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aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

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(ca. 10 −5 ) der 19 F-Atome genutzt wird, kann bei einem alternativen Verfahren<br />

die Polarisation von 3 He-Atomen durch vorheriges optisches Pumpen<br />

auf bis zu 0,8 erhöht werden. Durch Beimischung von hochpolarisiertem<br />

3 He zum Atemgas kann so die Belüftung der Lunge am Patienten<br />

mit einer Auflösung von 9 MRT-Bildern/Sekunde erfasst werden.<br />

Fachvortrag ST 2.3 Mo 14:30 HS 129<br />

Nicht-invasive Untersuchung des Lipidstoffwechsels der<br />

menschlichen Skelettmuskulatur mittels volumenselektiver<br />

Protonen NMR-Spektroskopie — •Jürgen Machann und Fritz<br />

Schick — Sektion für Experimentelle Radiologie, Hoppe-Seyler-Str. 3,<br />

72076 Tübingen<br />

Die 1 H-NMR-Spektroskopie ermöglicht eine sensitive Bestimmung gering<br />

konzentrierter Stoffwechsel-Metaboliten aus beliebigen Volumina<br />

von wenigen cm 3 , die mit bildgebenden Methoden nicht erfasst werden<br />

können. Die quantitative Bestimmung muskulärer Lipide in den<br />

Spektren ist erschwert, da weitere Fettsignale aus Gewebekopartimenten<br />

mit anderer Suszeptibilität in den Spektren auftreten und separiert<br />

werden müssen. Alle spektroskopischen Untersuchungen wurden an einem<br />

1,5 T Magnetom Vision (Fa. Siemens) durchgeführt. Zur Volumenselektion<br />

wurde ein optimiertes STEAM-Verfahren mit kurzer Echozeit<br />

(TE = 10 ms) eingesetzt. Bei 120 untersuchten Probanden ergaben<br />

sich interessante Ergebnisse: der Fettgehalt der Muskelzellen ist sowohl<br />

bei Personen mit eingeschränkter Insulinsensitivität (als Vorstufe eines<br />

Diabetes) als auch bei trainierten Sportlern erhöht. Interventionsstudien<br />

(Ernährungsumstellung, Sport) zeigen eine schnelle Regulation dieser<br />

”‘Brennstoffe”’ der Muskelzellen.<br />

Fachvortrag ST 2.4 Mo 14:45 HS 129<br />

Zugang zur Molekulardynamik in vivo durch Analyse der Hyperfeinstruktur<br />

in 1 H-NMR-Spektren der Wadenmuskulatur —<br />

•Leif Schröder und Peter Bachert — Deutsches Krebsforschungszentrum<br />

(dkfz), Heidelberg<br />

Die direkte Wechselwirkung zweier magnetischer Momente tritt in elementarer<br />

