Strahlenschutz, Dosimetrie und Technik in der Nuklearmedizin
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Studentenvorlesung Strahlenschutz, Dosimetrie und Technik in der Nuklearmedizin Dr. L.F. Schelper Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin UK-SH Lübeck Inhalte Strahlenschutz • • • • Natürliche, zivilisatorische und berufliche Strahlenexposition. Strahlenbelastung von Mitarbeitern Betrieblicher Strahlenschutz Maßnahmen zum Strahlenschutz Dosimetrie • • • Nuklearmedizinische Diagnostik und Therapie Standarddosimetrie bei Radioiodtherapie Individualdosimetrie bei sonstigen Radionuklidtherapien Diagnostische Technik • • • Gammakamera Positronenemissionstomograph Kombinationsgeräte (PET-CT, SPECT-CT und MR-PET) Natürliche Strahlenbelastung Inhalation und Ingestion Radioaktives Edelgas Radon-222 (222Rn) Erdboden, Gesteinen und Baumaterialien. aus – Wird durch Inhalation in den Körper aufgenommen. Durchschnittliche jährliche Belastung: ca. 1,3 mSv/a Strahlenbelastung durch Nahrungsaufnahme: – Hauptsächlich radioaktives Kalium (40K). – 70kg-Standardmensch => 4200 Bq Ganzkörperaktivität Durchschnittliche jährliche Belastung: ca. 0,3 mSv/a dem Natürliche Strahlenbelastung Terrestrische Strahlung • Natürliche Radionuklide in der Erdkruste seit Erdentstehung • Abhängig vom Radionuklidgehalt des Bodens und Art des Gesteins. Z.B. Erzgestein => Mittlere Exposition: ca. 0,6 mSv/a Natürliche Strahlenbelastung Kosmische Strahlung • Hochenergetische atomare • Teilchen aus dem Weltraum treffen auf Atmosphäre und bilden neue Teilchen. Strahlenbelastung höhenabhängig. => Z.B. Flug (10.000 m) erzeugt 0,04 mSv/h => Mittlere Exposition: ca. 0,3 mSv/a Zivilisatorische Strahlenbelastung Zivilisatorische Strahlenbelastung • Medizinische Diagnostik: Ca. 1,80 mSv/a • Weitere künstliche Strahlung: Fallout Kernwaffenversuche Kerntechnische Anlagen Folgen Tschernobyl < 0,1 mSv/a Natürliche und Zivilisatorische Strahlenbelastung Zusammenfassung Effektive Strahlenbelastung ca. 4,3 mSv pro Jahr Strahlenschutz in der Medizin Relevante Gesetzestexte • Regelung des Strahlenschutzes in der Nuklearmedizin: Verordnung über den Schutz vor Schäden durch ionisierende Strahlen – Allgemein „Strahlenschutzverordnung“, Abkürzung „StrlSchV“ Richtlinie für Strahlenschutz in der Medizin Genehmigung der Behörde für die nuklearmedizinische Abteilung oder Praxis. Strahlenschutzregelungen Strahlenschutzbeauftragte (SSB) • Strahlenschutzbeauftragte tragen die Verantwortung für den Strahlenschutz und sind weisungsberechtigt Berufung durch Einrichtung Werdegang: – – – – Mezinstudium oder Uni/FH-Studium in naturwissenschaftlicher bzw. technischer Ausrichtung 24 Monate aktive Mitarbeit im jeweiligen Bereich (hier: Nuklearmedizin) Gutachten eines Mentors (Strahlenschutzbeauftragter mit Weiterbildungserlaubnis). Strahlenschutzkurs (3-14 Tage) Beruflicher Strahlenschutz Gesetzgebung/Grenzwerte • Maximale Dosis für beruflich Strahlenschutzüberwachte Personen (z.B. Nuklearmedizin): §57 Strahlenschutzverordnung: 6 mSv/a • Dosis für die Allgemeinbevölkerung: §46 Strahlenschutzverordnung: 1 mSv/a = 1000 µSv/a Beruflicher Strahlenschutz Patient in nuklearmedizinischer Therapie • Abhängigkeiten der vom Patienten emittierten Dosis: Aktivität des Patienten: – Höhe der applizierten Therapieaktivität – Liegezeit des Patienten auf Station 44N (Reduktion durch physikalischen Zerfall und Abgabe aus dem Körper) – Aktivität kann auf der Station jederzeit bestimmt werden. Abstand Patient – Mitarbeiter: – Durch Verdoppelung des Abstandes viertelt sich die Dosis (Abstandsquadratgesetz). Beruflicher Strahlenschutz Nuk-Patient auf Station • • Mitabeiterbelastung bei einem Patienten in nuklearmedizinischer Therapie Entlassung aus der Strahlenschutzüberwachung bei 3,5 µSv in 2 m Entfernung, ca. 250 MBq µSv/h] in Abhängigkeit von Aktivität und Entfernung Dosisleistung [µ !! Aktivität meist fast gänzlich in der Schilddrüse gespeichert !! Entfernung [m] Aktivität 0,5 1 2 4 6 250 56 14 3,5 1 0 500 112 28 7 2 1 1.000 224 56 14 4 2 2.000 448 112 28 7 3 4.000 896 224 56 14 6 8.000 1.792 448 112 28 12 Beruflicher Strahlenschutz Strahlenschutz generell Die 3 „A´s“ des Strahleschutzes, geordnet nach der Effektivität: 1. Abschirmung – Effektivster passiver Strahlenschutz durch Abschirmung mit Absorbermaterial mit hoher Kernladungszahl (z.B. Blei, Wolfram oder Barytbeton) – Es gilt das Exponentialgesetz: D(d) = D(0) * exp(-ln2*d/d1/2) 2. Abstand – Effektiver Strahlenschutz durch Vergrößerung des Abstandes – Es gilt das Abstandsquadratgesetz: D(s1) = D(s2) * (s1/s2)2 2. Aufenthaltsdauer – Strahlenschutz durch Verringerung der Aufenthaltsdauer – Es gilt das Lineargesetz D(t) = Dpro Sekunde * t Beruflicher Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz in der NUK: 1. Abschirmung: Präparationsarbeiten hinter Bleiwänden und Bleiglas Verwendung von Spritzenabschirmungen Spezielle Therapiestation notwendig – Nur Zwei- oder Einbettzimmer – Wände aus Barytbeton – Türen mit Bleieinlagen Beruflicher Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz in der NUK: 2. Abstand Benutzung von abstandhaltenden Instrumenten Abstand zu Patienten wahren Patienten möglichst nur in Ein- oder Zweibettzimmern unterbringen Beruflicher Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz in der NUK: 3. Aufenthaltsdauer Die Zeiten für Behandlung und Versorgung so gering wie möglich halten. Dabei bitte nicht die Sorgfaltspflicht vernachlässigen. Beruflicher Strahlenschutz Sonstige Regelungen • • • • • Mitarbeiter tragen ein Dosimeter, das monatlich ausgewertet wird. Existenz abgegrenzter Strahlenschutzbereiche die nur mit Berufsbekleidung betreten werden dürfen Existenz einer Strahlenschutzanweisung (vom Strahlenschutzbeauftragten verfasst). Jährliche Belehrungen (SSB) Jährliche Betriebsärztliche Untersuchungen Betrieblicher Strahlenschutz Entsorgung • Die Art der Entsorgung wird gemäß der Halbwertszeit (HWZ) der Radionuklide bestimmt: HWZ > 100 Tage: Hier muss generell eine Abgabe der Radioaktiven Stoffe an eine von der Behörde bestimmten Landessammelstelle (z.B. in Geesthacht) erfolgen. Betrieblicher Strahlenschutz Regelungen: HWZ < 100 Tage Beispiele: HWZ < 100 Tage: • Bei solchen Radionukliden kann eine uneingeschränkte Freigabe, also eine Entsorgung als normaler Hausmüll unter Beachtung der Grenzwerte zur Freigabe in der Strahlenschutzanweisung erfolgen. Hier sind die oberen Grenzwerte für flüssige und feste radioaktive Stoffe zu beachten. Uneingeschränkte Freigabe Anl.III Tab.1 Spalte 5 Nuklid Feste Stoffe, Flüssigkeiten Bq/g 18F 10 99mTc 100 111In 100 