler Vergrößerung aufnehmen kann. Auf diesem Gerät wurde<br />
das Mammapräparat in der Folge in mehreren Versuchen aufgenommen. Auf Grund der Größe des Präparats<br />
mussten die Einzelteile des Mammapräparats entlang ihrer Längsachse in jeweils drei getrennten Arbeitsgängen<br />
gescannt werden. Die Fusion dieser Teile zu einem gesamten dreidimensionalen Datensatz benötigte<br />
wiederum erheblichen Mehraufwand bei der Verarbeitung der Bilddaten. Letztendlich konnten Rohdatensätze<br />
mit einer Auflösung von ca. 86-95 µm Voxelgröße <strong>für</strong> die drei geschnittenen Teile des komprimierten<br />
Mammapräparats gewonnen werden.<br />
Das Lungenpräparat, das als Leihgabe selbstverständlich nicht beschädigt werden durfte, wurde ausschließlich<br />
am Gerät im Institut von Prof. Pfeiffer aufgenommen. Auch hier gilt, dass das Lungenpräparat in drei ge-<br />
Ergebnisse der abgeschlossenen Forschungsvorhaben im Jahr <strong>2012</strong> - TB 04 41