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Schöfer, F.H. ; Schneider, K.* ; Hoeschen, C.

Virtuelle Anpassung physikalischer Prüfkörper an klinische Fragestellungen.

Vortrag: 37. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik, 20-23 September 2006, Regensburg, Germany. (2006)
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Einleitung Die vorgestellten Ergebnisse sind grundlegender Teil einer Promotionsarbeit zur Optimierung der digitalen pädiatrischen Projektionsradiographie am Beispiel der Thoraxbildgebung Neugeborener. Zur Untersuchung und Verbesserung der radiologischen Bildgebung werden in der Regel einerseits Überlegungen, Berechnungen und Messungen mit Hilfe von physikalischen Modellen, andererseits klinische Studien unter Zuhilfenahme von klinischem Personal und Patientendaten verwendet. Die klinischen Studien sind mit Ihren Ergebnissen meist direkt in die Praxis übertragbar. Ihr Hauptnachteil liegt jedoch im relativ hohen Aufwand der Durchführung und der meist schwierigen Verallgemeinbarkeit. Physikalische Verfahren lassen sich vergleichsweise schnell und einfach durchführen. Allerdings bedarf die Anwendung von Messergebnissen, die zum Beispiel mit Prüfkörpern aus Aluminium und Plexiglas gewonnen wurden, oder die Übertragung von Modellrechnungen auf menschliche Patienten, einer gesicherten Grundlage. Unsere Bemühungen zielen in diesem Kontext auf die Begründung physikalischer Modelle, Experimente und Simulationen aus den Daten realer Patienten. Die Methode lässt sich dann auch anwenden, um klinischen Fragestellungen möglichst gut physikalische Modelle zuordnen zu können, und mit deren Hilfe Optimierungen durchzuführen. Material und Methoden An der GSF sind unterschiedliche virtuelle Modelle realer Patienten vorhanden, die hauptsächlich für Dosiskalkulationen eingesetzt werden [1-5]. Mit Hilfe von Monte Carlo Algorithmen [6] werden die strahlungsbezogenen Eigenschaften dieser so genannten Voxelmodelle sowie die physikalisch einfacher strukturierter Prüfkörper in der Projektionsbildgebung simuliert. Die so gewonnenen Transmissionsdaten werden  anschließend verglichen, um eine Anpassung zwischen unterschiedlichen anatomischen Bereichen des Menschphantoms und dem Prüfkörper zu erreichen. Ergebnisse Mit Hilfe eines passenden Voxelmodells wurde die Thoraxradiographie eines vier Wochen alten Kindes simuliert. Dies ermöglicht die quantitative Analyse der Bildentstehung, sowie der örtlich aufgelösten Transmissionseigenschaften des Kindes. Die Ergebnisse wurden für unterschiedliche anatomische Bereiche zusammengefasst und mit der Simulation eines aus PMMA und Aluminium bestehenden Treppenphantoms verglichen. Aussagen für die einzelnen mit der Anatomie des Voxelmodells verbundenen Stufen, lassen sich experimentell unkompliziert bestätigen. Die Einführung eines feinen Kontrastelements auf jeder Stufe ermöglicht die Bestimmung der Abhängigkeit des Kontrast-Rausch-Verhältnisses von der Energie. Diskussion An dem durchgeführten Verfahren wird deutlich, wie mit der zunehmenden Leistung konventioneller Computersysteme eine Nutzung hoch aufgelöster Voxelmodelle möglich wird, die über Dosisberechnungen weit hinausgeht. Die Simulation und Optimierung der Projektionsradiographie ist der natürliche Anfang der Anwendung auf bildgebende Systeme. Mit der Fortentwicklung der Voxelmodelle wird auch die Simulation höher auflösender Bildgebung möglich. Der Abgleich zwischen anthropomorphen und technischen virtuellen Phantomen bekräftigt die Aussagekraft physikalischer Messungen. Das Verfahren ermöglicht, insbesondere mit zunehmender räumlicher Auflösung der Simulationen, die gezielte Anpassung der Dimensionen und Materialien von Prüfkörpern an das jeweilige Anwendungsgebiet.
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Publikationstyp Sonstiges: Vortrag
Konferenztitel 37. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik
Konferzenzdatum 20-23 September 2006
Konferenzort Regensburg, Germany