123I 100 131I 10 Betrieblicher Strahlenschutz Regelungen: HWZ < 100 Tage • Zwischenlagerung bis zum Erreichen des Freigabegrenzwerts Unterbringung in speziellen Lagerräumen mit feuersicherer Tür. Lagerung über mindestens 15 HWZ Freigabemessplatz: Sortierung nach HWZ und Aktivität. Betrieblicher Strahlenschutz Radioaktive Abwässer der Therapiestation • Sammlung der Abwässer der Therapiestation in einer Wasserschutzanlage mit mehreren Stapelbehältern (UKSH: 5 Stück á 10 m3) • Durch serielle Befüllung und Abgabe kann so jeder Behälter ca. 4-5 Monate physikalisch abklingen (15-19 HWZ). Betrieblicher Strahlenschutz Radioaktive Abwässer der Therapiestation Voraussetzungen für den Betrieb einer Therapiestation: Aktivitätsgrenzwert für die Abgabe an die Kanalisation (z.B. für das UK-SH 3700 Bq/l) Getrennte Abwasserführung im Gebäude Strahlenschutzanweisung Über Bezug, Verbrauch und Verbleib von Radionukliden muss ein jährlicher Bericht an die Behörde erfolgen. Radioaktivität als Informationsträger und Therapeut I • Bei sämtlichen Verfahren wird die ionisierende Strahlung von Radionukliden aus dem menschlichen Körper genutzt. Genauer: γ-Strahlung: Ungeladene, massefreie Photonen, Reichweite in Gewebe und Luft bis zu mehreren Metern. ß--Strahlung: negativ geladene und stärker ionisierende Elektronen, Reichweite in Gewebe im Millimeterbereich (131I). ß+-Strahlung, positiv geladene Positronen mit einer Rechweite von wenigen Millimetern im Gewebe. Radioaktivität als Informationsträger und Therapeut II • Aufteilung der Nuklearmedizin in 2 Bereiche: Diagnostik: – Verwendung von γ-Strahlern (hohe Reichweite zur Detektion außerhalb des Körpers, geringe Strahlenbelastung) sowie ß+-Strahlern, bei denen nach Stoffwechselprozess ebenso γ-Strahlung emittiert wird. – Stoffwechselprozese können durch Ortung und Darstellung (Gammakamera/PET-Scanner) untersucht werden. Therapie: – Stark ionisierende Betastrahlung wird zur Ablation von Tumorgewebe verwendet. – Beispiel: – Therapie der Schilddrüse mit radioaktivem 131I. Starke spezifische Anreicherung des 131I durch die Natriumiodidpumpe im pathol. Gewebe der SD. – Geringe Reichweite der stark ionisierenden ß-Strahlung (max. 2mm) schont umliegendes Gewebe maximal. Diagnostische Untersuchungen Nuklearmedizin Häufigkeit - diagnostische Referenzwerte (DRW) - mittl. Dosen der dosisintensivsten Untersuchungen Scan/Test Organ ( Häufigkeit ) Schilddrüse (57%) Skelett (23%) Herz (10%) Nieren (4%) Lunge Gehirn PET Radiopharmakon DRW [MBq] Szintigraphie [99mTc]Pertechnetat 75 Knochenszintigraphie - benigne Erkrankungen - maligne Erkrankungen [99mTc]MDP,-DPD,-HDP 500 700 Perfusion/Vitalität [99mTc]Sestamibi, [99mTc]Tetrofosmin - Zweitagesprotokoll - Eintagesprotokoll [201Tl]Chlorid 600 1000 75 RNV [99mTc]Erythrozyten 750 Funktionsszintigraphie [99mTc]MAG3 [99mTc]DTPA 100 150 Szintigraphie [99mTc]DMSA 70 Perfusion [99mTc]MAA - planar - SPECT 100 200 Ventilation [99mTc]Aerosol 1000 Perfusion [99mTc]HMPAO [99mTc]ECD 550 550 Glukose-Uptake [18F]FDG - 2D Modus - 3D Modus 200-370 Mittl. Dosis dosisintensivster Untersuchungen [mSv] 5,1 7,0 5,8 8,6 Mittlere Belastung (alle Verfahren) : 2,7 mSv. Mittlere Belastung pro Bürger und Jahr: 0,11 mSv (im Vergleich: 2 mSv in der Radiologie) Nuklearmedizinische Therapie Radioiodtherapie der Schilddrüse Benigne Therapien: Herddosen ca. 150 – 400 Sv Maligne Therapien: Herddosen > 500 Sv Es besteht direkte Abhängigkeit zwischen der individuellen Iodkinetik der Schilddrüse des Patienten und der mit der Aktivität erreichbaren Herddosis! Bestimmung der Iodkinetik der Schilddrüse vor der Therapie Nuklearmedizinische Therapie Radioiodtest • Verabreichung einer geringen I-131-Testaktivität (ca. 4 MBq, keine therapeutische Wirkung). Durch die Ioditpumpe des Körpers wird das Iod (teilweise) in die Schilddrüse befördert und dort gespeichert. Maximale Anreicherung meist nach 24 h, dann exponentieller Abfall. • • • • • Vormessung der Testaktivität auf der Gammakamera (100%-Wert). Applikation! Messung der SD des Patienten nach ca. 7h, 24h, 48h und ggf. 72h nach Applikation auf der Gammakamera. Quantitative Auswertung der Messungen (Counts der Kapsel u. SD) Bestimmung folgender Parameter: • Einsetzen der Parameter in die modifizierte Marinelliformel (s. nächste Seite) 24h-Uptake => SD-Counts(24h)/Counts Kapselvormessung in % Halbwertszeit für t > 24h. Bestimmung der Halbwertszeit der Aktivitätsreduktion in der SD (exponentiell) Nuklearmedizinische Therapie Radioiodtest Mod. Marinelli-Formel Individualdosimetrie Einführung und Theorie • Ermittlung der Strahlendosen auf die Organe Lunge, Leber, Milz, Nieren und rotes Knochenmark bei nuklearmedizinischen Therapien gemäß dem MIRD-Konzept (Medical Internal Radiation Dose). • Aktivität wird in den einzelnen Organen unterschiedlich angereichert und abgegeben (Biokinetik). • Bestimmung der Kinetik für jedes Organ notwendig, das dosimetriert werden soll. BEISPIEL Individualdosimetrie Einführung und Theorie Bestimmung der Kinetik der Verbindung in den einzelnen Organen über mehrere Tage – Gabe einer Testaktivität (ca. 200 MBq) – Ermittlung der Retention der Organaktivitäten aus der quantitativen Auswertung von täglichen Ganzkörperszintigraphien (3-7 Tage). Berechnung der Gesamtzahl der stattgefundenen radioaktiven Zerfälle (Kumulierte Aktivität). Bestimmung der Organdosis mit experimentell und theoretisch ermittelten Werten zur Energiedeposition pro Zerfall und der kumulierten Aktivität. Individualdosimetrie Quantitative Auswertung der Messungen • ROIs (Region-of-Interest) von dorsal und ventral auf den Ganzkörper und die Organe legen. Anzahl der akquirierten Counts innerhalb der ROIS aufzeichnen. Individualdosimetrie Aktivitätsberechnung der Organe • Zur Umrechnung der ROI-Counts wird ein Kalbrierfaktor anhand des ersten Scans berechnet: K= Appliziert eAktivität [ MBq ] Anzahl der Counts in der GK − ROI • Die Aktivität der Organe berechnet sich dann wie folgt: Organaktivität = K *Anzahl Counts in der Organ − ROI Individualdosimetrie Aktivitätsberechnung der Organe • Aktivitätsergebnisse in Abhängikeit zur Zeit graphisch auftragen (z.B. mit EXCEL) => Aktivitätsretention im Organ • Analytische oder numerische Integration des (exponentiellen) Kurvenverlaufs ergibt die kumulierte Aktivität => Anzahl aller Zerfälle im Organ Individualdosimetrie Kurvenanpassung • Beispiel: Aktivitätsretention einer Niere mit Anpassung eines monoexponentiellen Modells A(t)= Ao * exp( -t * ln2/T) = = A(t)=9,22 * exp( -t * 0,0093) => Ao=9,22 MBq => ln2/T=0,0093 => T=74 Stunden • Anpassung von exponentiellen Funktionen A(t ) = A1 (0)e A(t)= 9,22 * exp( -t * 0,0093) − ln( 2 )*t / T • Anpassung bringt initiierte • Aktivität und Halbwertszeit Durch analytische Integration wird die Kumulierte Aktivität errechnet. Individualdosimetrie Weitere Berechnung der Dosis • Bestimmung der mittleren Verweildauer der Aktivität im Körper: A Kum τ = A Appl • Mittlere Verweildauern der Organe in Dosimetrieprogramm (Mirdose, Olinda) eintragen. • Ergebnis sind dann die Dosisfaktoren (Dosis pro GBq) • Multiplikation mit der Therapieaktivität ergibt die gewünschte Therapiedosis. Diagnostische Technik in der Nuklearmedizin Gammakamera Einzelphotonenszintigraphie Messkopf Parallellochkollimator Gantry Patientenliege Einzelphotonenszintigraphie Parallellochkollimierung Kollimator lässt nur senkrecht zur Oberfläche emittierte Photonen durch Ergebnis ist ein zweidimensionales Projektionsbild des wahren 3D-Bildes Umwandlung von 2D auf 3D Einzelphotonenszintigraphie Messkopf Kollimator lässt nur senkrecht zur Detektoroberfläche emittierte Photonen durch (Projektion). Photonen lösen im Kristall Lichtblitz aus. Lichtblitze lösen e- aus der Photokathode. e- werden im Photomultiplier (PMT) bechleunigt und verfielfältigt. Messbares Signal erhält hinter dem PMT eine Ortskoordinate. Einzelphotonenszintigraphie Kollimatorentypen • Diagnostische Radionuklide in der Nuklearmedizin senden Photonen zwischen ca. 140 und 511 KeV aus. • Zur Optimierung der Bildqualität gibt es 3 wichtige Kollimatortypen in Abhängigkeit zum Energiebereich der gemessenen Photonen: LOW ENERGY (LE, ab 140 KeV): Sehr hohe Auflösung durch viele Löcher, die durch sehr dünne Bleisepten (Zwischenstege) ermöglicht werden. – Bei Energien > 170 KeV Septenpenetration (Photonen durchdringen die Septen und verhindern Parallellochprojektion) MEDIUM ENERGY (ME, ab 170 KeV): Aufgrund der höheren Photonenenergie dickere Septen nötig, daher weniger Öffnungen als beim LE. Hierdurch geringere Auflösung. – Bei Energien > 300 KeV Septenpenetration HIGH ENERGY (HE, ab 300 KeV): Noch dickere Septen und hierdurch größere Löcher. Geringste Auflösung aller Kollimatoren. Einzelphotonenszintigraphie Kollimatorentypen • Weiterhin gibt es noch „Allzweck-Kollimatoren“, die aufgrund ihres Aufbaus größere Energiebereiche zulassen: ALL PURPOSE (AP), UNIVERSAL PURPOSE (UP), GENERAL PURPOSE (GE). Kompromisslösungen, die nicht das Optimum an Bildqualität bringen. Zum Vgl.: Optimales KFZ-Fahrverhalten kann auch nicht mit Ganzjahresreifen, sondern je nach Witterung nur mit Sommer- oder Winterreifen erreicht werden. • Herstellungsvarianten: Gefaltete Bleistreifen Gebohrte Bleiplatten Gegossene Kollimatoren (höchste Fertigungsqualität) Beispiel: HE-Kollimator Planare Szintigraphie Messköpfe stehen fixiert in der gewählten Messposition. Akquisitionsbereich auf Größe des Kameragesichtfeldes begrenzt. Ergebnis ist eine Aufnahme mit 2d-Information. Geeignet für kleinere Bereiche. Planare Szintigraphie Lunge Ganz- und Teilkörperszintigraphie Messköpfe bewegen sich in fixierter Position entlang der Patientenliege. Akquisition des gescannten Bereichs in einer Aufnahme. Ergebnis ist eine Aufnahme mit 2d-Information. Ganzkörperszintigraphie Aufnahme ventral und dorsal Tomographie Messköpfe rotieren um Patientenliege. Kamera akquiriert in 6°-Winkelschritten Projektionsaufnahmen an den einzelnen Positionen. Mittels Rekonstruktionsprogrammen können Transversal-, Koronal- und Sagitalschnitte erzeugt werden. Ergebnis enthält 3d-Information. Tomographie Rekonstruktion Radionuklidanreicherungen bilden Messsignale an den unterschiedlichen Positionen. Messergebnisse werden mathematisch in das Zentrum zurück projiziert und so das Volumen rekonstruiert. Bildmodifizierende Filterung optimiert Bildqualität und Erkennbarkeit. Tomographie Projektionssequenz aus 60 Winkelpositionen Koronalschnittebenensequenz 18 [ F]Fluorodeoxyglukose H OH H OH H O H O HO HO H OH HO HO H OH H D-Glukose H H OH F H [18F]FDG Anreicherung in Gewebe mit erhöhtem GlukoseStoffwechsel Verbleibt nach 1. Phosphorylierungsschritt ohne weiteren Metabolismus in der Zelle (Akkumulation) Wird bei onkologischen Fragestellungen und in der Entzündungdiagnostik eingesetzt. Positronenemissiostomographie Positronenzerfall 18F 18O + ν + e+ + Εkin (0-635 keV) Positron bewegt sich 0,6–2mm im Gewebe Positronenemissionstomographie Elektronische Kollimierung • Elektronische Ortsbestimmung Diametrale Photonenemission ermöglicht Ortszuweisung auf Koinzidenzlinie Echter Zerfall durch Zeitfenster (5-15 Nanosekunden) festgelegt Durch Verrechnung aller Ereignisse Ortung des Zerfalls auf Koinzidenzlinie Positronenemissionstomographie Koinzidenzereignisse • „TRUEs“: „Wahres“ Koinzidenzereignis, • „SCATTERs“: Mindestens ein Photon wird im Körper gestreut (Comptoneff.) Bei Streuung im Körper wird eine falsche Koinzidenzlinie berechnet => unbrauchbares Signal, das für eine Erniedrigung des Bildkontrastes sorgt Photonen verlieren durch Streuung Energie (E<511 KeV) und können so teilweise „aussortiert“ werden. • „RANDOMs“: Zwei Photonen aus zwei unterschiedlichen Ereignissen fallen in Energiespektrum stellt das optimale Messsignal dar (E=511 KeV). das Koinzidenzzeitfenster. Diese werden durch das System fälschlicher Weise als zu einem Zerfall gehörig gedeutet. => unbrauchbares Signal (Kontrasterniedrigung) Kann durch Verkleinerung des Koinzidenzzeitfensters reduziert werden, hierdurch aber auch weniger TRUEs. Kompromiss! Positronenemissionstomographie Ringtomographen Älterer Typ • Tomographen mit 360°-Detektorgeometrie • Hohe Nachweisempfindlichkeit durch • Vollringsystem • Größerer Anteil an Photonen wird detektiert • Opt. Kristallmaterial (z.B. Lutetium-Oxyorthosilikat, LSO) Aktueller Typ • Großer Photonenanteil wird im Kristall detektiert, da größere • „Stopping Power“ Geräte werden noch gebaut und verkauft, werden aber langsam durch „Kombi-Geräte“ abgelöst. < Es gibt sie für groß und klein > Positronenemissionstomographie Messtechnik: 2D und 3D 3D 2D • 2D-Technik : Bleiringe um den Kristallring vermindern Photonen aus Bereichen außerhalb des Gesichtsfeldes (Ringscanner) • Vor- und Nachteile von 2D: Bei 2D begrenzen Bleiabschirmungen den Winkel eintreffender Photonen • Kontrastmindernde Photonen aus Bereichen außerhalb des Gesichtsfeldes (insb. Hirn und Blase) werden abgeschirmt. • Anteil gestreuter Photonen („Scatter Fraction“) durch längere Wege durch den Körper sinkt. • Nachweiswahrscheinlichkeit sinkt durch Reduktion der gemessenen Photonen. • Umsetzung: Ringtomographen messen heute zumeist mit 3D Positronenemissionstomographie Gerätetypen // Kombinationgeräte •Neue Begriffe