Stabsstelle Strahlenschutz und
Abteilung Medizinische Physik
Bildgebende Verfahren in der Nuklearmedizin
Nuklearmedizinische Verfahren stellen unter Verwendung geeigneter radioaktiver Arzneimitteln (Radiopharmaka) bestimmte
Stoffwechselfunktionen dar. Dabei wird nach der Verabreichung der radioaktiv markierten Substanz die aus dem Körper austretende
Strahlung mit Hilfe von Gammakameras bzw. Positronenemissionstomographen gemessen.
Einzel-Photonen-Emissions-Computer-Tomographie
Gammakamera
Die Gammakamera ist das am häufigsten zur bildgebenden
Diagnostik in der Nuklearmedizin eingesetzte Gerät.
Abschirmung
Elektronik
Bei der Emissionstomographie (SPECT) wird die örtliche
Verteilung der inkorporierten Radiopharmaka dreidimensional in
Form von Schnittbildern dargestellt. Dazu werden Aufnahmen
unter verschiedenen Winkelpositionen der Gammakamera
gemessen und als sogenannte Projektionen gespeichert.
Photomultiplier
Lichtleiter
Kristall
Kollimator
Messkopf einer Gammakamera (Prinzip)
Die Energie der aus dem Patienten austretenden Gammastrahlung wird im Detektor absorbiert und in eine Lichtemission
(Szintillation) umgewandelt. Mittels Photomultipliern wird
dieses Licht in elektrische Signale überführt und mit Hilfe der
Ortungselektronik
die
Position
der
Szintillation
im
Detektorkristall bestimmt. Als „Optik“ für die Abbildung werden
Kollimatoren verwendet.
Messung unter einer Vielzahl von Aufnahmewinkeln, dabei
rotiert die Gammakamera um den Patienten
Durch geeignete mathematische Verfahren werden dann aus
den gemessenen Projektionen Schnittbilder durch den Körper
berechnet.
Ebene
Kristall
Kollimator
Aktivitätsverteilung
Prinzip der Szintigraphie
Szintigramm der Schilddrüse
Die räumliche Verteilung des Radiopharmakons im Patienten
wird als zweidimensionale Projektion dargestellt. Diese
bildliche Darstellung nennt man ein Szintigramm.
Berechnete Schichten des Herzens
In der Klinik für Nuklearmedizin der MHH installierte Gammakamerasysteme
Stabsstelle Strahlenschutz und
Abteilung Medizinische Physik
Bildgebende Verfahren in der Nuklearmedizin
Hybridsystem PET/CT
Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
Bei der Positronen-Emissions-Tomographie wird ein radioaktiv
markiertes Arzneimittel benutzt, welches die Eigenschaft
besitzt, Positronen auszusenden. Diese treffen nach kurzer
Laufstrecke auf ein Elektron. Diese Teilchen und Antiteilchen
vernichten
sich
gegenseitig
unter
Entstehung
von
Vernichtungsstrahlung. Es entstehen zwei Gamma-Quanten mit
jeweils 511keV Energie.
Kombiniert man die funktionale Information des PET mit der
morphologischen Information eines Röntgen-CTs, erhält man
eine wesentliche Erweiterung der diagnostische Möglichkeiten.
Ȗ-Quant= 511 keV
e–
Positron e+
n p n
p n np n
n
p
p n
Elektron
Ȗ-Quant= 511 keV
Die Ȗ-Quanten streben in einem Winkel von 180° auseinander
und können daher mit zwei gegenüber liegenden Detektoren
gemessen werden. Wird ein J-Quant in einem Detektor
registriert, so wird in einem vorherbestimmten Zeitintervall
(Koinzidenzzeitfenster) der zugehörige zweite Impuls von dem
gegenüberliegenden Detektor erwartet.
Bei PET/CT erfolgen sequentiell zwei Bildaufnahmen (CT und
PET) in einem Untersuchungsablauf.
Die zusätzliche anatomische Information der CT erlaubt eine
wesentlich genauere Lokalisation abnormaler Speichermuster.
Der Einsatz von PET/CT und SPECT/CT sind in der klinischen
Routine, insbesondere in der Onkologie und der Kardiologie,
nicht mehr wegzudenken.
BWK 2
Detektorringe
Beckenschaufel
Femur
Aus dem PET-Bild erhält man die Information über die räumliche
und zeitliche Verteilung der Aktivitätskonzentration im Körper,
und damit Informationen über zugehörigen Stoffwechselfunktionen, z.B. lässt sich durch radioaktiv markierte Glucose (FDG)
der lokale Energieverbrauch (normal/abnormal) darstellen, siehe
Abbildung rechts.
PET
PET/CT
Glucosestoffwechsel (FDG, links) mit überlagerten anatomischer Information (rechts). Durch die anatomische Information
ist die Zuordnung der Läsionen besser möglich.
In der Klinik für Nuklearmedizin der MHH installierte PET/CT-Systeme
Stabsstelle Strahlenschutz und
Abteilung Medizinische Physik
Nuklearmedizin: Strahlenexposition und Strahlenschutz
Nuklearmedizin – Heilkunde mit radioaktiven Stoffen
Strahlenschutzrecht
In der Nuklearmedizin werden offene radioaktive Stoffe in der
Diagnostik und Therapie eingesetzt. Beispiele sind:
• Technetium-99m (Gammastrahlung) zur Diagnostik
• Fluor-18 (Positronenstrahlung) zur PET-Diagnostik
• Jod-131 (Beta- und Gammastrahlung) zur Schilddrüsentherapie
Der Betrieb einer nuklearmedizinischen Einrichtung ist genehmigungspflichtig. Ein umfangreiches Regelwerk sichert den
Schutz der Umwelt, der Mitarbeiter und der Patienten.
Häufigkeit nuklearmedizinischer Untersuchungen
Schilddrüse 10%
Schilddrüse 39%
Sonstige 7%
Skelett 33%
Skelett 28%
Entzündung 2%
Tumor 3%
Magen-Darm Trakt 1%
Gehirn 3%
Niere 1%
Lunge 3%
Sonstige 4%
Entzündung 1%
Tumor 1%
Magen-Darm Trakt 1%
Gehirn 2%
Herz 14%
Qualitätssicherung in der Nuklearmedizin
Niere 7%
Lunge 6%
Herz 30%
Häufigkeit nuklearmedizinischer Untersuchungen sowie der
daraus resultierende Beitrag zur kollektiven Dosis (Quelle: BfS).
Nuklearmedizinische Einrichtungen werden regelmäßig durch
die Ärztlichen Stellen überprüft. Dabei werden sowohl
physikalisch-technische als auch medizinische Aspekte und die
Einhaltung der diagnostischen Referenzwerte bewertet.
Strahlenexposition in der Nuklearmedizin
Untersuchung
Mittlere effektive Dosis
[mSv]
Entzündungsszintigraphie
8,2
Skelettszintigraphie
4,5
Myokardszintigraphie
7,4
Tumorszintigraphie
6,5
Schilddrüsenszintigraphie
0,7
PET (mit FDG)
10
Mittlere effektive Dosis
2,7
Die Anwendung radioaktiver Stoffe führt zu einer Strahlenexposition. Durch ionisierende Strahlung wird Energie im Gewebe
deponiert. Die Energiedeposition im Körper wird im Strahlenschutz als mittlere effektive Dosis in der Einheit „Millisievert“
(1 mSv) angegeben.
Strahlenexposition im Vergleich
Strahlung
Medizinische Anwendungen
- Röntgendiagnostik (90%)
- Strahlentherapie (6%)
- Nuklearmedizin (4%)
Kerntechnische Anlagen
Forschung und Technik
Tschernobyl
Fallout Kernwaffenversuche
Mittelwert in der BRD
Schwankungsbreite
mSv/a
1,95
1,75
0,12
0,08
0,01
0,01
0,02
0,01
2,00
1 – über 20
Die Nuklearmedizin trägt mit 0,08 mSv/a zur zivilisatorischen
Strahlenexposition bei. Im Vergleich dazu beträgt die Strahlenexposition aus natürlichen Quellen im Mittel 2,1 mSv/a und ist
damit etwa um einen Faktor 25 größer.
Strahlenschutz in der Nuklearmedizin
Der Strahlenschutz in der Nuklearmedizin umfasst drei Bereiche:
• Strahlenschutz des Patienten
• Klare Indikationsstellung
• Professionelle Durchführung der Untersuchung und Befundung
• Interdisziplinäre Zusammenarbeit
• Qualifiziertes Personal in ausreichender Anzahl
• Strahlenschutz der Mitarbeiter
• Bereitstellung von Schutzausrüstung
• Messmitteln zur Personendosisermittlung
• Personendosisüberwachung
• Schulung und Unterweisung
• Strahlenschutz der Umwelt
• Einhaltung des baulichen Strahlenschutzes
• Bereitstellen von Messmitteln
• Behandlung von Reststoffen
• Kontrolle von Ableitungen mit Fortluft / Abwasser
• Radioökologische Bewertung im Antragsverfahren
Zentrum Radiologie
Klinik für Nuklearmedizin
72 Jahre erfolgreiche Behandlung von
Schilddrüsenerkrankungen mit Radiojod
Fachkundeaktualisierungskurs 04.05.2013
12.10.1941 die erste Therapie mit Radiojod
131-Iod (ß-, HWZ: 8,02d)
31.03.1941
Morbus Basedow, w. 14J.
Isotop I-130 (ß-, HWZ: 12,36 h)
Arthur Roberts / Saul Hertz
Robley Evans
Massachusetts
Hospital
Massachusetts Institute
of Technology
General
Joseph Hamilton
Harvard University
Radiojodtherapie von
Life Magazine October 1949
Lymphknotenmetastasen
John Hundale Lawrence
6 Monate später Heilung
Nase
Mund
Magen
Erste Heilung von Schilddrüsenkrebs 1943-46
Blase
Radio-iodine halts thyroid cancer
und heute 2013
Therapiekapseln
rechts
131-Jod
7400 MBq
ventral
links
Ganzkörperszintigraphie
Medizinische Hochschule Hannover
Klinik für Nuklearmedizin OE 8250
Carl-Neuberg-Straße 1, 30625 Hannover
Zentrum Radiologie
Klinik für Nuklearmedizin
Radionuklid-Therapiestation
Fachkundeaktualisierungskurs 04.05.2013
Eingangsbereich Schleusenbereich für Patienten
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barrierefreies Bad
Applikation und Messtechnik nach DIN, StrlSchV, MPG
flexible Einzelzimmer in ansprechender Gestaltung
SPECT-CT für exakte Diagnostik
und vieles mehr…….
Medizinische Hochschule Hannover
Klinik für Nuklearmedizin OE 8250
Carl-Neuberg-Straße 1, 30625 Hannover
Zentrum Radiologie
Klinik für Nuklearmedizin
Schonende Tumor-Operation durch Wächterlymphknoten-Diagnostik
Definition:
Als Wächterlymphknoten (sentinel lymphnode (SLN)) werden Lymphknoten bezeichnet, die im Abflussgebiet der
Lymphflüssigkeit eines bösartigen Tumors an erster Stelle liegen. Sind in diesen Lymphknoten Tumorzellen mit
dem Lymphfluss verschleppt worden, so können sich mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch weitere
Metastasen in der Umgebung oder in der Ferne befinden.
