Quantifizierung von magnetischen Nanokompositen in biologischem Gewebe durch Kreuz-Kalibration von MR- und Röntgenbildgebung mit Hilfe eines uniformen Phantoms

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Helene Rahn
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Biomedizinische Systemtechnik ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 336472883

Der Erfolg von minimal-invasiven Krebstherapien mit magnetischen Nanokompositen (MNC) - wie zum Beispiel magnetisches Drug Targeting (MDT) und magnetische Hyperthermie (MHT) - hängt in starkem Maße sowohl von der korrekten Verteilung der magnetischen Nanopartikel ab als auch von ihrer ausreichenden Anzahl in der Zielregion. Das Vorliegen dieser beiden Voraussetzungen soll im Rahmen dieses Projektes untersucht werden.Die Visualisierung und Quantifizierung von MNC in biologischem Gewebe soll mittels der beiden aktuellen Hauptmethoden in der klinischen Bildgebung - Röntgentomographie (XCT) und Magnetoresonanztomographie (MRT) - durchgeführt werden. Durch das Auswerten der zusammengeführten 3-dimensionalen Daten aus beiden Messverfahren können präzisere Diagnosen gestellt werden, was erhebliche Vorteile für den Patienten bringt und eine zeiteffizientere Nutzung der Apparate ermöglicht.Die Quantifizierung soll mittels eines uniformen Phantoms von biologischem Gewebe mit MNC und der Kreuz-Kalibration von XCT und MRT erfolgen. Für diesen Anwendungsfall wurde durch die Antragstellerin bereits 2014 im Rahmen eines DFG-geförderten Projekts ein langzeitstabiles Kalibrationssystem mit speziellen Phantomen entwickelt. Im Ergebnis wurde ein Sensitivitätsbereich für ein MRT- und ein XCT-Gerät ermittelt. Dieses Phantom von biologischem Gewebe mit MNC soll in diesem Projekt weiterentwickelt werden, um die Handhabung im klinischen Alltag zu ermöglichen. Dabei stehen Aspekte wie die Reduktion der Arbeitstemperatur von 130 °C auf max. 40 °C und das Erreichen einer homogenen MNC-Verteilung im Vordergrund. Die Weiterentwicklung des Phantomsystems bildet ein Drittel des Gesamtprojekts. Das angepasste Langzeit-Phantomsystem soll anschließend mit einem Phantom bestehend aus biologischem Gewebe und MNC verifiziert werden. Die Kreuz-Kalibration von MRT und XCT soll abschließend sowohl mit dem weiterentwickelten Langzeitphantom als auch mit dem Phantom aus biologischem Gewebe durchgeführt werden. Aus den resultierenden Kalibrationsgleichungen können den Grauwerten der MRT- und CT-Datensätze MNC-Konzentrationen zugewiesen werden.Das angestrebte Ergebnis der Kreuz-Kalibration von MRT und XCT ist eine 3-dimensionale Quantifizierung von MNC in biologischen Geweben wie z.B. Tumoren nach MDT oder MHT aus den XCT- und MRT-Daten. Dieses Ergebnis kann dann auf weitere biomedizinische Anwendungen übertragen werden, bei denen die Visualisierung und Quantifizierung von MNC in biologischem Gewebe eine Schlüsselrolle spielen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Dr. Tim St Pierre, Ph.D.