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Simulationen für bildgebende Verfahren in Medizin mittels Röntgenstrahlen

Aufgrund des nichtlinearen Verhaltens aktueller, bildgebender Verfahren mittels Röntgenstrahlen (CT, Mammographie) sind neue Maße für die Beurteilung der Bildqualität erforderlich. Die Entwicklung solcher Maße und deren zuverlässige Bestimmung ist entscheidend für eine optimale Balance zwischen notwendiger Strahlenbelastung und erforderlicher Bildqualität für eine sichere Diagnostik. Die Entwicklung sog. „model observer“ und die Charakterisierung von deren Unsicherheit ist dabei eine aktuelle Forschungsrichtung. Virtuelle Experimente können diese Entwicklung wesentlich unterstützten.

Aktueller Stand

In einer Zusammenarbeit der Abteilungen 6 (Ionisierende Strahlung) und 8 (Medizinphysik und Informationstechnik) hat die PTB im Jahr 2016 die Entwicklung von Verfahren zur Beurteilung der Bildqualität im CT und bei der Mammographie aufgenommen. Neben der Entwicklung neuer Schätzmethoden werden aktuell virtuelle Experimente für das CT und die Mammographie entwickelt. Ziel ist es, eine möglichst realitätsnahe Simulation zu erreichen. Die virtuellen Experimente sollen zur Entwicklung und Validierung von Methoden zur Beurteilung der Bildqualität eingesetzt werden.

Die PTB kooperiert auf diesem Gebiet u.a. mit 3 nationalen Referenzzentren für Mammographie (Münster, Oldenburg, Marburg), dem EUREF Zentrum in Nijmegen (NL), der Universität Leiden (NL), dem CEA (F), NPL (UK), sowie Charité und TU Berlin.

Ziele und Ausblick

Basierend auf PTB-finanzierten befristeten Stellen und eingeworbenen Drittmitteln werden die Forschungsthemen zielgerichtet vorangetrieben. Die PTB ist außerdem aktiv in Gremien (z.B. AK CT) tätig mit dem Ziel, die an der PTB entwickelten Verfahren in der Praxis umzusetzen. Auch eine Kooperation mit der Industrie wird angestrebt.

Das Vorhaben ist bereits sehr gut abteilungsübergreifend organisiert. Durch die Einbettung in VirtMess werden die im Vorhaben verfolgten Ansätze und entwickelten Lösungen auch für andere Bereiche zugänglich, und es findet ein kontinuierlicher, aktiver Austausch statt.