in der Medizin werfen Fragen auf! PET- und nicht PAD-Maschine!! Positronenemissionstomographie Gerätetypen // Aktuelles PET-CT CT • PET dauert etwa 20 Minuten • CT dauert bis ca. 1 Minute • Verarbeitung der Daten PET Positronenemissionstomographie Gerätetypen // Aktuelles PET-CT • Es gibt unterschiedliche Betriebsmodi: PET alleine Diagnostisches CT alleine Diagnostisches PET-CT – „Vollwertige“ PET- und CT-Daten, auch zur getrennten Befundung – Fusion beider Datensätze in sehr guter Qualität möglich. – Nachteil: Hohe Dosisbelastung durch CT PET mit Low-Dose-CT: – LANDMAPPING: CT-Daten von geringerer Qualität werden mit den PET-Daten als „Landkarte“ fusioniert. Niedrige Dosisbelastung – Nachteil: CT reicht zur alleinigen Befundung nicht aus. • PET-Daten können mit den CT-Daten schwächungskorrigiert werden. Positronenemissionstomographie Gerätetypen // SPECT-CT • Technische Kombination von CT-Gerät und SPECT-Kamera • Doppelkopf-Gammakamera im vorderen Bereich CT-Gerät in gewünschter Ausstattung (X-fach-Zeiler) dahinter. Spect-CT-Untersuchung dauert etwa 30-45 Minuten. Positronenemissionstomographie Beispiele // SPECT-CT • Knochentumor => SPECT weist stoffwechselaktiven Herd nach + Positronenemissionstomographie Gerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET Technische Kombination von MRT- und PET-Scanner • Ende 2009: Prototypen für die klinische Erprobung auf dem Markt • Juli 2010: Installation des ersten Gerätes in Europa am Universitätsspital in Genf • 28.2.2011: Inbetriebnahme des ersten Gerätes in Deutschland an der Universität Tübingen für zunächst klinische Studien. Entwicklungsproblem: • • Magnetfeld des MRT stört den PET-Betrieb. Bisherige Lösung: „Sicherheitsabstand“ zwischen beiden Modalitäten Positronenemissionstomographie Gerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET • • • • Keine gemeinsame Gantry für beide Geräte Getrennte Modalitäten, die über Drehliege verknüpft sind. Serielle Durchführung von PET und MRT Optimale Fusion beider Bilddatensätze wird durch identische Patientenpositionierung auf Drehliege gewährleistet. Positronenemissionstomographie Gerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET Optimaler Einsatz dort, wo der hohe Weichteilkontrast des MRTs gefordert ist: • • • Neurologische Untersuchungen Maligne Erkrankungen von Lymphdrüsen, Brust oder Gebährmutter Kardiovaskuläre Unterschungen Weiterer Vorteil: Geringere Strahlenexposition durch MRT anstatt CT. Positronenemissionstomographie Gerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET Beispiel: Lymphdrüsenkrebs, Vergleich PET-CT und MR-PET => Wesentlich verbesserte Erkennbarkeit bei MRT Positronenemissionstomographie Kombiantionsgeräte • Vorteile von Kombinationsgeräten gegenüber der Fusion von Bildergebnisse von Einzelgeräten: Weniger Fusionsprobleme bei unterschiedlicher Lagerung auf den Einzelgeräten Messungen zeitlich fast gleich=> Funktion „passt“ zur Morphologie Keine umständlichen Körpermarker Die CT-Daten können zur Absorptionskorrektur der PET- und SPECTDaten verwendet werden. – Tiefer liegende Emissionseregnisse werden im Gewebe eher absorbiert als solche in der Nähe der Körperoberfläche. => Das Körperinnere erscheint durch weniger Ereignisse „dunkler“ – Dies kann durch die Dichtedaten des CTs korrigiert werden.
