Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin
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Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin F. Corminboeuf Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital , Universitätsspital Bern Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Nuklearmedizin aus Wikipedia: Die Nuklearmedizin umfasst die Anwendung radioaktiver Substanzen und kernphysikalischer Verfahren in der Medizin zur Funktions- und Lokalisations diagnostik sowie offener Radionuklide in der Therapie und den Strahlenschutz mit seinen physikalischen, biologischen und medizinischen Grundlagen. Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 2 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern • Definitionen und Geschichte • Röntgen vs Nuklearmedizin • Messeinheiten • Strahlenschutz DIAGNOSTIK Inhalt DIAGNOSTIK THERAPIE • Definitionen und Geschichte • Ablauf von Radioimmunotherapie THERAPIE • Dosimetrie • Radiojodtherapie • Strahlenschutz Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 3 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Geschichte • 1895 Roentgen: elektromagnetische Strahlen, die Materie durchdringen • 1896 Becquerel: Radioaktivität • 1898 Curie: Radium • 1911 George de Hevesy: Tracerprinzip • 1958 Hal Anger: Gamma Kamera für Szintigraphische Abbildungen Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 4 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Geschichte • 1973 Hounsfield: CT scanner. • 1973 Phelps: PET scanner. • 1998 Nutt & Townsend: PET/CT scanner. • 2000 – Time – PET/CT Invention of the year. Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 5 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Nuklearmedizin Anwendung von Radiopharmaka am Menschen Konventionelle Nuklearmedizin Positronen Emissions Tomographie Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf Therapie 6 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Physikalische Eigenschaften unterschiedlicher Strahlenarten Reichweite in Luft: wenige cm Therapie Therapie Reichweite in Luft: mehrere Meter Diagnostik Reichweite in Luft: ∞ Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 7 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Wie funktioniert Nuklearmedizin? Biomolekül Medikament Radionuklid Radiopharmakon Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 8 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Anwendung der Radiopharmaka Organspezifität Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 9 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Fragestellungen Durchblutung, Funktion, Tumor Tc99m-ECD,Tc99m-HMPAO,J123-IBZM, J123-FP-CIT, F18-DOPA,C11-Racloprid,C11-Methionin J123, Tc99m-Pertechnetat Technegas, Tc99mMAA Tc99m-IDA, TC99m-Eigenerythrocyten, TC99m-DTPA, F18-FDG Durchblutung, Funktion Tc99mMIBI, F18-FDG Funktion, Abfluss Tc99m-Pertechnetat, F18-FDG Durchblutung, Funktion, Abfluss, Tumor Tc99m-MAG3, Tc99m-DTPA, TC99m-DMSA, J123-Hippuran F18-FDG Durchblutung, Entzündung, Tumor Tc99m-DPD, Tc99m-Antigranulocyt, F18-FDG, F18-Fluorid Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 10 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Untersuchungsprinzip mit Radiopharmaka •Radiopharmazeutikum – Wird appliziert – Verteilt sich – Nimmt an spezifischem Prozess teil – Aufnahme: Aktivitätsverteilung – Intensität der Anreicherung reflektiert Aktivität des Prozesses Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 11 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Prinzip Röntgendiagnostik Rx Röhre Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf Film 12 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Prinzip Nuklearmedizinische Diagnostik Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 13 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Radiologie Morphologie Dichteverteilung Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf Nuklearmedizin Funktion Verteilung des Radiopharmakon 14 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Nuklearmedizinische Messeinheiten PET-CT Gamma Kamera Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 15 15 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Gammakamera Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 16 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Wirkungsweise der Gamma-Kamera Elektronik Lichtleiter Na-Jodid Kristall Kollimator Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 17 17 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern SPECT-CT Kamera Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 18 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Bildbeispiele verschiedenerUntersuchungen Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 19 19 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Wie funktioniert PET? 511 keV ß+ Positronium Kern (Protonen, Neutronen) 511 keV Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 20 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Wie funktioniert PET? Detektion Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 21 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Koinzidenzen in PET. S ~ f*A R ~A2 Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf T~A 22 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Hybrid Kamera Systeme: Emission und X-Ray CT Vorteile: • Struktur und Metabolismus in einer Untersuchung („one stop shopping“) CT Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf ECT 23 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Hybrid Kamera Systeme: Emission und X-Ray CT Vorteile: • Struktur und Metabolismus in einer Untersuchung („one stop shopping“) • Exakte Bildüberlagerung CT Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf PET 24 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Beispiel PET/CT. Anatomie (CT) Fusionnierte Bilder Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf Function (PET) 25 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Warum ein PET/CT? PET CT Läsion? Mangel an anatomische Informationen. Keine Läsion. Mangel an physiologische Informationen. Tumor on Th1 Hofmann et al.; MIT-Bern PET / CT Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 26 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern PET/CT und Strahlentherapie Planning PET/CT VOLUMEN DEFINITION PET/CT GUIDED RADIOTHERAPY PLANNING OPTIMIZED TREATMENT [Senan et al. (2005), Crit Rev Oncol Hematol] Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 27 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Massnahmen zum Strahlenschutz Abstand Abschirmung Aufenthaltsdauer Vermeidung von Kontamination Vermeidung von Inkorporation Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 28 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Strahlenschutz Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 29 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Massnahmen zum Strahlenschutz Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 30 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Massnahmen zum Strahlenschutz Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 31 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Vermeidung der Kontamination • Kontrollierte Zone Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 32 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Vermeidung der Kontamination • Mit Handschuhe, Arbeitskittel und Strukturen Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 33 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Vermeidung der Kontamination • Kontrolle der Abgabe fester und flüssige Abfälle Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 34 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Vermeidung der Kontamination • Kontrolle der Oberfläche mit einem Kontaminationsmonitor Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 35 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Vermeidung der Inkorporation • Trinken und essen in der kontrollierten Zone sind nicht gestattet. Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 36 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Vermeidung der Inkorporation • Hand- Fuss- Schilddrüsenmonitor beim Ausgang der KZ (Auch um Kontamination zu vermeiden). Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 37 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Strahlenexposition in mSv / Jahr • • • • • • • • • • Natürliche Schweiz Natürliche Frankreich Natürliche Indien Niere Lungenembolie Skelett Leuko Hirn FDG-PET Herz Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 2,8 3,1 11,1 0,4 1,3 3,2 3,4 4,7 7,4 12,8 38 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Strahlenexposition Fluggast: Transatlantik-Flug (2*10 h): 100 μSv Pflegepersonal (2 h in 0,5 m Abstand): 30 μSv Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 39 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Strahlenschutzmassnahmen • Abschirmung • Abstand • Aufenthaltsdauer Strahlenschutz ist eine Frage des Gehirns, nicht von Blei. Aus: R.Sauer u. R.G. Müller: Radiologie • Optimale Rö-Technik u. Einstellung • Geringe Aktivität • Kontaminationsschutz • Inkorporationsschutz Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 40 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Inhalt Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf THERAPIE • Definitionen und Geschichte • Ablauf von Radioimmunotherapie • Dosimetrie • Radiojodtherapie • Strahlenschutz DIAGNOSTIK • Definitionen und Geschichte • Röntgen vs Nuklearmedizin • Messeinheiten • Strahlenschutz 41 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Radioimmuntherapie (RIT) • Die Radioimmuntherapie ist eine neuartige Methode der Krebstherapie. Sie kombiniert die Wirksamkeit der Strahlentherapie mit der Selektivität der Immuntherapeutika (Radionuklidtherapie). In der Radioimmuntherapie finden konjugierte Radiopharmaka Anwendung, die aus einem Antikörper und einem Radioisotop bestehen und somit eine Form des Drug Targetings darstellen. (Wikipedia) 90Y Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 42 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Anfänge der Radioimmuntherapie 1967 Spar Anti-human1970 fibrinogen AK Goldenberg 1997 1950 Visualisierung radioaktiv Rituximab bekommt als erster Monoklonaler AK Beierwaltes von Tumoren markiertes CEA die FDA Zulassung für die Behandlung HasenantikörperVisualisierung J131 