Entwicklung und Evaluierung eines Inserts zur Brustbildgebung für einen klinischen Ganzkörper-PET/MRT-Scanner

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Bernd Pichler; Professorin Magdalena Rafecas, Ph.D.; Professor Klaus Scheffler, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Radiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508064995

Unser Ziel ist es die sich ergänzenden diagnostischen Eigenschaften der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und der Magnetresonanztomographie (MRT) zu nutzen, um Brustkrebs früher nachzuweisen und besser zu charakterisieren. Die derzeitigen klinischen Ganzkörper-PET/MRT-Scanner wurden für ein breites Spektrum von Anwendungen und nicht ausschließlich für die Brustbildgebung konzipiert. Dies führt zu Einschränkungen bei der räumlichen Auflösung und Nachweisempfindlichkeit für die Bildgebung der Brust. Unser Ziel ist es, diese Einschränkungen zu überwinden durch die Entwicklung eines PET-Inserts speziell für die Brust für einen klinischen Ganzkörper-PET/MRT-Scanner. Das von unserer Gruppe vorgeschlagene Konzept nutzt zusätzliche Koinzidenzen zwischen dem Brust-Insert und dem Ganzkörper-PET/MRT-Scanner. Dies ermöglicht eine hohe Präzision in der Bildgebung der axillären Lymphknoten sowie der Metastasen außerhalb der Brust, was notwendig ist für die Klassifizierung des Brustkrebses sowie die Therapieplanung. Für die Entwicklung des Brust-Inserts werden wir das Fachwissen unseres Konsortiums in den Bereichen PET-Detektorentwicklung, MR-Spulenentwicklung, Systemdesign und -integration sowie Bildrekonstruktion nutzen. Wir haben bereits Prototypen von PET-Detektoren entwickelt, welche die Anforderungen des Brust-Inserts im Hinblick auf eine hohe räumliche Auflösung sowie Energie- und Zeitauflösung erfüllen, sowie die MRT-Kompatibilität dieser Detektoren nachgewiesen. Die nächsten Schritte sind die Detektoren einerseits kompakter zu gestalten, um sie in die MR-Spule zu integrieren und andererseits die Bestimmung der Interaktionstiefe des Gammaquants im Szintillationskristall (Depth of Interaction Information). Darüber hinaus werden wir unsere Expertise nutzen, um eine MR Spule speziell für die Brustbildgebung zu entwickeln, die in der Lage ist, die nahegelegenen PET-Detektoren des Brust-Inserts und deren Abschirmung zu handhaben. Wir haben erste Entwürfe des Brust-Inserts auf der Grundlage von Monte-Carlo-Simulationen ausgearbeitet und verglichen. Wir werden die Simulationen weiter ausbauen, um das Design des Inserts zu finalisieren und eine Bildrekonstruktion für die Kombination aus Insert und Ganzkörperscanner zu entwickeln. Im Rahmen dieses Antrags werden wir einen vollständigen Ring des PET-Inserts entwickeln, optimieren und vollständig evaluieren. Dieser Prototyp inklusive Abschirmgehäuse wird in die neu entwickelte MR-Spule integriert sein und wird in einem klinischen Ganzkörper-PET/MRT-Scanner betrieben. Hierdurch werden Koinzidenzen zwischen beiden Systemen ermöglicht aber auch weiterhin dedizierte Aufnahmen für den Ganzkörper und die Brust. Die mechanische Konstruktion sowie Software und Hardware sind dahingehend ausgelegt, um die Aufrüstung zu einem vollständigen Vier-Ring-System zu ermöglichen. Dies wird jedoch der nächste Schritt sein und ist in diesem Antrag nicht vorgesehen, um das Gleichgewicht zwischen Risiko und Nutzen zu wahren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen