Methodische Untersuchungen zum Einsatz der Positronen-Emissions-Tomographie in der Leichtionen-Tumortherapie:
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1995
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1 Einleitung 1
1.1 Medizinische Anwendung von Leichtionenstrahlen 1
1.2 Möglichkeiten des Einsatzes der Positronen Emissions Tomographie in der
Leichtionen Tumortherapie 2
1.3 Aufgabenstellung 4
2 Grundlagen 7
2.1 Eigenschaften von Leichtionen für die Tumortherapie 7
2.2 Positronen Emissions Tomographie (PET) 11
2.3 Prinzip der Reichweitemessung von leichten Ionen mittels PET 15
3 Analyse von Positronenkamerasystemen 19
3.1 Analyse der Gammadetektionsprinzipien 19
3.2 Bewertung der Szintillatormaterialien 23
3.3 Untersuchung der Kristall Photomultiplier Kopplung 27
3.4 Simulationsrechnungen zur Detektoroptimierung 30
3.4.1 Simulationsschritte 31
3.4.2 Simulationsergebnisse 34
4 Apparative und experimentelle Voraussetzungen 39
4.1 Experimentiereinrichtungen der GSI Darmstadt 39
4.1.1 Übersicht über die Strahlführung 39
4.1.2 Fragmentseparator 40
4.2 Messungen am Leichtionenstrahl mit dem HIDAC Detektor 42
4.3 Aufbau und Test zweier verschiedener BGO Detektormodule 45
4.3.1 Blockkristall Detektormodul 45
4.3.2 Einzelkristallmatrix Detektormodul 47
4.3.3 Bestrahlung mit einer Flächenquelle 49
4.4 Entwicklung eines Detektorbewegungssystems zum Studium tomographischer
Eigenschaften mit kleinen Detektormodulen 49
4.5 Einsatz der BGO Detektormodule am Leichtionenstrahl 53
4.5.1 Studium der tomographischen Eigenschaften am Strahl 53
4.5.2 Erzeugung von Positronenemitterverteilungen mit Strahlen stabiler Ionen 56
5 Experimentelle Untersuchungen und Ergebnisse 59
5.1 Untersuchungen und Ergebnisse unter Verwendung des HIDAC Detektors 59
5.1.1 Verifikation der ionenoptischen Abbildungseigenschaften des
Fragmentseparators 59
5.1.2 Bestimmung der Reichweite und deren Genauigkeit 61
5.1.3 Nachweis von Dichteunterschieden 62
5.1.4 Abbildung der Positronenemitterverteilung bei Fragmentation eines Strahls
stabiler Leichtionen in einem Kunststoffphantom 63
5.2 Untersuchungen und Ergebnisse unter Verwendung der BGO Detektoren 65
5.2.1 Messung der Empfindlichkeit bei Bestrahlung mit einer Flächenquelle 65
5.2.2 Studium der tomographischen Abbildung einer Punktquelle 68
5.2.3 Untersuchung der tomographischen Abbildung bei Implantation eines
ß+ radioaktivenLeichtionenstrahls in ein Phantom 69
5.2.4 Abbildung von Positronenemitterverteilungen bei Fragmentierung von Strahlen
stabiler Leichtionen in Phantomen 71
5.3 Gegenüberstellung der Detektoreigenschaften 76
6 Entwicklung eines empirischen Bildrekonstruktionsalgorithmus 77
6.1 Algorithmus 77
6.2 Bewertung rekonstruierter Aktivitätsverteilungen 79
7 Empfehlung für einen Tomographen am Strahl 83
8 Zusammenfassung 87
Anhang A; Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie 89
Anhang B: Wechselwirkung von Photonen mit Materie 93
Anhang C: Effekte und Korrekturen bei einer PET Messung 95
Literaturverzeichnis 97
Abkürzungsverzeichnis 111
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