Ein befüllbares Einkompartiment-Nierenphantom mit inhomogener Aktivitätsverteilung

Ziel/Aim 3D-Druck hat sich mittlerweile für die Validierung quantitativer SPECT/CT-Bildgebung etabliert. Im Rahmen der letztjährigen DGN wurde ein 3D-gedrucktes Nierenphantom vorgestellt, bei dem durch zwei Kompartimente (Medulla und Cortex) eine inhomogene Aktivitätsverteilung realisiert werden konnte. Ziel dieser Arbeit war es, die inhomogene Aktivitätsverteilung stattdessen mit Hilfe von Gitterstrukturen unterschiedlicher Raumdichte innerhalb eines Nierenkompartiments zu erreichen, wobei die Größe der Strukturen kleiner als die Auflösung des SPECT/CTs sein sollte.

Methodik/Methods Zunächst wurden anhand morphologischer Patienten-Bilddaten (arterielle Phase einer kontrastmittelverstärkten CT) Cortex und Medulla segmentiert (3D Slicer 4.10.2). Anschließend wurden durch Veränderung von Periodenlänge und Wandstärke einer Gyroidstruktur [1] Gitter mit unterschiedlicher Raumdichte generiert (Dichteverhältnis 1:5, Wandstärke 0.5:2.65 mm, Cortex:Medulla). Durch boolesche Kombination der Gitter mit den Segmentierungen wurde ein Nierenmodell mit Bereichen unterschiedlicher Raumdichte erzeugt (Autodesk Netfabb 2019). Nach der Anbringung von Zylindern für die Befestigung und Befüllung wurde das Phantom 3D-gedruckt (Formlabs Form 2, Clear V4 Resin, HU: 123).

Ergebnisse/Results Das Gyroid erwies sich als eine Struktur, welche auch dicht gedruckt (Raumdichte von 62 %) einen Abfluss des Druckmaterials sowie eine spätere Befüllung mit radioaktiven Lösungen ermöglicht. Zudem ist die Wandstärke der Struktur kleiner als die Auflösung des SPECT-Systems und ist daher in der SPECT nicht sichtbar. In CT-Aufnahmen des wassergefüllten Phantoms zeigten sich einige Luftblasen, die durch Zugabe einer Seifenlösung erheblich reduziert werden konnten.

Schlussfolgerungen/Conclusions Das vorgestellte Verfahren ermöglicht die Herstellung patientenspezifischer befüllbarer Phantome mit komplexen internen Geometrien. Durch Einbringung von Gyroidstrukturen mit lokal unterschiedlicher Raumdichte lassen sich Einkompartiment-Phantome mit inhomogenen Aktivitätsverteilungen realisieren und damit Fehler durch Herstellung von Stammlösungen unterschiedlicher Aktivitätskonzentrationen vermeiden.

Publication History

Article published online:
08 April 2021

• Literatur/References

• 1 Schoen, NASA Technical Note. 1970 .