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4D-PET- und SPECT-Phantom mit Modellkörpern anatomisch realistischer Kontur


Kurzfassung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von standardisierten Tumor-Phantomen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Validierung von Geräten für medizinisch-tomographische Bildgebungs-Systeme. Die Erfindung dient der Verbesserung der Diagnostik, der Verlaufskontrolle und der genaueren Festlegung der Bestrahlungsbereiche für eine anschließende Strahlentherapie. Es wird sich die Aufgabe gestellt, ein mobile universal einsetzbare Vorrichtung zu entwickeln, welche für eine wiederholbare und reproduzierbare 4D-Bewegung (in Raum und Zeit) eines vollkommen realitätsnahen Phantomeinsatzes für Messungen in medizinisch-tomographischen Bildgebungs-Systemen, wie CT-, PET-, SPECT- oder MRT-Systemen, und an radioonkologischen Beschleunigern einsetzbar ist. Die Vorrichtung zur Validierung von Geräten für medizinisch-tomographische Bildgebungs-Systeme besteht aus einem Körper-Phantom für die Simulation eines menschlichen Körpers und einer Bewegungseinrichtung für ein Tumor-Phantom im Innern des Körper-Phantoms. Die Bewegungseinrichtung besteht aus einer kinematische Kette aus mindestens zwei Drehgelenken und einem Schubgelenk, welche das Tumor-Phantom innerhalb des Körper-Phantoms auf Trajektorien analog zur menschlichen Atmung in drei Dimensionen bewegen. Die Bewegungseinrichtung besteht aus Werkstoffen, die ähnliche Schwächungseigenschaften für Gamma-Strahlung besitzen wie das umgebende Fluid.


Hintergrund

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wiederholter und reproduzierbarer 4D-Bewegungen eines Phantomeinsatzes für Messungen im PET, SPECT, CT und an radioonkologischen Beschleunigern.
Die moderne Diagnostik onkologischer Erkrankungen nutzt die Kombinationen von Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und Röntgen-Computertomographie (CT) in Form moderner PET/CT-Geräte sowie Single-Photon-Emission-Computer-Tomographie (SPECT), um Informationen zur anatomischen Lokalisation von Tumoren und ihrer Stoffwechsel zu gewinnen.


Problemstellung

Existierende Algorithmen zur Erfassung eines Surrogat-Signals bewegter Strukturen, deren Erprobung, Validierung und Weiterentwicklung sind zwingend an Modelle (Phantome) gebunden, um eine erfolgreiche Therapieplanung zu ermöglichen. Die derzeitige Hybridbildgebung, daraus hervorgehende Befunde und sich anschließende strahlentherapeutische Behandlungen sind in ihrer Genauigkeit von bewegten anatomischen Strukturen negativ beeinflusst.
Zusätzlich muss auf Grund des begrenzten Auflösungsvermögens der Partikelvolumeneffekt beachtet werden. Gleichzeitig stellt die tatsächliche Größe des im PET/CT sichtbaren stoffwechselaktiven Areals einen wichtigen Parameter dar.


Lösung

Die Neuerung der vorliegenden Erfindung betrifft die wiederholte und reproduzierbare 4D-Bewegung eines Phantomeinsatzes im PET, SPECT und CT. Die verwendeten Phantommodelle entsprechen realitätsnahen Tumorgeometrien und kommen ohne störende Glas- oder Plastikwände aus. Mit Hilfe der Erfindung können PET-, SPECT- und CT-Datensätze evaluiert, neue Rekonstruktionsalgorithmen erprobt und der Einfluss von anatomischen Bewegungen auf die Bildgebung für alle drei Verfahren überprüft werden.
Dies soll mit Hilfe einer kinematischen Kette geschehen, bestehend aus zwei Drehgelenken und einem Schubgelenk, um innerhalb des adäquat ausgelegten Arbeitsraumes die 3D-Bewegung von Phantommodellen auf Trajektorien analog zur menschlichen Atmung nachzuempfinden.


Vorteile

  • reproduzierbare Phantomeinsätze mit anatomisch realistischer Kontur ohne „Cold-Wall-Effekte“
  • exakte Tumorgrößenbestimmung
  • vereinheitlichte Modellanordnung für Hybridbildgebung und Strahlentherapie
  • reproduzierbare Validierung

Anwendungsbereiche

  • Medizin
  • Gerätetechnik
  • Messtechnik
  • Bildgebung
  • Nuklearmedizin

Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation

PVA Mecklenburg-Vorpommern AG

Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE 10 2014 114 805 erteilt
  • WO 00 2016 058 898 anhängig

Stichworte

4D Bewegungen, PET, SPECT, CT, Positronen-Emissions-Tomographie, Röntgen-Computertomographie, Single-Photon-Emission-Computer-Tomographie, Tumor, Phantome, Datensatz evaluierung,

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr