Simulation dynamischer Hypoxie-PET Bildung und Untersuchung deren Potenzials zur Individualisierung der Strahlentherapie basierend auf mikroskopischen Gewebeschnitten

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Eine Individualisierung der Radiotherapie (RT) basierend auf molekularer Bildgebung mit Positronen- Emissions-Tomographie (PET) scheint derzeit klinisch sehr erfolgversprechend hinsichtlich einer Erhöhung der Tumorkontrolle. Der Einsatz spezifischer Tracer in der PET erlaubt die Visualisierung von hypoxischen Tumorbereichen, welche eine erhöhte Strahlenresistenz aufweisen. Jedoch ist zum aktuellen Zeitpunkt unklar, welche Akquisitonsprotokolle für eine adaptierte RT notwendig und sinnvoll sind und wie die jeweiligen Bilddaten interpretiert werden müssen. In diesem Projekt sollen die Eigenschaften dynamischer Hypoxie-PET Bildgebung, ausgehend von realen, mikroskopischen Gewebeschnitten, theoretisch untersucht werden. Nach einer Berechnung der lokalen Sauerstoffverteilung können mit einem speziell entwickelten Reaktions- und Diffusionsmodell dynamische Hypoxie-PET Daten simuliert werden. Mithilfe dieses Modells sollen verschiedene Phänomene wie das Zusammenspiel chronischer und akuter Hypoxie und deren Auswirkungen auf die PET Daten untersucht werden. Auch sollen verschiedene gängige Hypoxie-PET Tracer in den Simulationsprozess integriert und dieser anhand vorliegender klinischer Daten qualitativ evaluiert werden. Maßgebliches Ziel dieses Projektes ist eine bessere Interpretation klinischer Daten und die Ableitung von Empfehlungen für entsprechende Akquisitionsprotokolle. Weiterhin soll der Einfluss der aus der Hypoxie-PET abgeleiteten Parameter auf eine gezielte Dosiseskalation (Hypoxie Dose Painting) untersucht und eventuelle Fehlergrößen abgeschätzt werden.