Die Identifizierung der SLN wird hauptsächlich beim Brustkrebs (Mamma-Karzinom) und Hautkrebs (malignen
Melanom) angewandt.
Durchführung:
Die Darstellung der SLN erfolgt im Rahmen
einer Szintigrafie. Hierzu werden Partikel aus
Eiweiß mit radioaktivem Technetium (Tc99m) markiert und in das Gewebe in der
Nähe des Tumors gespritzt. Die Substanz
verbreitet sich über denselben
Lymphabflussweg wie etwaige Tumorzellen,
deren Größe die Partikel haben und reichert
sich in einem oder mehreren Lymphknoten
an. Diese Anreicherungen werden mit
szintigraphischen Aufnahmen dargestellt.
Sentinel
Sentinal bei Mamma -Karzinom
Der oder die SLN können mit Hilfe einer
Messsonde bei der anstehenden Operation
aufgesucht und unter Schonung der übrigen
Lymphknoten gezielt entfernt werden. Die
entfernten Lymphknoten werden
anschließend histologisch aufgearbeitet.
Bedeutung:
Sentinel
Sentinel Darstellung eines Hauttumors
Der Befund der SLN lässt weitere Aussagen
über die Metastasierung des Tumors zu. Ist
der Wächterlymphknoten nicht befallen, so
kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon
ausgegangen werden, dass nachfolgende
Lymphknoten ebenso wenig betroffen sind. In
diesem Fall erübrigt sich also die Entfernung
weiterer Lymphknoten. So können
Nebenwirkungen einer Lymphknotenentfernung wie Lymphödeme vermieden
werden.
Lymphödeme
Klinik für Nuklearmedizin
Früherkennung von Nierenbeckenabgangsstenosen durch
Nierenfunktions-Szintigraphie
Durch eine Verengung des Harnleiters am Übergang zum Nierenbecken kommt es zu einem Aufstau von Urin im Nierenbecken. Dieser kann zu einer konsekutiven
Schädigung des Nierengewebes und somit zu einer Funktionseinschränkung der Niere führen.
Im Ultraschall kann die Erweiterung des Nierenbeckens dargestellt werden. Eine Aussage über die Nierenfunktion und den prozentualen Anteil des Urinabflusses über die
Engstelle kann jedoch nicht getroffen werden. Die Nierenfunktionsszintigraphie ist die einzige Untersuchung, die diese Fragestellung klären kann.
Patientenvorbereitung
• viel trinken (10 ml pro kg Körpergewicht)
• Entleerung der Harnblase vor der Untersuchung
• es wird ein intravenöser Zugang gelegt, über den später die radioaktive
Substanz verabreicht wird und ggf. Blut abgenommen wird
•schwangere Begleitpersonen oder kleinere Geschwisterkinder sollten
lieber zu Hause bleiben
Aufklärung
Der Arzt klärt die Eltern und Kinder über
den Untersuchungsablauf, eventuelle
Nebenwirkungen und die nur sehr
geringe Strahlenbelastung auf.
Diese entspricht ca. 0,1 mSv und ist
somit vergleichbar mit einer RöntgenUntersuchung der Lunge. Die
Strahlenbelastung ergibt sich
ausschließlich durch die Injektion der
radioaktiven Substanz, die
Kameraaufnahmen verursachen keine
zusätzliche Strahlenbelastung.
Methodik
•Lagerung auf der Untersuchungsliege, wobei die Eltern mithelfen und die ganze Zeit bei ihrem Kind bleiben können
•Über den intravenösen Zugang werden 10 MBq J-123-Jodhippuran gespritzt. Unsere Kamera befindet sich unter dem Kind und nimmt über 30 min kontinuierlich
Bilder auf. Die radioaktive Substanz verteilt sich über das Blut im Körper und wird über die Nieren ausgeschieden. Die Nierenfunktion zeigt an, wie viel von der
radioaktiven Substanz von den Nieren gefiltert wird. Im zeitlichen Verlauf kann gezeigt werden, welcher Anteil des radioaktiv markierten Urins aus dem
Nierenbecken in den Harnleiter und von dort in die Harnblase gelangt.
•Sollte es zu einem Rückstau des Urins im Nierenbecken kommen, kann man den Urinabfluss durch die intravenöse Gabe eines harntreibenden Medikamentes
(Furosemid) fördern. Dann wird die Untersuchung um eine viertel Stunde verlängert.
•Danach wird noch ein Bild nach Entleerung der Harnblase angefertigt.
•Am Untersuchungsende bespricht der Arzt mit den Eltern die Untersuchungsergebnisse.
Nierenbeckenabgangsstenose links
Besserung nach Operation
Risikobeurteilung bei koronarer Herzerkrankung (KHK)
Die “KHK”
Die Behandlungsmöglichkeiten
Die koronare Herzerkrankung (KHK) wird durch eine Verengung
Der behandelnde Arzt muss entscheiden, ob die KHK konservativ
der Herzkranzgefäße (Koronararterien) verursacht. Sie entsteht
oder mit einem Eingriff („invasiv“) behandelt wird.
durch Veränderungen der Gefäßwand (Arteriosklerose). Durch die
Eine konservative Behandlung beinhaltet Medikamente zur
Verengung kann der Herzmuskel nicht ausreichend mit Blut
Verbesserung von Blutdruck, Fettstoffwechsel, und Blutgerinnung,
versorgt werden. Dies führt zu Beschwerden („Angina pectoris“),
sowie eine Vermeidung von Risikofaktoren (Rauchen, Übergewicht,
Funktionsstörungen des Herzmuskels und schlimmstenfalls zu
mangelnde Bewegung). Hierdurch kann das Fortschreiten der KHK
einem Herzinfarkt (Absterben von Herzmuskel nach komplettem
aufgehalten werden.
Koronar-Gefäßverschluss, siehe Abbildung Æ).
Eine
invasive
Behandlung
besteht aus einer Aufdehnung der
Die “nicht-invasive” Bildgebung als Wegweiser
Eine invasive Behandlung der KHK ist nicht nur teuer, sondern auch mit gewissen Risiken verbunden
(Risiken des Eingriffs selbst, Risiko des Gefäßverschlusses). Dieser Weg der Behandlung ist nur
gerechtfertigt, wenn das Risiko der KHK des Patienten (also die Wahrscheinlichkeit einen Herzinfarkt zu
erleiden oder an der KHK zu versterben) entsprechend hoch ist.
Verengungen durch Herzkatheter
(sog. „PTCA“), mit anschließendem
Einsatz eines sog. „Stent“ um das
Gefäß offen zu halten (Abbildung),
Koronarintervention durch Herzkatheter:
PTCA und Stenting einer “Stenose” (Verengung)
oder aus einer Bypass-Operation.
Es wird also ein Test benötigt, der nicht nur eine Erkennung der KHK, sondern auch eine
Beurteilung des krankheitsbedingten Risikos des Patienten ermöglicht. Basierend auf den
Ergebnissen dieses Tests kann dann sicher und individuell entschieden werden, wer
konservativ und wer invasiv behandelt wird.
Durch die reine Darstellung der Gefäßverengung (sog. „Angiographie“) kann das Risiko des Patienten
nicht gut beurteilt werden. Hierzu muss untersucht werden, ob das durch die Gefäße versorgte Organ,
also der Herzmuskel, beeinträchtigt wird. Dies wird durch die „Myokardperfusions-Szintigraphie“
erreicht.
Die risiko-adaptierte Wahl der
Behandlung verbessert das Überleben
Große Studien an mehr als 10.000 Patienten haben den Nutzen der
Myokardperfusions-Szintigraphie zur Wahl der Behandlung belegt.
Sind weniger als ca. 10% des Herzmuskels von einer belastungsinduzierten Durchblutungsstörung betroffen, so ist das Risiko für
Infarkt oder Herztod geringer bei konservativer Behandlung. Ist
Die Myokardperfusions-Szintigraphie
dagegen mehr Herzmuskel betroffen, so wird das Risiko durch
Es wird eine schwach radioaktive Substanz in Ruhe und
invasive gegenüber konservativer Behandlung gesenkt.
unter (medikamentöser oder körperlicher) Belastung
injiziert. Die Substanz verteilt sich entsprechend der
Gewebe-Durchblutung im Herzmuskel und kann mittels
Gamma-Kamera nachgewiesen werden. Bilder der
Verteilung der Substanz werden genau ausgewertet, um
Bereiche des Herzmuskels mit gestörter Durchblutung zu
Erzeugung von Schnittbildern des Herzmuskels in 3 Ebenen
erfassen.
Stress
Stress
Ruhe
Ruhe
Stress
Stress
Ruhe
Ruhe
Stress
Stress
Ruhe
Ruhe
Stress
Stress
Untersuchung vermieden werden. Die Behandlung der KHK wird
Ruhe
Ruhe
gleichzeitig optimiert.
Unnötige Herzkatheter (und die damit verbundenen Risiken und
Kosten) können somit durch eine vorgeschaltete nichtinvasive
Normalbefund (keine Duchblutungsstörung):
Niedrig-Risiko Patient, konservative Behandlung.
Medizinische Hochschule Hannover
Klinik für Nuklearmedizin OE 8250
Carl-Neuberg-Straße 1, 30625 Hannover
Abnormaler Befund (ausgedehnte regionale Durchblutungsstörungen unter Stress,
siehe Pfeile): Hoch-Risiko Patient, invasive Behandlung.
Zentrum Radiologie
Klinik für Nuklearmedizin
Früherkennung von Demenzerkrankungen
Hintergrundinformation
Die mit der Alterung der Bevölkerung zunehmende Prävalenz
der Demenz in den entwickelten Ländern stellt ein erhebliche
Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Weltweit geht
man von derzeit etwa 30 Millionen Patienten mit der häufigsten
Form, der Alzheimer Demenz, aus. Bis zum Jahr 2050 erwartet
man eine Vervierfachung, was etwa einem Betroffenen von 85
entspricht.
Nuklearmedizinische Verfahren können in diesem Zusammenhang wesentliche Informationen zur
Frühdiagnostik und Entwicklung neuer Pharmakotherapien beitragen:
•Die
F-18-Fluordeoxyglukose
(FDG)
Positronenemissionstomographie
Energiestoffwechsel und damit die funktionale Integrität
(PET)
ermöglicht
den
regional im Gehirn zu messen.
Stoffwechselminderung in bestimmten Hirnregionen sind eine Frühzeichen neurodegenerativer
Veränderungen im Rahmen einer Demenz.
•Darüber hinaus können mit anderen radioaktiv markierten Substanzen bio-chemische Veränderungen
erkannt werden. Beispielsweise Störungen im dopaminergen System bei Demenz mit Lewykörperchen (in
der I-123-FP-CIT SPECT) oder Amyloidablagerungen bei der Alzheimer Demenz (i. d. C-11-PIB PET).
