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Nuklearmedizin

 

Die Nuklearmedizin umfasst die Anwendung radioaktiver Substanzen und kernphysikalischer Verfahren zur Funktions- und Lokalisationsdiagnostik am gesamten Körper sowie offener Radionuklide in der Therapie. Eingeschlossen sind außerdem die Erforschung von Krankheiten und der Strahlenschutz.

 

Was sind die Unterschiede zwischen Röntgendiagnostik und nuklearmediziner Diagnostik?

Sowohl in der Röntgendiagnostik, Strahlentherapie und Nuklearmedizin werden ionisierende Strahlen zur Diagnose und Therapie eingesetzt.

Unterschiede bestehen in:

  • der Lokalisation der Strahlenquelle: Durch intravenöse Einbringung einer radioaktiv-markierten Substanz ist der menschliche Körper in der Nuklearmedizin selbst Strahlungsquelle. In der Röntgendiagnostik befindet sich die Strahlenquelle außerhalb des Patientenkörpers (z.B. Röntgenröhre) und erzeugt die zu diagnostischen Zwecken erforderliche Röntgenbremsstrahlung.
  • der Strahlenart: die ionisierende Strahlung der nuklearmedizinischen Diagnostik ist in erster Linie Gammastrahlung aus metastabilen Atomkernen (energiereiche Photonen); in der nuklearmedizinischen Therapie um Partikelstrahlung aus radioaktiv zerfallenden Atomkernen (z.B. Elektronen). Die Röntgenröhre erzeugt Röntgenstrahlung (energiereiche Photonen).
  • der Dauer der Strahleneinwirkung: Die Dauer der Strahleneinwirkung ist in der Röntgendiagnostik nur kurzzeitig (z.B. wenige Millisekunden bei einer Röntgenthoraxaufnahme), in der nuklearmedizinischen Diagnostik kann diese je nach effektiver Halbwertszeit bis zu mehrere Stunden oder auch Tage betragen.
  • der Dosisverteilung: Die Dosisverteilung ist in der Röntgendiagnostik weitestgehend regional (d.h. auf das Zielvolumen beschränkt); in der nuklearmedizinischen Diagnostik verteilt sich die Substanz, bis zur endgültigen Anreicherung im Zielorgan, zunächst im gesamten Körper.
  • Ort der höchsten Dosisapplikation: Die höchste Strahlendosis wird in der Röntgendiagnostik an der Hautoberfläche erreicht, in der Nuklearmedizin hingegen in dem betreffenden Zielorgan.

 

 

Zielsetzung

 

Die bildgebenden Verfahren Szintigrafie, Positronen-Emissions-Tomographie und SPECT (single photon emission computed tomography) bilden, im Gegensatz zu den morphologischen bildgebenden Verfahren, vorwiegend die Funktion eines Organsystems ab.

Die Untersuchung erfolgt in der Regel mit einer Gammakamera als planare Ganzkörper- und SPECT-Szintigraphie, oder mit einem Positronenemissionstomographen (PET).  Hiermit wird die Verteilung des verabreichten Radiotracers im Körper abgebildet. Das Verteilungsmuster gibt schließlich Aufschluss über bestimmte Erkrankungen (z.B. Knochenkontusionen, heilende Frakturen, Tumore, Arthrosen oder Entzündungen).

 

Die häufigsten nuklearmedizinischen Untersuchungsverfahren sind die Schilddrüsenszintigrafie, Skelettszintigrafie, Myokardszintigrafie, Nierenfunktionsszintigrafie und Lungenszintigrafie sowie die Positronen-Emissions-Tomografie.

 

 

Beispiele:

Schilddrüsenszintigraphie (Nuklid: 99mTcO4, 123J)

Indikation: Über- oder Unterfunktion, Abklärung sonographischer Herdbefunde.

 

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Die Szintigraphie zeigt Lage, Form und Größe der Schilddrüse sowie Orte vermehrter oder verminderter Stoffwechselaktivität (Funktionstopogramm).

 

Knochenszintigraphie (Nuklid 99mTc-HDP)

Indikation: Tumorstaging (Metastasenlokalisation), entzündliche Gelenkerkrankungen (z.B. rheumatische Arthritis), Implantatlockerung oder Infekte (z.B. Verdacht auf Hüftprothesenlockerung).

 

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Zur Knochenszintigraphie wird eine knochenaffine Substanz (z.B. 99mTc-HDP), welche sich in Abhängigkeit vom Knochenstoffwechsel im Skelettsystem vorübergehend einlagert, intravenös injiziert. Da viele pathologische Vorgänge mit einem erhöhten Knochenstoffwechsel assoziiert sind, lassen sich durch eine vermehrte Anreicherung der Substanz in einer bestimmten Skelettregion krankhafte Veränderungen nachweisen.

