Aufbau eines Versuchsplatzes für die Positronen-Emissions-Tomographie

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) hat sich als bildgebendes Verfahren in der klinischen Routine sowie der medizinischen, biologischen und pharmazeutischen Forschung etabliert. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, Mediziner sowie Physiker und Ingenieure mit der speziellen Ausrichtung auf multidisziplinäre Forschungsgebiete der Biologie und Medizin bzw. medizintechnischen Anwendungen im Rahmen ihrer Ausbildung möglichst praxisnah mit dieser Technik vertraut zu machen. Zu diesem Zweck soll ein Versuchsplatz für die PET aufgebaut werden, an welchem die allgemeinen Prinzipien der Computertomographie (CT), die Grundlagen der PET sowie die PET als kernphysikalisches Multiparameter-Messverfahren vermittelt werden. Für die Realisierung dieser Aufgabenstellung gibt es folgende Vorgaben: - Der Tomograph besteht aus zwei kommerziellen, in Koinzidenz betriebenen, ortsempfindlichen Szintillationsdetektoren. - Zum Gewinnen vollständiger Projektionsdatensätze wird ein Computer gesteuertes Bewegungssystem für die Translation und die Rotation verwendet. - Die Signalverarbeitung basiert auf Standardmodulen der kernphysikalischen Messtechnik. - Zur Gewährleistung einer flexiblen, den unterschiedlichen Anforderungen genügenden Auswertung erfolgt die Speicherung der Daten im Listen-Modus. - Die tomographische Rekonstruktion mittels gefilterter Rückprojektion ist in die laufende Messung (Online-Betrieb) integriert. Daneben besteht die Möglichkeit, die Daten auch nach der Messung in unterschiedlichen Konfigurationen zu rekonstruieren (Offline-Betrieb). Diese Diplomarbeit soll zudem als Grundlage für das zu erstellende Lehrmaterial fungieren. Dabei wird zuerst auf die Anwendung und Entwicklung der PET eingegangen (Abschnitt 1.1). Im zweiten Kapitel werden die für die PET notwendigen Grundbegriffe erklärt sowie die physikalischen und mathematischen Prinzipien und Wirkungsweisen dargestellt. Daran anschließend wird im dritten Kapitel der Aufbau des PET-Versuchsplatzes beschrieben, wobei auch näher auf die einzelnen ausgewählten Komponenten eingegangen wird. Im vierten Kapitel werden systemspezifische Größen für den Versuchsplatz hergeleitet. Darauf folgend wird in Kapitel 5 die Software detaillierter vorgestellt. Die Ergebnisse der durchgeführten Messungen sind im sechsten Kapitel zu finden. Dabei handelt es sich sowohl um Messungen zur Charakterisierung des Messplatzes als auch um vollständige tomographische Rekonstruktionen von Punktquellen. Abschließend werden die Besonderheiten und Merkmale des aufgebauten Tomographen nochmals zusammengefasst sowie ein Ausblick gegeben (Kapitel 7)