AME-Projekt erzielt optimiertes Aufnahme- und Rekonstruktionssetting für SPECT/CT Hybridbildgebung

Die im Bachelorstudiengang „Medizintechnik“ studierende und angehende Medizintechnikerin Pauline Mothes absolvierte kürzlich erfolgreich ihr Projekt „Quantitative SPECT-Bildgebung mit Monte-Carlo-basierter Streustrahlkorrektur“ im Modul „Advanced Medical Engineering“ in Betreuung von Dr. rer. nat. Oliver Großer an der Medizinischen Fakultät und der Universitätsklinik für Radiologie und Nuklearmedizin sowie dem Forschungscampus STIMULATE.

Hintergrund der Forschungsarbeit ist, dass in der Vergangenheit in der nuklearmedizinischen Bildgebung nur die PET-Bildgebung (Positronen-Emissions-Tomographie) quantitativ genutzt werden konnte. Die SPECT-Bildgebung (Singlephotonen-Emissionscomputertomographie) war bisher ein rein qualitatives Verfahren. Nun haben sich sowohl die Verfahren der Streustrahlungs- und Schwächungskorrektur verbessert als auch die Nutzung von Hybridgeräten, mit denen auch CT-Aufnahmen erstellt werden können. Es gibt bereits Software, welche die Quantifizierung für SPECT/CT-Aufnahmen anbietet.

Die Forschungsarbeit hatte das herausfordernde Ziel, ein optimiertes Aufnahme- und Rekonstruktionssetting für die Hybridgeräte und die vorhandene Software zu finden. Die Abweichung zwischen ermittelter und tatsächlicher Aktivitätsverteilung im Phantom sollte möglichst gering gehalten und in Prozent quantifiziert werden.

Die vorhandene Software bietet die Möglichkeit, die Streustrahlungskorrektur basierend auf Monte-Carlo-Simulationen durchzuführen. Davon verspricht man sich eine exaktere Korrektur von Photonenstreuung im Phantom, welche sich positiv auf die korrekte Quantifizierung der Aktivitätskonzentration auswirken soll. Es wurden zwei SPECT-/CT-Messungen eines radioaktiv befüllten Phantoms durchgeführt. Dabei wurden verschiedene Rekonstruktionsparameter, wie der Post-Filter, die Subiterationszahl sowie die Parameter der Monte-Carlo-Streustrahlungskorrektur, variiert und ihre Einflüsse auf statistische Relevanz geprüft. Letztendlich konnte eine dezidierte Einstellung bestimmt werden, welche in eine minimale Abweichung von der realen Aktivitätskonzentration resultiert. Die verbleibende Abweichung liegt bei 5,1% für die erste Messung und deutlich verbessert bei 0,6% für die zweite Messung. Damit gelang es Pauline Mothes durch ihr AME-Projekt ein optimiertes Aufnahme- und Rekonstruktionssetting für SPECT/CT-Hybridgeräte zu erzielen.

Pauline Mothes: "Durch das AME-Projekt habe ich wertvolle Erfahrungen im wissenschaftlichen praktischen Arbeiten sowie im Vorstellen einer derartigen Ausarbeitung gesammelt. Toll war die Zusammenarbeit mit dem Team der Medizinphysik unter der Leitung von Dr. Großer, da uns Studierenden zwar einerseits Unterstützung und Hilfe geboten wurde, wir aber gleichzeitig sehr selbstständig arbeiten konnten. Das AME-Modul bietet eine tolle Möglichkeit, im Rahmen des Studiums und in Vorbereitung auf die Bachelorarbeit eine praxisbezogene und umfängliche Fragestellung wissenschaftlich zu bearbeiten."

(Januar 2022)