bei Melanom von Krebserkrankungen epithelialer Malignome Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 43 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Radionuklide für RIT Radionuklide Zerfall Zefallszeit Range max [mm] 131I β,γ 8,0 d 1,1 67Cu β,γ 61 h 1,8 177Lu β,γ 161 h 1,1 90Y β 64 h 5 67Ga β+ 63h ~250μm Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 44 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern RIT: Verlauf einer Therapie Hofmann/Corminboeuf et al.; MIT-Bern LDR FDG PET 5d p.i. Vor Therapie LDR FDG PET nach Therapie nach Therapie (anti CD 20, 131I) Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 45 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Dosimetrie /Therapie -In111-Zevalin: - gamma Strahler 170 KeV u. 245KeV - Halbwertzeit 2,8Tage - Dosimetrie aber keine Therapie möglich - Y90-Zevalin: - reiner beta Strahler - Abbildung nicht möglich - Energie der beta peaks 2,3MeV u. 0,94MeV - Reichweite der beta Strahlen 5mm - Halbwertzeit 2,7 Tage Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 46 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Technologie • 2 Möglichkeiten einer Quantifizierung der Aktivität in den Organen zu erreichen. SPECT Kamera PET/CT Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 47 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Whole-Body scans Anterior Posterior Standard Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 48 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Dosimetrie Ganzkörperscans 30 min Tag2 Tag5 Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf Tag7 49 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Beispiel einer Dosimetrieberechnung Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 50 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern MIRD Prinzip : Absorbed dose D= A0 ∗St←S ∗τ A0 : Applizierte Aktivität [Bq]. StS : Mitteldosis pro akkumulierte Aktivität [Gy/Bq*s] τ : Residenzzeit [s] Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 51 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern MIRD Prinzip : Absorbed dose • Residenzzeit ist ~ A τ = A 0 Ã : akkumulierte Aktivität im Quellenorgan [Bq * s] A0 : applizierte Aktivität [Bq]. Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 52 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern MIRD Prinzip : Absorbed dose Akkumulierte Aktivität im Quellenorgan 0.015 0.5h Activität [MBq] 24h 0.01 48h 120h 0.005 Akkumulierte Aktivität 0 0 3 11 19 26 34 41 49 56 64 71 79 86 94 101 109 116 124 131 139 Zeit [h] Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 53 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Seidlin NY, USA 1. RJ-Th. In der Schweiz Horst, Zuerich ET. Kocher 1.RJ-Th. Bern Rösler Inselspital 1872 1909 1943 1952 Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 1967 54 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Radiojodtherapie - stationär für 5-14 Tage - Dosis 100-300 Gy an der Schilddrüse Aktivität von 3.7 zu 11 GBq 131I - Dosisberechnung individuell nach Marinelli Formel Aktivitätsmenge [MBq] = 25 x gewünschte Dosis [Gy] x Gewicht [g] HWZ [d] x maximale Jodaufnahme [%] - Aus Strahlenschutzgründen darf der Patient das Zimmer nicht verlassen Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 55 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Reichweite 0,45mm Aufgrund der nur geringen Reichweite keine Schädigung des umliegenden Gewebes Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 56 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Massnahmen zum Strahlenschutz Spezielle abgeschirmte Zimmer Patient darf nicht sein Zimmer verlassen Aufenthaltsdauer Vermeidung von Inkorporation Kontrolle von fester und flüssiger Abfälle Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 57 57 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Eiger Moench Jungfrau Blick auf / von der Radiojodtherapiestation, Inselspital, Bern Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 58 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Massnahmen zum Strahlenschutz Patient darf nicht sein Zimmer verlassen Die Dosisleistung in 1m Abstand vom Patienten muss < 5 µSV/h Der ganze Bereich ist als kontrollierte Zone definiert Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 59 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Massnahmen zum Strahlenschutz Vermeidung von Inkorporation und Kontamination Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 60 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Massnahmen zum Strahlenschutz Kontrolle von fester und flüssiger Abfälle Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 61 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Abklinganlage • Alle Abwasser vom Patienten und Bettenstation werden in einem speziellen Raum gesammelt und kontrolliert Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 62 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Abklinganlage • Pro Woche darf das Inselspital max. 75 MBq 131I in der Kanalisation abgeben. Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 63 Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 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