Positron-Emissions-Tomographie (PET)
Die Positron-Emissions-Tomographie ist eine Modalität zur medizinischen Bildgebung, die die dreidimensionale Verteilung eines Positronenstrahlers innerhalb eines Patienten oder Tier misst. Dieser Positronenstrahler ist chemisch an ein biologisch aktives Molekül (Radiotracer) angekoppelt und wird vor der Messung injiziert. Das emittierte Positron annihiliert mit einem Elektron in dem Körper des Patienten, wodurch zwei hochenergetische Photonen erzeugt werden die in entgegengesetzte Richtungen durch den Körper propagieren. Diese Photonen werden außerhalb des Körper durch den PET-Detektorring detektiert. Die beiden Detektionspunkte bestimmen die Linie entlang der die Annihilation des Positrons stattgefunden haben muss. Aus der Information dieser Photonpaare kann die dreidimensionale räumliche Verteilung des Positronenstrahlers rekonstruiert werden. Diese Rekonstruktion der Tracerverteilung ist zwar quantitative und enthält funktionale Information über die ablaufenden biologischen Prozesse, bietet dafür aber kein detailliertes anatomisches Bild. Um die funktionale Daten mit anatomischen Daten in einer Messung verbinden zu können kann PET mit MRI in einer hybriden Bildgebungsmodalität kombiniert werden.
Unsere Gruppe hat den weltweit ersten PET/MRI-Einschub für Kleintiere auf der Basis von digitalen Siliziumphotomultipliern entwickelt. PET-Detektoren zur Kleintieruntersuchung müssen eine sehr hohe Ortsauflösung bieten und benutzen dazu Kristallszintillatoren mit einer sehr kleinen Strukturgröße. Das in den kleinen Szintillatorstrukturen erzeugte Licht wird über einen Lichtleiter auf eine größere Detektorfläche mit mehreren Pixeln verteilt um aus der Lichtverteilung den Szintillatorkristall zu bestimmen in dem das Gamma absorbiert wurde. Neben der Position wird aus der Lichtverteilung außerdem die Energie und Zeit der Gammainteraktion bestimmt.
Neben der Charakterisierung unseres PET/MRI-Rings, arbeiten wir derzeit an Kalibrationsmethoden und Algorithmen zur Rekonstruktion der Gammainteraktion. Außerdem untersuchen wir neue Szintillatorgeometrien und Konzepte für mögliche zukünftige Generationen von PET-Detektoren. Diese Entwicklungen von zukünftigen Detektorkonzepten benötigen Simulationsstudien und kleine Versuchsaufbauten von Prototypen, die Hand in Hand gehen.