Molekulare Bildgebung mit PET (H. Harke)
Molekulare Bildgebung mit PET (H. Harke)
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<strong>Molekulare</strong> <strong>Bildgebung</strong> in der Nuklearmedizin -<br />
__________________________________________________<br />
1<br />
Positronen-Emissions-Tomographie<br />
Heinrich <strong>Harke</strong><br />
Medizinphysik-Experte<br />
Klinik für Nuklearmedizin<br />
Medizinische Hochschule Hannover<br />
MHH
<strong>PET</strong>-Radiopharmaka<br />
F-18 - FDG Glukosemetabolismus Kardiologie, Neurologie, Onkologie<br />
O-15 - Wasser Perfusion Kardiologie, Neurologie<br />
N-13 - Ammoniak Perfusion Kardiologie<br />
C-11 - Methionin Aminosäurestoffwechsel Kardiologie<br />
__________________________________________________<br />
2<br />
• Weitere Radiopharmaka:<br />
F-18-Fluorid, F-18-DOPA, C-11 - Acetat, C-11 - HED<br />
• Halbwertszeiten<br />
F-18: 109,7 min; O-15: 2,0 min; N-13: 10,0 min; C-11: 20,4 min<br />
MHH
Koinzidenz<br />
__________________________________________________<br />
3<br />
MHH
„Trues“ - Wahre Koinzidenzen<br />
∆E energy window<br />
• eine Vernichtung<br />
• Detektion innerhalb des<br />
Koinzidenzfensters<br />
• Energie innerhalb des<br />
Energiefensters<br />
∆E energy window<br />
• trues = const * activity<br />
__________________________________________________<br />
4<br />
MHH
„Randoms“ - Zufällige Koinzidenzen<br />
• zwei Vernichtungen<br />
• Detektion innerhalb des<br />
Koinzidenzfensters<br />
• Energie innerhalb des<br />
Energiefensters<br />
• randoms = const * activity²<br />
__________________________________________________<br />
5<br />
MHH
„Scatter“ - Gestreute Koinzidenzen<br />
• eine Vernichtung<br />
• Detektion innerhalb des<br />
Koinzidenzfensters<br />
• Energieverlust durch<br />
Streuprozess<br />
• aber Energie noch<br />
innerhalb des<br />
Energiefensters<br />
• scatter ~ Objektabhängig<br />
__________________________________________________<br />
6<br />
MHH
Korrektur der Absorption<br />
• Patient absorbiert einen Teil der Strahlung<br />
• Absorption ist objektabhängig<br />
• Absorption kann korrigiert werden, wenn<br />
Dichteverteilung bekannt ist<br />
• Messung der Dichteverteilung<br />
- externe Quellen Cs-137, Ge-68<br />
- CT<br />
__________________________________________________<br />
7<br />
MHH
Korrektur der „scatter“<br />
• Streuung ist objektabhängig<br />
• Streuung kann korrigiert werden, wenn<br />
Dichteverteilung bekannt ist<br />
• Individuelle Modellierung der Scatter-Verteilung<br />
(Watson-Algorithmus)<br />
Emission Transmission “scatter” korrigiert<br />
__________________________________________________<br />
8<br />
MHH
Korrektur der „randoms“<br />
• Kürzeres Koinzidenzfenster<br />
• Korrektur in „real-time“ für jede Projektionslinie <strong>mit</strong><br />
einem verzögertem Koinzidenzfenster<br />
Ereignis 1<br />
Ereignis 2<br />
Ereignis 3<br />
__________________________________________________<br />
9<br />
Koinzidenzfenster<br />
verzögertes<br />
Koinzidenzfenster<br />
Zeitachse<br />
MHH
Optimierung durch 3-D<br />
Die 2-D Geometrie verwendet<br />
Abschirmungen (Septen) vor den<br />
Detektoren um den Akzeptanzwinkel<br />
für Koinzidenzereignisse<br />
einzuschränken. Dadurch wird die<br />
Empfindlichkeit des Systems<br />
eingeschränkt und führt zu längeren<br />
Aufnahmezeiten.<br />