Befundmuster:
Bei der Alzheimer Demenz finden sich im Frühstadium Stoffwechselminderungen im Scheitelund Schläfenlappen (parieto-temporalen Cortex,
Nr. 40, 39, 21). Im späteren Verlauf ist auch das
Vorderhirn (frontaler Cortex, Nr. 6-11) betroffen.
F-18-FDG PET:
Frühdiagnose des Morbus Alzheimer. Patient mit Gedächtnisstörungen seit einem
Jahr. Minderungen des Stoffwechsels sind in den Tomogrammen angedeutet zur
erkennen und werden im statistischen Vergleich mit einem Kontrollkollektiv
eindeutig nachgewiesen (Darstellung überlagert auf Kernspintomographie).
Gesunde Kontrollperson
F-18-FDG PET:
Ausgeprägte Stoffwechselminderungen parietotemporal und frontal bei fortgeschrittenem Morbus
Alzheimer.
Lewykörperchen Demenz
Alzheimer Demenz
I-123-FP-CIT SPECT (DATSCAN):
Bei klinisch manifester Demenz sichert der Nachweis einer Neurodegeneration im
dopaminergen System die Diagnose eine Demenz mit Lewy-Körperchen. Dies hat
Konsequenzen für die weitere Behandlung (keine Neuroleptika-Gabe.)
Amyloid-Plaque-Imaging:
Eine innovative Möglichkeit um die
Alzheimer Demenz pathognomonischen
Ablagerungen frühzeitig zu erkennen.
F-18-FDG PET:
Keine wesentlichen Stoffwechselminderungen bei
Depression.
Medizinische Hochschule Hannover
Klinik für Nuklearmedizin OE 8250
Carl-Neuberg-Straße 1, 30625 Hannover
Obere Reihe: Alzheimer Demenz, unter Reihe: Kontrollperson
Brooks et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging (2012) 39:1207–121
Klinik für Nuklearmedizin
F-18-FDG-PET/CT zur Erkennung von Tumorausdehnung und
Therapieansprechen
Messprinzip der F-18-FDG-PET/CT
Bei der F-18-FDG-PET wir intravenös ein mit dem
Positronenstrahler Fluor-18 markiertes Zuckermolekül
verabreicht. Sobald das Positron auf ein Elektron trifft
zerstrahlen beide zu zwei Gammaquanten, die sich
genau im 180㼻 Winkel voneinander wegbewegen. Das
Krebserkrankungen bei
denen PET im Rahmen der
Strahlentherapieplanung
eingesetzt wird
Das PET/CT spielt eine wichtige Rolle bei der Planung der
Strahlentherapie. Durch Identifikation von vitalem Tumorgewebe ist eine genauere Definition des zu bestrahlenden
Volumens möglich. In dem Beispielbild rechts sind mehrere
Volumen dargestellt. Das Gross Target Volume (GTV) stellt
Zuckermolekül wird hauptsächlich in sehr stoffwechsel-
dabei das über CT ermittelte makroskopische Tumorvolumen
aktivem vitalem Tumor Gewebe aufgenommen dessen
dar. Das klinische Zielvolumen (CTV) bezieht den Bereich mit
genaue Lokalisation durch eine kombiniert durchgeführte
CT bestimmt werden kann.
Tumor- / Zielvolumina
• Nicht kleinzelliges Bronchialkarzinom
ein in dem noch Tumorzellen vermutet werden. Das Planungs-
• Kopf-/Halstumoren
durch Bewegung des Zielvolumens, die durch Atmung oder
• Lymphome
• Ösophaguskarzinom
zielvolumen (PTV) berechnet noch einen Sicherheitsraum der
Peristaltik zustande kommt. Die PET (unten rechts) ermöglicht
durch Identifikation von lebendem Tumorgewebe eine genauere
Definition des biologischen Zielvolumens (BTV).
Scripes et al. Semin Nucl Med 2012, 42:283-288
Kopf-Hals-Tumoren
Nicht kleinzelliges Bronchialkarziom 1
Eine wichtige Rolle spielt das PET/CT zur Planung der Bestrahlung bei
Tumoren im Kopf- und Halsbereich. Diese wachsen infiltrieren in das
Die einzige kurative Therapie beim nicht kleinzelligen Bronchial-
umgebende Gewebe und metastasieren früh in die im Kopf- und Halsbereich
Karzinom ist die chirurgische Resektion. Diese ist aber nur bis zum
gelegenen (lokoregionären) Lymphknoten. Das PET/CT hat einen
Stadium N2 möglich, i.e. zu einem Zeitpunkt zu dem noch keine
entscheidenden Anteil bei der Bestimmung von Lymphknotenmetastasen, die
Lymphknoten-metastasen auf der gegenüberliegen Seite des
mit dem PET/CT besser identifiziert werden können als mit MRT oder CT.
Mediastinums aufgetreten sind. Patienten hingegen mit
Durch genaue Identifizierung der vitalen Tumor Anteile im PET/CT ist eine
Lymphknotenmetastasen auf der gegenüberliegenden Seite des
Verkleinerung des zu bestrahlenden Volumens möglich, wodurch umliegende
Mediastinums oder Fernmetastasen profitieren nicht von einer
sensible Strukturen besser geschont werden können.