 

 

 

Positronenemissionstomographie (PET)

 

Da nuklearmedizinische Untersuchungen anatomisch nicht-eindeutige Befunde liefern werden in den letzten Jahren überwiegend Kombinationsgeräte eingesetzt, bei denen eine nuklearmedizinische Gammakamera oder ein PET-Scanner mit einem mechanisch fest verbundenen Computertomographen kombiniert wird. Dabei können in einem Gang ohne Umlagerung sowohl funktionelle, als auch anatomische Daten erhoben werden und in einem Bildersatz fusioniert werden.

PET ist die Abkürzung für Positronen-Emissions-Tomographie und ist ein bildgebendes Verfahren, bei der radioaktiv markierte Substanzen (Radiotracer) verwendet werden. Die Radioaktivität bzw. die Halbwertzeit der verwendeten Substanzen ist gering. Bei den Radiotracern handelt es sich um sogenannte Beta+ Strahler, also Substanzen die Positronen (Antiteilchen zu den Elektronen) emittieren. Treffen Positronen und Elektronen aufeinander kommt es zur sog. Annihilation (Vernichtung) wobei energiereiche ionisierende Gammastrahlung emittiert wird. Anhand der emittierten Strahlung kann dann mit Hilfe des PET die räumliche und zeitliche Verteilung des Radiotracers im menschlichen Körper gemessen und dreidimensional abgebildet werden.

 

Die am meisten verwendete Substanz ist radio-aktiv markierter Zucker zur metabolischen Bildgebung (18-F Fluorodeoxyglucose oder FDG). Da bösartige Tumore häufig viel Zucker verbrauchen, lassen sie sich bei einer FDG-PET oft treffsicher auffinden. Nach einer Behandlung ist eine Abnahme des Zuckerverbrauchs oft das erste Zeichen eines Behandlungserfolgs. Entsprechend wird PET oft auch zur Therapiekontrolle eingesetzt.

Um die genaue Lage der Tumorherde zu definieren, ist es oft notwendig gute anatomische Information zu haben. PET ist hierzu weniger geeignet, hingegen ist die CT oder MRT hier die Methode der Wahl.

Im PET-CT oder PET-MR Verfahren sind beide Methoden in einem Scanner integriert, was eine punktgenaue Zuordnung von Anatomie und Funktionstopographie ermöglicht. PET und CT Bilder werden hierzu mit Hilfe eines Computers übereinandergelegt Der Patient erhält damit zwei wichtige Untersuchungen in einem. Die PET-CT liefert damit wesentliche Bildinformationen für eine erfolgreiche Behandlung. Je nach Situation, wird bei der CT-Untersuchung Röntgenkontrastmittel zur Kontrastierung des Darms oder auch der Gefässstrukturen verwendet.

 

Beispiel:

 

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FDG-PET                                        FDG-PET-CT

Rektum Karzinom mit Lebermetastasen

 

 

An unserem Institut kommt neben einem PET-CT SIEMENS Biograph 16, die SPECT (Gammakamera) SIEMENS eCam Signature Series zum Einsatz.

 

Wie schädlich sind die Untersuchungen in der Nuklearmedizin?

 Die Mengen der in den Körper eingebrachten radioaktiven Substanzen sind sehr gering. Allergien und Nebenwirkungen sind extrem selten.

Die Strahlenexposition des Patienten liegt bei einer Isotopenuntersuchung meistens im Bereich von vergleichbaren Röntgenuntersuchungen des Organs:

 

Beispiele:

Nieren-Szintigramm: < 1 mSv
Schilddrüsen-Szintigramm (Tc-99m): < 1 mSv
Lungen-Szintigramm: 2 mSv
Knochen-Szintigramm: 5-7 mSv
FDG-PET: 5-10 mSv
Gallium-Szintigramm: 20 mSv
natürliche Strahlenbelastung pro Jahr: 2-5 mSv

 

Es werden Isotope verwendet, die eine sogenannte Gammastrahlung aussenden. Nur ein geringer Teil dieser Strahlung wird vom Körper aufgenommen und biologisch wirksam. Die radioaktiven Substanzen werden in der Regel schnell vom Körper über die Nieren oder den Darm ausgeschieden.

 

Grundsätzlich wird nur nach strenger Risiko-/Nutzenabwägung mit nuklearmedizinischen Methoden diagnostiziert.

Schwangere Frauen, von einem lebenswichtigen Grund abgesehen, werden nicht nulearmedizinisch untersucht.