Forschungs- und Servicegruppe

Medizinische Physik  Leiter:  Dr. Heiko Backes

(Medical Physics)

PET / MR-Physik: Tomographen mit hoher Auflösung

Hochauflösendes PET

Damit wir Hirnstrukturen klar identifizieren können, nutzen wir Positronen-Emissions-Tomographen mit möglichst hoher räumlicher Auflösung. Den EXACT HR und den HRRT PET-Tomograph hat CTI  (jetzt Siemens Medical Solutions, Knoxville, USA) gemeinsam mit dem MPI für neurologische Forschung entwickelt.

  • EXACT HR (HR: High Resolution)
    Mit BGO Block Detektor Technologie erreicht der EXACT HR die maximale Auflösung unter den kommerziellen klinischen PET-Geräten.
  • HRRT (HRRT: High Resolution Research Tomograph)
    Das neue Detektormaterial LSO erlaubt die Herstellung kleinerer Kristalle. Dadurch konnte beim Forschungstomograph HRRT die Auflösung weiter verbessert werden, auf zirca 2,5 Millimeter. Zudem ist die Auflösung in einem 20 Zentimeter Durchmesser-Volumen annähernd isotrop, durch eine phoswich Bauweise der Block-Detektoren.
  • microPET
    Eine noch bessere Auflösung von weniger als 2 Millimetern erreicht das microPET-Gerät. Der Detektorring-Durchmesser ist hier wesentlich kleiner, was einen Gewinn an Auflösung gegenüber klinischen Tomographen bringt. Das microPET wurde speziell für PET-Messungen an Kleintieren entwickelt, von Concorde Microsystems (jetzt Siemens Preclinical Solutions, Knoxville, USA). Dieser Tomograph verfügt über LSO Block-Detektoren, die denen des HRRT ähneln.
Der Colliculus inferior, links im MR-Bild, ist auch rechts im FDG PET-Bild des HRRT deutlich mit erhöhtem Glucosestoffwechsel sichtbar. Wegen seiner geringen Größe kann der Colliculus inferior mit Tomographen mit niedrigerer Auflösung nicht klar dargestellt werden.

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MR/PET

Das MR / PET-Gerät ist ein klinischer Tomograph, mit dem wir hochsensitive simultane PET- und MRI-Messungen am menschlichen Hirn durchführen werden.

Das Kombi-Gerät besteht aus einem MAGNETOM Trio-Tomographen mit einem in der Mitte der Gantry angebrachten PET-Einsatz. Der MR-Teil ist bereits installiert, die Installation des PET-Einsatzes folgt noch.
Der PET-Einsatz ist mit aus Silizium gefertigten Avalanche Photo Dioden bestückt, statt mit konventionellen Photomultiplier-Röhren. Die PET-Detektorringe werden über der MR-Kopfspule innerhalb der 60-Zentimeter-Öffnung des Trio angebracht. Damit ist der gleichzeitige Betrieb von PET-Detektorringen innerhalb des 3 Tesla starken MRI-Magnetfelds möglich. Der PET-Einsatz lässt sich leicht entfernen. So kann das MR-Gerät auch einzeln betrieben werden.

Die gleichzeitige Messung von MRI- und PET-Parametern eröffnet bei dynamischen, zeitkritischen Prozessen eine Vielzahl einzigartiger neuer Untersuchungsmethoden. Zum Beispiel können wir

  • Unterschiede bezüglich Lokalisation, räumlicher Ausdehnung und zeitlichem Verlauf der Bildsignale in beiden Bildmodalitäten klären
  • Aktivierungen in der funktionellen Kernspintomographie direkt mit Aktivierungen von Rezeptor- und Neurotransmitter-Systemen im PET vergleichen
  • Und: Die bisher notwendige Koregistrierung der morphologischen MR-Bilder mit PET-Bildern entfällt.

Siemens Medical Solutions, Knoxville, USA, kooperiert mit uns bei der Entwicklung des PET-Einsatzes.

 

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Die Arbeitsschwerpunkte
im Einzelnen:

Hochauflösendes PET

MR/PET

 

Die PET-Geräte des Instituts:

  • ECAT EXACT HR
  • ECAT HRRT
  • microPET R4
  • MR/PET (im Aufbau)

Technische Details

Der HRRT (High Resolution Research Tomograph) mit offener Gantry. Die acht Detektorköpfe mit hoch integrierter Elektronik sind in einem Oktogon angeordnet.

Der MAGNETOM Trio MR-Tomograph, noch ohne PET-Einsatz