Operation. Mit Hilfe des PET/CTs können Lymphknotenmetastasen in
Das Bild rechts zeigt ein Beispiel eines Patienten mit einem Plattenepithel-Ca.
vielen Fällen sensitiver identifiziert werden als mit der CT alleine und
Die Lymphknotenmetasen links am Hals (Kreuz) sind mittels dem MRT und CT
ggf. kann eine weitere spezifische Abklärung mittels Biopsie erfolgen
gut erkennbar. Die Lymphknotenmetastase rechts (weisser Pfeil) hingegen ist
bevor ein endgültiges Therapieprocedere festgelegt wird.
im CT und MRT schwer identifizierbar, während sie im PET/CT eine deutliche
FDG Aufnahme zeigt.
Sadick et al. Laryngo-Rhino-Otol 2012; 91(S 01): S27-S47
Nicht kleinzelliges Bronchialkarziom 2
Ein weiteres Beispiel eines Patienten mit einem
nichtkleinzelligen Bronchial-Ca. Wie man in den Bildern
(links) vor Therapie erkennen zeigt sich eine
ausgedehnte Metastasierung in der Lunge und im
Mediastinum. Der rote Pfeil markiert eine
Lymphknotenmetastase auf der gegenüberliegenden
Seite des Mediastinums. Damit ist keine Operation
mehr möglich. Deswegen erfolgte zuerst eine
Strahlentherapie und eine Chemotherapie. In den
Bildern nach Therapie sieht man eine deutliche
Verminderung des Glukosestoffwechsels und die
Lymphknotenmetastasen sind nicht mehr nachweisbar,
damit ist nun eine Indikationstellung zur Operation
möglich.
Dieses Bild zeigt ein Beispiel einer
Patientin mit einem Bronchial-Ca. Wie
man im PET/CT erkennen kann
beschränken sich die Metastasen auf
den rechten Thorax, damit ist Heilung
der Patientin durch eine Operation
noch möglich.
Hodgkin-Lymphom 1
Das Hodgkin Lymphom spricht gut sowohl auf
Chemotherapie als auch auf Strahlentherapie. Die
Standard-Strahlendosis beträgt heute 20 Gray in den
frühen Stadien bzw. 30 Gy im Falle von mittleren oder
fortgeschrittenen Stadien.
Momentan werden Studien (HD16-18) von der
Deutschen Hodgkin Studiengruppe (GHSG)
durchgeführt, die untersuchen, in wie weit die Einführung
der PET zu einer Vermeidung bzw. Verminderung der
Strahlentherapie beitragen kann.
Hodgkin-Lymphom 2
Hier ist ein Beispiel eines Patienten mit einem Hodgkin Lymphom dargestellt. In
den PET-Aufnahmen vor Therapie (links) sieht man eine starke FDGAnreicherung in den mediastinalen Lymphknoten. In den Aufnahmen nach 2
PET vor und nach Chemotherapie zur Entscheidungshilfe bzgl.
Strahlentherapie (ja/nein, Ausdehnung, Dosis)
Monaten Chemotherapie sieht man einen deutlich rückläufigen
Hier ein zweites Beispiel einer Patientin
Zuckerstoffwechsel in den mediastinalen Lymphknoten (rechts). Auf dieser
mit Hodgkin Lymphom. In den Aufnahmen
Grundlage fiel die Entscheidung zu einer mit 20 Gy relativ niedrig dosierten
vor Therapie sieht man einen
Involved-Field Strahlentherapie.
ausgedehnten Befall der mediastinalen
und links axillären Lymphknoten. Nach
insgesamt 6 Zyklen Chemotherapie sieht
man ein gutes Ansprechen der
mediastinalen und axillären
Lymphknoten. Allerdings zeigt sich ein
neu aufgetretener Lungenherd, was für
einen Progress der Erkrankung unter
Therapie spricht. Damit ist hier eine
hochdosis Chemotherapie mit
anschließender autologer
Stammzelltherapie notwendig.
Zusammenfassung
Die F-18-FDG PET/CT kann einen wichtigen Beitrag leisten bei der Abgrenzung des Tumorvolumens. Außerdem eignet sich die
PET sehr gut zur Beurteilung eines Therapieansprechens in dem stoffwechselinaktive Anteilen, die gut auf die Therapie
angesprochen haben, von stoffwechselaktiven Anteilen, die nicht gut auf die Therapie angesprochen haben, abgegrenzt werden
können. Außerdem kann über die Beurteilung des Stoffwechsels auch eine Aussage über die Biologie bzw. den Phänotyp einer
Tumoren getroffen, was heutzutage ein wichtigeres Kriterium für die weitere Therapieplanung / Verlaufskontrolle darstellt .
Medinizinische Hochschule Hannover
Klinik für Nuklearmedizin OE8250
Carl-Neuberg-Straße 1, 30625 Hannover
www.mh-hannover.de
Zentrum Radiologie
Klinik für Nuklearmedizin
Diagnostik von Hirntumoren mittels Aminosäure - PET
Einleitung
In der Hirntumordiagnostik mittels Positronenemissions-tomographie
(PET) kann die Verwendung der radioaktiv markierten Aminosäuren
[11C]-Methionin und O-(2[18F]-Fluorethyl)-L-Tyrosin (FET) einzigartige
Informationen liefern. Sie bietet im Vergleich zur 18F-Fluordeoxyglukose(FDG)-PET aufgrund der niedrigen Aminosäure-aufnahme im
normalen Hirngewebe und in Entzündungs-zellen einen guten Kontrast
für die Diagnostik niedriggradig maligner Tumoren, die eine deutlich
höhere Aufnahme zeigen (Abb.3). Verglichen mit der MRT zeichnet sich
die PET mit radioaktiv markierten Aminosäuren durch eine realistische
Widerspiegelung des biologisch aktiven Tumoranteils aus.
