Detektorkonzepte für die Nuklearmedizin
Optimierung der Nuklearmedizinischen Diagnostik and Therapie
Die in der Nuklearmedizinischen Diagnostik angewandten Verfahren wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die Einzelphotonen-Emissionstomographie (SPECT) befinden sich im Zustand einer konstanten Weiterentwicklung aufgrund von Fortschritten in der Herstellung neuer Radiopharmaka und neuer Geräte. Dies führt kontinuierlich zu einer Ausweitung der Anwendungsgebiete und der diagnostischen Möglichkeiten dieser Verfahren. Im Feld der Kern- und Teilchenphysik, in dem die Grenzen der dort verwendeten physikalischen Modelle erforscht werden, sind dabei besonders starke Entwicklungen entstanden. Der Transfer dieser neuen Technologien in die klinische Anwendung hat daher eine bedeutende Rolle gespielt. Zum Beispiel konnte durch Anwendung neuer Szintillatormaterialen die Sensitivität und die Bildauflösung in der PET und der SPECT erhöht werden. Außerdem konnte durch den Austausch der konventionellen Photoelektronenvervielfacher durch solche auf Silizium-Basis eine multimodale Aufnahme von PET und Magnetresonanztomographie ermöglicht werden. Unser Fokus in diesem Forschungsgebiet liegt dabei auf der Entwicklung neuartiger Detektorkonzepte durch den Transfer und die Optimierung neuer Detektortechnologien.
Themen:
- Test von Prototypen: jedes neue Detektorkonzept durchläuft zuerst eine “proof-of-concept”-Phase in der Labor-Aufbauten auf einer kleinen Größenordnung charakterisiert werden hinsichtlich der räumlichen und zeitlichen Auflösung und hinsichtlich ihrer Effizienz.
- Modellierung der Systeme: Monte Carlo Simulationen spielen eine wichtige Rolle bei der Abschätzung der Leistung der Systeme im klinischen oder präklinischen Bereich. Sie liefern außerdem Daten, die für den Test von Rekonstruktionsalgorithmen verwendet werden können und darüber hinaus ein tieferes Verständnis für die im Detektor ablaufenden Prozesse (Zufällige Koinzidenzen, Compton-Streuung, etc.) sowie im Patienten relevanten Prozesse (Abschwächung, Positronen-Reichweite, etc.). ermöglichen. Dabei kommt hauptsächlich die auf dem Monte Carlo Software-Toolkit Geant4 basierende GATE Anwendung zum Einsatz.
- Bildrekonstruktion: Um die Verteilung der Radioisotope im Patienten darzustellen werden dafür geeignete Algorithmen entwickelt. In der nuklearmedizinischen Diagnostik liefern iterative statistische Algorithmen, die eine genaue physikalische Modellierung der Systemanwort voraussetzen, bisher die beste Bildqualität.
