Diagnostische Technik - Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin

Studentenvorlesung
Strahlenschutz, Dosimetrie und Technik
in der Nuklearmedizin
Kleine Reise durch die Nuklearmedizin für Physiker und
Ingenieure
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 aktiver als
Sandstein
=> Mittlere Exposition in D:
ca. 0,8 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. 0,4 mSv/a
Zivilisatorische Strahlenbelastung
Zivilisatorische Strahlenbelastung
• Medizinische Diagnostik:
Ca. 2,0 mSv/a
• Weitere künstliche Strahlung:
Fallout Kernwaffenversuche
Kerntechnische Anlagen
Folgen Tschernobyl/Fukushima
< 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 (Ministerien der Bundesländer)
für die nuklearmedizinische Abteilung oder Praxis.
Strahlenschutzregelungen
Strahlenschutzbeauftragte (SSB)
•
Strahlenschutzbeauftragte tragen die Verantwortung
für den Strahlenschutz und sind weisungsberechtigt
Berufung durch Einrichtung
Werdegang:
–
–
–
–
Medizinstudium 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
Berufliche Dosisgrenzwerte
• Maximale Dosis für beruflich Strahlenschutzüberwachte Personen
(z.B. Nuklearmedizin, Radiologie, Strahlentherapie):
§12 Strahlenschutzverordnung:
20 mSv/a (Kategorie A)
6 mSv (Kategorie B)
• Allgemeinbevölkerung:
§14 Strahlenschutzverordnung:
1 mSv/a = 1000 µSv/a
Beruflicher Strahlenschutz
Patient in nuklearmedizinischer Therapie
• Abhängigkeiten der über die Patienten
emittierten Dosis:
Aktivität des Patienten:
– Höhe der applizierten Therapieaktivität
– Liegezeit des Patienten auf Therapiestaion
(Reduktion durch physikalischen Zerfall und
Abgabe aus dem Körper)
– Aktivität kann auf der Therapiestation 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, entspricht ca. 250 MBq
Dosisleistung [µSv/h] in Abhängigkeit von Aktivität und Entfernung
!! Aktivität meist fast gänzlich in der Schilddrüse gespeichert !!
Entfernung [m]
Aktivität
250
0,5
1
56
2
4
6
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
3. 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 Ein- oder Zweibettzimmer mit
Schleuse
– 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 SS-Belehrungen (SSB)
Jährliche Betriebsärztliche Untersuchungen
(6 < Dosis < 20 mSv/a)
Betrieblicher Strahlenschutz
Entsorgung
• Die Art der Entsorgung wird oft gemäß der Halbwertszeit (HWZ)
der Radionuklide bestimmt, Beispiel:
HWZ > 100 Tage:
Hier muss generell eine Abgabe der Radioaktiven Stoffe an eine von
der Behörde bestimmten Landessammelstelle (z.B. in Geesthacht)
oder Spezialfirma (z.B. Fa. Eckert&Ziegler) 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.
Anwendung von radioaktiven Stoffen in der Medizin
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 Reichweite
von wenigen Millimetern im Gewebe.
Anwendung von radioaktiven Stoffen in der Medizin
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 und ablatierenden ßStrahlung (max. 2 mm) 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
7,0
Mittlere Belastung (alle Verfahren) : 2,7 mSv. Mittlere Belastung pro Bürger und Jahr: 0,11 mSv (im Vergleich: 1,8 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
Berechnung der Aktivität für die vom Arzt bestimmten Herddosis mit den
bestimmten Kinetikparametern.
=> Radioiodtest
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 (Kapsel) auf der Gammakamera (100%-Wert).
Applikation der Aktivitätskapsel!
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 Kalibrierfaktor
anhand des ersten Scans berechnet:
• Die Aktivität der Organe berechnet sich dann wie folgt:
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)= 9,22 * exp( -t * 0,0093)
• 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:
• 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) beschleunigt 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
Beispiel: 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
Positronenemissionstomographie
[18F]Fluorodeoxyglukose
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)
Postitron 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
• Großer 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 fast nicht mehr gebaut und verkauft und
werden langsam durch „Kombi-Geräte“ abgelöst.
< Es gibt sie für groß und klein >
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.
Frühes Entwicklungsproblem:
•
•
Magnetfeld des MRT stört den PET-Betrieb.
Primäre Lösung: „Sicherheitsabstand“ zwischen beiden
Modalitäten
Positronenemissionstomographie
Gerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET
•
•
•
•
Zunächst keine gemeinsame Gantry
für beide Geräte
Getrennte Modalitäten, die über
Drehliege verknüpft sind.
Serielle Durchführung von PET und
MRT
Neueste Entwicklung: Die
Integration beider Modalitäten in
eine Gantry ist inzwischen gelungen
(Siemens).
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.