Abb.1: Vollring - PET / CT-System
Abb.2: Patientenlagerung
Aufnahme und Untersuchung
R
Die Aufnahme der 11C-Methionin-Verteilung im ZNS sollte an einem
Vollring-PET/CT-System im 3D-Modus erfolgen (Abb. 1). Die kombinierte
Bildgebung erleichtert die anatomische Zuordnung pathologischer
Anreicherungen, relativ geringe Aktivitätsmengen von 200–250 MBq
sind ausreichend. Nach der Low-dose-CT erfolgt die Emissionsmessung
nach 20–40 Min. (Abb.2). Aus Sicht des Patienten ist diese PETUntersuchung ein einfaches, nicht-invasives Verfahren, welches zudem
auch mit einer vergleichsweise geringen Strahlenexposition einhergeht.
Abb. 3 Resultate der Bildgebung bei einem 55-jährigen Patienten nach einmaligem Krampfanfall. Links:
Kernspintomografie, T1-gewichtet nach Kontrastmittelgabe (differenzialdiagnostisch Entzündung oder Tumor
möglich). Mitte und rechts: 11C-Methionin-PET bzw. PET/ CT- Überlagerung mit tumortypisch gesteigerter
Aminosäureaufnahme. Histologie: Glioblastoma multiforme.
Indikationen
•Differenzierung vitalen Tumors von nicht neoplastischen Veränderungen
•Bestimmung der Tumorausdehnung
•Auswahl des günstigsten Biopsieorts
•Tumor- Grading
Abb. 4 Ergebnis der 11C-Methionin-PET / CT (links: CT, Mitte: PET, rechts: Überlagerung beider Modalitäten) bei
einem 36-jährigen Patienten mit Zustand nach Strahlentherapie eines anaplastischen Astrozytoms mit 125I Seeds
vor 8 Jahren. Nach dem MRT-Befund ist die Differenzialdiagnose zwischen einem Rezidiv und einer
Strahlennekrose nicht möglich. Die PET zeigt ein umschriebenes Areal mit intensiv gesteigerter
Aminosäureaufnahme, unmittelbar dorsal der noch in situ befindlichen Seeds. Nach operativer Entfernung ergab
die histologische Aufarbeitung ein anaplastisches Astrozytom WHO-Grad III.
•Therapieplanung
•Beurteilung des Therapieansprechens
Differenzierung zwischen Tumorrezidiv und
Strahlennekrose
Nach der Strahlentherapie maligner Hirntumoren kann die Unterscheidung
zwischen einer Strahlennekrose und einem Tumorrezidiv schwierig sein, da
beide Zustände mit einer Störung der Blut-Hirn-Schranke und
dementsprechend einer Kontrastmittelanreicherung in CT und MRT
einhergehen können. Typischerweise ist der 11C-Methionin-Uptake in
Rezidivgewebe höher als bei einer Strahlennekrose (Abb.4).
Therapieplanung
Die Vorteile der 11C-Methionin-PET für die Planung chirurgischer oder
strahlentherapeutischer Behandlungen ergeben sich im Wesentlichen aus
der verbesserten Abgrenzbarkeit des Tumorvolumens, insbesondere der
biologisch aktiven Anteile (Abb.5).
Abb. 5 Fokussierte Entfernung malignisierter Tumoranteile bei einem 37-jährigen Patienten mit Zustand nach
R1-Resektion eines Astrozytoms WHO-Grad II. Der über 2,5 Jahre langsam größenprogrediente, ausgedehnte
Resttumor zeigt eine gesteigerte 11C-Methioninaufnahme frontal inferior und insulär (weiße Pfeile) – nicht aber
im Bereich des Temporalpols (weiße Pfeilköpfe). Die Entfernung der Tumoranteile mit gesteigerter
Aminosäureaufnahme ergab bei der histologischen Aufarbeitung ein Oligoastrozytom WHO-Grad III. Die 11CMethionin-PET ermöglichte also die Entfernung von Tumoranteilen mit gesteigertem Wachstumspotenzial.
Abgebildet sind das MRT-Bild (links), das PET (Mitte) und die Überlagerung beider Modalitäten (rechts) nach CoRegistrierung mit dem bei der Operation genutzten Neuronavigationssystem.
Zentrum Radiologie
Klinik für Nuklearmedizin
Was ist eine Leukozytenszintigraphie?
Ziel:
Mit Hilfe der Leukozytenszintigraphie
im Körper nachgewiesen werden,
Osteomyelitis oder entzündlichen
häufigste Indikation ist die Abklärung
ansonsten unklaren Fiebers.
können Entzündungsherde
wie zum Beispiel eine
Gelenkerkrankungen. Die
der Ursache einer klinisch
Methode:
Wie muss die Untersuchung vorbereitet werden?
Im
Rahmen
dieser
Untersuchung
werden
an
zwei
aufeinanderfolgenden Tagen szintigraphische Bilder des ganzen
Körpers aufgenommen. Am ersten Tag soll der Patient 6 Stunden
Zeit einplanen, am zweiten Tag 2 bis 3 Stunden.
Abbildung 1: Gammakamera Symbia T (Firma Siemens)
Markierung :
Es werden etwa 45 ml Blut in einer Spritze (mit Heparin benetzt)
aus einer peripheren Vene abgenommen. Die Zellmarkierung soll
unter sterilen Bedingungen erfolgen.