In der 3-D Geometrie wird keine<br />
Abschirmung verwendet und der<br />
Akzeptanzwinkel ist maximal. Die<br />
Empfindlichkeit des Systems ist<br />
deutlich höher und bietet Flexibilität<br />
für geringere Patientendosis oder<br />
kürzere Aufnahmenzeiten.<br />
__________________________________________________<br />
10<br />
MHH
Noise Equivalent Countrate (NEC)<br />
__________________________________________________<br />
11<br />
• Der statistische Fehler eines <strong>PET</strong>-Systems ergibt sich<br />
im wesentlichen aus "randoms" und "scatter"<br />
• Vergleich <strong>mit</strong> einem System ohne "randoms" und<br />
"scatter"<br />
NEC<br />
=<br />
t<br />
+<br />
s<br />
t<br />
2<br />
+<br />
(2) r<br />
• NEC beschreibt die effektive Zählrate des <strong>PET</strong>-<br />
Scanners als eine Funktion der Aktivität im Sichtfeld<br />
MHH
Noise Equivalent Countrate (NEC)<br />
__________________________________________________<br />
12<br />
MHH
<strong>PET</strong> - Scanner 1996<br />
Transmission<br />
3 min x 5<br />
Emission<br />
5 min x 5<br />
Quellenbewegung<br />
30sec x 5<br />
Gesamtuntersuchungszeit<br />
43 min for 75 cm axiale Aufnahmelänge.<br />
__________________________________________________<br />
13<br />
MHH
<strong>PET</strong>/CT - Scanner 2004<br />
Transmission<br />
12 sec x 1<br />
Emission<br />
3 min x 5<br />
Gesamtuntersuchungszeit<br />
16 min for 75 cm axiale Aufnahmelänge.<br />
__________________________________________________<br />
14<br />
MHH
<strong>PET</strong>/CT<br />
Welche Vorteile hat <strong>PET</strong>/CT ?<br />
• Reduzierung der Untersuchungszeit<br />
• Anatomische Lokalisation<br />
• Überlagerte anatomische und metabolische<br />
Bilder<br />
__________________________________________________<br />
15<br />
ONE SCAN, ONE INTEGRATED DIAGNOSIS<br />
MHH
__________________________________________________<br />
16<br />
MHH
<strong>PET</strong>/CT - Beispiel<br />
__________________________________________________<br />
17<br />
A. FDG <strong>PET</strong> B. CT<br />
C. Fused:<br />
58% <strong>PET</strong>/ 42% CT<br />
MHH
<strong>PET</strong>/CT - Beispiel<br />
Non-Hodgkin Lymphom<br />
__________________________________________________<br />
18<br />
MHH
<strong>PET</strong>/CT - Beispiel<br />
Hochmalignes Non-Hodgkin Lymphom, Erstuntersuchung 24.01.02<br />
MM 080957<br />
__________________________________________________<br />
SUV max = 23,0<br />
19<br />
MHH
<strong>PET</strong>/CT - Beispiel<br />
Hochmalignes Non-Hodgkin Lymphom, Z.n. 6 x CHOP<br />
Untersuchung 15.07.02<br />
MM 080957<br />
__________________________________________________<br />
SUV max = 10,4<br />
20<br />
MHH
<strong>PET</strong>/CT - Beispiel<br />
Hochmalignes Non-Hodgkin Lymphom, Z.n. 12 x CHOP<br />
Untersuchung 03.12.02<br />
MM 080957<br />
__________________________________________________<br />
SUV max = 0<br />
21<br />
MHH
<strong>PET</strong> und <strong>PET</strong>/CT - Zukunft<br />
__________________________________________________<br />
22<br />
• <strong>PET</strong>-Messdauer reduzieren<br />
schnelle Szintillatoren: LSO, GSO, ??<br />
größeres axiales Sichtfeld<br />
• Höhere Integration<br />
ein Detektor für CT und <strong>PET</strong><br />
• <strong>PET</strong>/MR ?<br />
• Tier-<strong>PET</strong><br />
MHH
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