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Title
Development of a combined positron emission mammograph and ultrasound scanner / von Benjamin Armand Frisch
AuthorFrisch, Benjamin Armand
CensorAiginger, Hannes ; Tavernier, Stefaan
Published2012
DescriptionXXI, 132 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Diss., 2012
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Positronenemissionstomographie / PET / Positronenemissionsmammographie / PEM / Ultraschall / Brustkrebs / Szintillationskristalle / Tiefenauflösung
Keywords (EN)Positron Emission Tomography / PET / Positron Emission Mammography / PEM / Ultrasound / Breast Cancer / Scintillating Crystals / Depth of Interaction
Keywords (GND)Mammografie / Positronen-Emissions-Tomografie / Ultraschall / Szintillation / Kristall / Auflösungsvermögen
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-57478 Persistent Identifier (URN)
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Development of a combined positron emission mammograph and ultrasound scanner [7 mb]
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Abstract (German)

Brustkrebs gehört zu den häufigsten frühzeitigen Todesursachen von Frauen. Da eine frühzeitige Erkennung zu hohen Genesungsraten führt, haben zahlreiche Länder vorsorgliche Brustkrebsuntersuchungen in ihre Gesundheitsagenden aufgenommen. ClearPEM-Sonic ist en bildgebendes Verfahren, welches als Ergänzung klassischer Methoden der Vorsorgeuntersuchung entwickelt wird. Es verbindet ClearPEM, einen für die Mammographie bestimmten Positronenemissionstomographen welcher Dank hochauflösender metabolischer Information die exakte Position krebsartiger Geschwüre zeigt, mit einem 3D Ultraschallgerät, welches anatomische Information des konventionellen Ultraschalls (US) und eine objektive Messung der Gewebeelastizität bietet.

Wir vereinfachen die Vorbereitung der Kristalle des ClearPEM-Detektors und verbessern die Kristalleigenschaften. Die Lichtausbeute ist nun 30 % höher, die Energieauflösung zwei Prozentpunkte besser während die Tiefenauflösung beibehalten wurde.

Wir entwickeln praktische Lösungen zur Integration des Ultraschallgeräts als unabhängige Partnermodalität des ClearPEM, unter Berücksichtigung aller durch die Anatomie, dem klinischen Umfeld und den verschiedenen Technologien gestellten Bedingungen. Die Brust wird mit einem konischen Haltesystem stabilisiert. Ein entfernbarer 3D-Arm bringt, als einzige mechanische Schnittstelle zwischen beiden Geräten, den Ultraschallkopf in jede beliebige Position. Die Position des US-Bildes kann ausgehend von der Positionsmessung des Ultraschallkopfs mit einem Standortverfolgungssystem berechnet werden. Die Information aller teilnehmenden Geräte wird an eine dedizierte Software zur Bildverarbeitung übertragen.

Wir bewerten die Leistung von ClearPEM-Sonic. Die Ortsauflösung rekonstruierter Bilder beträgt 1,3 mm. Der erfolgreiche Bildabgleich eines mit beiden Modalitäten aufgenommenen Phantoms bestätigt die Machbarkeit multimodaler Bildgebung. Die Ergebnisse des ersten klinischen Versuchs zeigen, dass ClearPEM-Sonic mehr Läsionen findet als ein Ganzkörper-PET und die Spezifizität der Diagnose verbessert.

Abstract (English)

Breast cancer is one of the most frequent causes of premature death amongst women. Considering early detection leads to high cure rates, breast cancer screening is part of healthcare policies in many countries. ClearPEM-Sonic is a device to be used alongside standard screening techniques. It couples a dedicated positron emission tomograph for mammography, which provides high resolution metabolic information highlighting the exact position of cancerous lesions, with a 3D ultrasound (US) system that provides anatomical information and a tissue elasticity measurement.

We simplify the crystal preparation process for the ClearPEM detector and improve the crystal properties. The light yield increases by 30 %, the energy resolution improves by 2 percentage points whilst the depth of interaction resolution remains unchanged.

We develop practical solutions to integrate the US modality into the ClearPEM machine, considering all constraints imposed by the anatomy, the clinical environment and the different technologies. The breast is immobilized with a conical stabilization system. A removable arm used to bring the US transducer in any required position is the only mechanical interface between both devices. The position of the US image can be calculated by recording the transducer position with a tracking system.

The information from all modalities is transferred to dedicated software for image treatment.

We evaluate the performance of ClearPEM-Sonic. The resolution in a reconstructed image is 1.3 mm. The co-registration of a dedicated phantom acquired with both modalities proves the concept of multimodality imaging. The first clinical trial shows that ClearPEM detects more cancerous lesions than whole-body PET and improves the specificity in the diagnostic process.