Die Spritze steht ca. 45 Min zur Sedimentierung, damit das
überstehende leukozytenreiche Serum anschließend von den
restlichen Blutbestandteilen durch Überführung in ein kleines
Fläschchen getrennt werden kann. Durch zweimaliges
Zentrifugieren und Spülen (durch Zugabe eines Phosphatpuffers ->
PBS) werden die Leukozyten gewaschen und anschließend mit
dem radioaktiven In-111 markiert. Die markierten Leukozyten
werden mit 10 ml PBS resuspendiert und nach Durchlaufen von
Qualitätskontrollen dem Patienten zurückgegeben.
Bei den Qualitätskontrollen wird gemessen wie viel Aktivität die
Leukozyten gebunden haben (->Markierungsausbeute) und wie
viele Leukozyten sich in der Suspension befinden (-> Zellwiederfindungsrate).
Abbildung 2: Blutentnahme
Ruhezeit der Spritze
Leukozytenrand am Flaschenboden
Überführtes Serum
Markierung
Durchführung:
4 und 24 Stunden nach Reinjektion werden Bilder des gesamten
Körpers
mit
der
Gammakamera
aufgenommen
und
aufgezeichnet. Diese Aufnahmen dauern jeweils etwa 15-20
Minuten. Zusätzlich werden Aufnahmen mit der Gammakamera
durchgeführt, bei denen sich die Kameraköpfe langsam um die
erkrankte Region des Körpers bewegen und aus allen Richtungen
Bilder der Verteilung der markierten Leukozyten aufnehmen
(SPECT/CT). Aus diesen Ansichten werden Bilder der
aufzufindenden Leukozytenansammlungen z. B. in einem
Abszess berechnet. Diese SPECT/CT-Messungen dauern etwa
30-40 Minuten, während derer der Patient natürlich möglichst
ruhig liegen muss, um scharfe Bilder zu bekommen.
Abbildung 3: Fragestellung Hüftproteseninfektion:Knochenszinitigraphie
nach 3h und 24h & SPECT/CT
Zusammenfassung:
Auf den Übersichts- und SPECT-Aufnahmen wird eine Ansammlung von Leukozyten lokalisiert. So können entzündliche Prozesse erkannt
und dann – falls möglich - saniert werden.
PRECLINICAL
MOLECULAR
IMAGING
Präklinische Bildgebung:
Entwicklung und Übertragung neuer Methoden in die Patientenversorgung
J. P. Bankstahl, F. M. Bengel
Präklinische Molekulare Bildgebung, Klinik für Nuklearmedizin, Medizinische Hochschule Hannover
ƒ Im Jahr 2012 wurden in der Klinik für Nuklearmedizin der
Medizinischen Hochschule Hannover ein Kleintier-PET/CT- und SPECT/CT-System installiert.
ƒ Ziel der präklinischen molekularen Kleintierbildgebung ist es neue
Radiopharmaka, Untersuchungs- oder Operationstechniken und
Medikamente im Tiermodell zu evaluieren, um diese auf die
Humanmedizin zu übertragen.
ƒ Die Kameras sind speziell für kleine Versuchstiere wie Mäuse und Ratten
konstruiert.
ƒ Um die benötigte Anzahl von Tieren im Sinne des Tierschutzes klein halten zu
können, muss eine exzellente Reproduzierbarkeit durch standardisierte
Studienbedingungen erreicht werden.
Versuchsablauf
+
PET/CT (Siemens Inveon)
Narkose
SPECT/CT (GE eXplore speCZT)
Narkoseüberwachung
(EKG und Atmung)
Vergleich mit klinischen Untersuchungen
i.v. Injektion (Schwanzvene)
Humane Untersuchungen
Präklinische Untersuchungen
Standardisierte Untersuchungsdurchführung
Variabel in allen Parametern
Humanscanner
Auflösung PET: < 6 mm
Auflösung SPECT: < 12 mm
Spezielle Kleintierscanner
Auflösung PET: < 1,5 mm
Auflösung SPECT: < 1,0 mm
Alle Versuche in Narkose
Falls Untersuchung in Narkose: Vorbereitung
und Durchführung durch Anästhesieteam
EKG-Überwachung nur bei Narkose und
gegateten Scans
i.v. Injektionen an Armen und Händen möglich
Injektionsvolumen fast unbegrenzt
Permanente Überwachung von EKG und
Atmung
Ohne OP nur Schwanzvene zur i.v. Injektion
verfügbar
Injektionsvolumen bei Tieren sehr begrenzt,
z.B. Maus max. 150 ‚l
Scan
Blutproben für Input-Funktionen in größeren
Mengen möglich
Nur zugelassene Radiopharmaka
Bei 25 g schwerer Maus einmalig ca. 200 ‚l
Blutabnahme
Experimentelle Radiopharmaka
Einverständniserklärung des Patienten
Tierversuchsgenehmigung durch Behörde
(LAVES)
SPECT: Lungendurchblutung
Zurück in Tierhaltung
Rekonstruktion +
Auswertung
Beispiele
Herz-CT
CT
SPECT
99mTc-HSA-SPECT/CT
Maus, linker Lungenlappen transplantiert
Kooperation mit N. Madrahimov, A. Knöfel, T. Rodt
Aufwachbox
PET: Energiestoffwechsel
Überlagert
Gehirn-SPECT: Dopaminrezeptordichte
Kontrastmittel-verstärkter Herz-Scan, Maus
Narkose Isofluran
Narkose Ketamin/Xylacin
18F-FDG-PET/CT,
Maus
MHH
Klinik für Nuklearmedizin OE 8250
Präklinische Molekulare Bildgebung
Carl-Neuberg-Straße 1, 30625 Hannover
I-123-FP-CIT, Ratte
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Bildgebende Verfahren in der Nuklearmedizin