Weise in Form der Hyperfeinstruktur (HFS) des Wasserstoff-<br />

Spektrums im Bereich der niederenergetischen Radio-Strahlung auf. Dieses<br />

Elektron-Proton-System stellt das Prinzip der 133 Cs-Atomuhr dar.<br />

Durch Anwendung der Theorie auf das Problem der dipolaren Spin-Spin-<br />

Kopplung zweier molekular gebundener Protonen erhält man eine modifizierte<br />

Breit-Rabi-Gleichung, die den Übergang des Spin-Systems vom<br />

Zeeman- zum Paschen-Back-Effekt beschreibt. Mit Hilfe dieser Gleichung<br />

und Analyse hochaufgelöster In-vivo- 1 H-NMR-Spektren vom menschlichen<br />

Wadenmuskel ließ sich erstmals die Existenz einer residualen dipolaren<br />

Kopplung der Ringprotonen des endogenen Metaboliten Carnosin<br />

nachweisen. Dabei wird das Prinzip der Atomuhr − Anregung eines definiert<br />

gestimmten Resonators − umgekehrt angewendet: Die breitbandige<br />

Anregung ergibt die zu bestimmenden Eigenfrequenzen des molekularen<br />

Resonators. Da diese im Gegensatz zur HFS nicht nur vom externen<br />

Magnetfeld, sondern auch von der Molekulardynamik abhängen, konnte<br />

zusätzliche Information über die Reorientierungsbewegung des Moleküls<br />

gewonnen und mit den Daten von Phosphokreatin und Taurin verglichen<br />

werden.<br />

Fachvortrag ST 2.5 Mo 15:00 HS 129<br />

Induktiv gekoppelte Spulen zur Untersuchung kleiner Tiere und<br />

Objekte in kommerziellen Ganzkörper-Kernspintomographen<br />

— •Hansjörg Graf, Petros Martirosian und Fritz Schick —<br />

Sektion für Experimentelle Radiologie der Eberhard-Karls-Universität<br />

Tübingen<br />

In der medizinischen Grundlagenforschung spielen Experimente an<br />

Kleintieren eine wachsende Rolle. Die Bedingungen für deren Untersuchung<br />

in Ganzkörper-Kernspintomographen, die für Untersuchungen am<br />

ST 3 Biomedizinische Bildgebung III<br />

Menschen bestimmt sind, soll durch Verwendung rein induktiv koppelnder<br />

Nachweisspulen optimiert werden. In die Untersuchungsöffnung des<br />

Tomographen wird ein Schwingkreis aus Kondensator und Solenoidspule<br />

(rein passiv) eingebracht, wobei sich das zu untersuchende Objekt<br />

im Spuleninneren befindet und der Schwingkreis auf die Resonanzfrequenz<br />

des Tomographen abgestimmt ist. Neben der Verstärkung des eingestrahlten<br />

Hochfrequenzfeldes im Spuleninneren ist eine entsprechende<br />

Verstärkung des Signals der Probe aus dem Spuleninneren zu erwarten.<br />

Der Signalgewinn kann bei den kleineren Objekten direkt dazu benutzt<br />

werden, die räumliche Auflösung zu erhöhen. Ohne wesentliche Erhöhung<br />

der Messzeit wird das notwendige Signal- zu Rauschverhältnis erreicht<br />

für aussagekräftige MR-Bilder kleiner Objekte. Die Solenoide lassen sich<br />

für ideal objekt-angpassten Signalnachweis schnell und einfach in jeder<br />

Größe herstellen.<br />

Fachvortrag ST 2.6 Mo 15:15 HS 129<br />

Ein Faraday-Effekt-Positionssensor fuer die interventionelle<br />

Magnetresonanztomographie — •Michael Bock, Reiner<br />

Umathum, Jana Sikora und Wolfhard Semmler — Deutsches<br />

Krebsforschungszentrum, Im Neuenheimer Feld 280, 69120 Heidelberg<br />

In der interventionellen Magnetresonanz (MR)-Tomographie werden<br />

Operationsinstrumente zur Lokalisierung mit Hochfrequenzspulen<br />

bestückt, deren Zuleitungen sich waehrend der MR-Bildgebung stark erwaermen<br />

koennen. Um diese Erwärmung zu vermeiden, haben wir einen<br />

Positionssensor ohne leitende Strukturen entwickelt, dessen Messprinzip<br />

auf dem Faraday-Effekt beruht. Der Sensor misst die lokale Magnetfeldstaerke<br />

innerhalb des MR-Tomographen, die mit Hilfe von räumlich variierenden<br />

Magnetfeldern, den Gradienten, so moduliert wird, dass die<br />

Position des Sensors berechnet werden kann. Um die geringe Signalmodulation<br />

durch die Gradienten detektieren zu koennen, wird das vom<br />

Sensor transmittierte Licht mit einem Lock-in Verstärker nachgewiesen.<br />

In Experimenten mit einem Sensorprototypen wurde eine Ortsgenauigkeit<br />

von 1,5 cm erreicht.<br />

Fachvortrag ST 2.7 Mo 15:30 HS 129<br />

Monte Carlo based 3D iterative reconstruction for high resolution<br />

positron emission tomography — •Magdalena Rafezas 1 ,<br />

Melanie Dietz 1 , Brygida Mosler 1 , Markus Poegl 2 , Alexandros<br />

Stamatakis 2 , and Sibylle Ziegler 1 — 1 Nuklearmedizinische<br />

Klinik und Poliklinik, Klinikum rechts der Isar der TU Muenchen,<br />

Ismaningerstr. 22, 81675 Muenchen — 2 Institut fuer Informatik, TU<br />

Muenchen, Boltzmannstr. 3, 85748 Garching b. Muenchen<br />

Aim: Our goal was to calculate the system matrix P for 3D iterative<br />

image reconstruction for the small animal PET scanner MADPET-II using<br />

Monte Carlo (MC) simulations. The final purpose was to reconstruct<br />

a large field-of-view without compromising spatial resolution. A further<br />

objective was to study the feasability of using a database for handling<br />

the simulated data and P. Methods: We described MADPET-II in MC<br />

code. To calulate P we simulated a radioactive cylinder filling the scanner.<br />

The symmetries of the system allowed us to improve the statistical<br />

quantity P (Psym). For reconstruction the algorithm MLEM was implemented.<br />

Results: A total of 2.2 x 10**8 simulated events gave rise to P<br />

having N (non-zero elements)= 1.6x10**8 (1.2 GB of disk space). For P<br />

sym, N=8.0x10**8 (1.9GB). the transaxial resolution (FWHM) was 1.0<br />

mm (r=0 mm) and 2.0 mm at 30 mm. When using Psym, the latter was<br />

improved to 1.4 mm. The reconstructed images showed a good contrast<br />

recovery and good SNR. Conclusions: 3D statistical iterative reconstruction<br />

using a MC based martix is feasable. DB2 has proved to be very<br />

practical framework to manage the large amounts of MC simulated data.<br />

The use of symmetries increased the accuracy of P and improved image<br />

quality.<br />

Zeit: Montag 16:30–17:00 Raum: HS 129<br />

Fachvortrag ST 3.1 Mo 16:30 HS 129<br />

4D Computed Tomography for Treatment Planning — •Eike<br />

Rietzel and George Chen — Massachusetts General Hospital, Department<br />

of Radiation Oncology, 30 Fruit St, Boston, MA, 02114, USA<br />

Advanced beam delivery techniques in radiotherapy, like scanned particle<br />

beams or IMRT, allow to increase the conformity between target<br />

and irradiated volume. Besides patient setup, achievable conformity is<br />

143<br />

limited by inter- and intrafractional organ motion. Intrafractional organ<br />

motion is mainly caused by respiration.<br />

To study organ motion, we have begun the acquisition of timeresolved<br />

Computed Tomography scans. In conventional Computed<br />

Tomography scans, respiratory motion can cause significant artifacts.<br />

Four-dimensional Computed Tomography significantly reduces such<br />

artifacts. To obtain temporal information, at each couch position data

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